剪力墙中连梁设计及探讨

维普资讯 http://www.cqvip.com 剪力墙中连梁设计及探讨　厦门市同安建筑设计院刘必翔　［摘要］　针对剪力墙结构设计时，连梁难于符合设计要求的情况，提出连梁设计的几个建议。　［关键词］　剪力墙结构墙肢连梁塑性铰强剪弱弯　１　引言　称《高规》）第５．２｜ｌ条规定：“在内力与位移计算中，抗震设　计的框架——剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折　在剪力墙结构和框剪结构中，连接墙肢与墙肢，墙肢与　框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大，与连　梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载　减，折减系数不宜小于０．５”…。《高规》中的取值范围比较　模糊，没有明确区分抗震和非抗震两种情况。之所以考虑对　连梁的刚度进行折减，是由于在侧向荷载作用下，混凝土的　的作用下，连梁的内力往往很大。Ｊｔｇ：￣ｌ－，高层建筑中，由于　连梁两端墙肢的不均匀压缩，会引起连梁两端的竖向位移　差，这也将在连梁内产生内力。在设计时，即使采取降低连　梁内力的各种措施，如：增大剪力墙的洞口宽度；在连梁中　开裂引起了刚度降低。在地震作用下，连梁的裂缝开展和塑　性变形比在风荷载作用下的更大，因此刚度降低得更多。但　是，刚度折减得越多，即折减系数减小，意味着设计荷载作　用下裂缝开展得越大。在超载ｎ寸，如发生强大的阵风或地震　烈度超过多遇地震烈度时，塑性铰也会出现得更早，这就要　部开水平缝；在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减；对　局部内力过大层的连梁进行调整等，仍难使连梁的设计符合　要求。由于设汁规范对此没有明确规定，故使设计者在设计　时感到无所适从。而设汁及构造不当将会造成结构在抵抗水　平力１时的强度及刚度不符合要求，进而影响承受竖向荷载的　能力。　２连梁的工作及破坏机理　在水平荷载作用下，墙肢发生弯曲变形，使连梁端部产　生转角，从而使连梁产生内力，同时连梁端部的内力又反过　求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要　求。对于位移南风荷载为控制的建筑中，为了避免连梁在使　用荷载作用下裂缝开展过大，刚度折减系数应取不宜小于　０．８。ＪｔＣ＃ｌ－，按照《高规》的规定，在计算竖向荷载作用下的　内力１时，对已经考虑了调幅的连梁，不应再考虑刚度折减。　《高规》第７．２｜２５条第二款规定：“抗震设计的剪力墙中　连梁弯矩及剪力可进行塑性的调幅，以降低其剪力设计值。　但在内力汁算ＩＩ寸已经按本规程第５．２．１条的规定降低了刚度　的连梁，其调幅范围应当限制或不再继续调幅，当部分连梁　降低弯矩设计值后，其余部位连梁的墙肢的弯矩设计值应当　来减小与之相连的墙肢的内力和变形，对墙肢起到一定的约　束作用，改善墙肢的受力状态。高层建筑剪力墙中的连梁在　水平荷载作用下的破坏有两种，即脆性破坏和延性破坏。连　梁在发生脆性破坏时就丧失承载力，在沿墙全高所有连梁均　发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成　为单片的独立墙肢。而使得结构的侧向刚度大大降低，变形　加大，平且进一步增加Ｐ—ａ效应，并最终可能导致结构的倒　应提高”…。连梁的弯矩设计值包括竖向荷载和水平荷载两　部分所产生的内力。竖向荷载产生的弯矩已通过弯矩调幅进　行调整，而且竖向荷载的弯矩不能通过其他构件的弯矩来进　行调整。因此，这里所说的弯矩调整是指水平荷载产生的弯　矩。一般情况下调幅后的弯矩不小于调幅前的弯矩（完全弹　塌。连粱在发生延性破坏时，梁端会出现垂直裂缝，受拉区　会出现微裂缝，在地震作用下会出现交叉裂缝，并形成型性　铰，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能，同　性）的０．８倍（６—７度）和０．５倍（８－９度）　。　３．２对关于个别连梁经过各种调整后仍然超筋时的探　讨　时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的　约束作用。故设计中要使连梁符合强剪弱弯的要求。　３设计中的几个问题　采用多道设防方法。《高规》第７．２．２５条第３款规定：“当　连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用　下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多于地震作用　下结构内里分析，墙肢应该两次计算所得的较大内力进行配　筋设计。”…即假定连梁大震下破坏，不能约束墙肢。因此可　３．１连梁刚度的折减及内力调幅（两种方法一般不同时　进行）　《钢筋混凝土高层建筑结构设计规程》（ＪＧＪ３—２００２）（简　２００８年第５期（总第１７期）　４７　维普资讯 http://www.cqvip.com

剪力墙中连梁设计及探讨　考虑连梁不参与工作（即连梁铰接于墙上），而按独立墙肢　梁按铰接于剪力墙上考虑，重新汁算整个结构，必要时应做　进行二次结构内里分析，这时就是剪力墙的第二道防线，这　种情况往往使墙肢的内力及配筋加大，以保证墙肢的安全。　如果按最大受拉筋配筋率和箍筋最大配筋率进行配筋，然后　将不足的内力向墙肢转移是不妥的。因为这样可能导致剪切　弹塑性的时程分析。在实际设计中，可在超筋部位的连梁按　铰接处理进行整体分析计算。但此时应注意按此方法处理后　结构层间位移比尚需要满足规范的要求，配筋按两次计算所　得的较大内力配筋。连梁铰接处理后，主要承受竖向荷载，　破坏，形成不了塑性饺，连梁会过早丧失承载能力，这是设　计中不允许的。　４几点建议　４．１风荷载起控制作用时　在风荷载控制作用的高层建筑中，如果对连梁采取了刚　度折减后，仍出现受弯或抗剪承载力不够时，不宜再调整连　梁内力，应采取下列几点措施：增加剪力墙的厚度即增加连　梁载面宽度，提高剪力墙刚度的同Ⅱ寸亦提高连梁的抗剪能　力；增加剪力墙数，以减少每片剪力墙的水平力；加大洞口　宽度以加大连粱跨度：减少连粱高度或在连梁中部开水平通　缝；提高混凝土的强度等级。　４．２水平地震作用起控制作用时　对于地震作用控制的高层，如果对连梁采取了刚度折减　后，仍发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够　时，则可却别不同情况，采取相应措施。如果结构的刚度较　大，位移比规范的限值小得多，而超筋或超限的连梁数虽又　较多时，则可采取加大连梁的洞口，减少连梁的截面高度等　办法，使连梁的内力减少。如果只是部分连梁超筋或超限，　则可采取调整连梁内力的方法来解决（本文３．１条），且连梁　必须满足“强剪弱弯”的要求。不管何抗震等级，都应按连　梁实配纵筋，并考虑材料的超强因素后，反算出连梁剪力，　在没有发生剪压比超限的情况下配置足够的箍筋。超筋或超　限的连梁所不足的内力应在符合平衡条件下，按内力重分配　的方法调整各层墙体和连梁的内力。如结构的刚度较小，则　不应再对连梁的内力进行调整，而应采取增加剪力墙的厚度　或数量的方法，以减少连梁的内力，使之符合要求。　４．３调整仍不符合要求时　地震区高层建筑剪力墙的连梁，在进行了上述调整后，　仍不符合承载力要求时，可取连梁截面的最大剪压比限值确　定剪力，然后按“强剪弱弯”的要求，配置相应的纵向钢筋。　此时，如果不能保证连梁在大震时的延性要求，应将这些连　４８　２００８年第５期（总第１７期）　施工时仍为整浇，连梁上筋按构造设置处理。此时应注意此　梁附近的墙肢及连梁配筋可能会加大。如果所讨论的连梁还　承受较大的竖向荷载，为了避免由于连梁端部的破坏造成结　构的局部坍塌，则应调整结构位置，使连梁的承载力符合要　求。　５连梁的配筋　根据《高规》在连梁设计方面的规定，对于连梁非抗震　及抗震设计时高跨比大于２．５及小于２．５两种情况，在截面受　剪承载力及配筋方面有不同规定。连梁设计种应强调的是，　即连梁配筋应满足《高规》第７．２．２６条强制性条文的要求。　在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限，这　时可以将受力筋均匀布置，同时考虑到连梁以承载水平荷　载为主，支座弯矩主要由水平荷载引起，在反复的水平荷　载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近，可以采用截面对　称配筋。在连梁配筋中，配置平行筋往往导致斜向受拉破坏　或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏，这些破坏将导致连梁　的滞回曲线变坏，耗能能力下降。若采用菱形配筋方式，可　以克服这些不足之处。　６结论　总之，连梁超筋的解决方法，首选是控制连梁的刚度折　减，再者是内力调幅，但应遵循“强剪弱弯”的原则，如调　幅未果，可考虑连梁不参与工作，这时就相当于按“强墙弱　梁”汁算，把结构的剪力变成第二道防线，这种情况下需要　加大墙肢的内力和配筋，以保证墙肢安全。最后，还得注意　加强连梁的构造措施。冈此在设计时，问题是比较复杂的，　设计时要把互相制约的因素统一协调，以取得比较理想的结　果。　参考文献　ｆＪ】高层建筑混凝土结构技术）￣（ＪＧＪ３—２００２）．　ｆ２Ｊ张维斌．多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例ｆＭ】．