关于连梁剪压比超限的几点设计建议

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1、关于连梁剪压比超限的几点设计建议姓名任宇单位：徐州中国矿业大学建筑设计咨询研究院有限公司单位邮编2210081.引言关于剪力墙连梁的超限问题，在剪力墙结构和框剪（框架-核心筒）结构设计过程中，是经常遇到的问题，特别是高烈度区（8度0.2g及以上区域），连梁超限问题更为突出。针对此类问题，本文就连梁超限产生的原因、破坏机理并结合设计经验给出几点点设计建议。2.连梁超限产生的原因根据剪压比计算公式：（1）式中：为地震作用下连梁剪压比；V为调整后的连梁剪力设计值；为混凝土影响系数；为混凝土轴心抗压强度设计值；分别为连梁截面宽度和有效高度。由式（1）不难

2、看出，不仅与剪力设计值有关还和其本身的特性有关。在不能改变混凝土强度、连梁截面参数的情况下，我们不难看出由于连梁剪力设计值过大，从而导致其剪压比超限。梁端截面组合的剪力设计值是按式（2）（3）进行确定的（其中式3适用于9度时的一级剪力墙的连梁）：（2）（3）式中：，分别为连梁左右端截面的弯矩设计值；，分别为连梁左右端截面的抗震受弯承载力所对应的弯矩；为连梁净跨；为在重力荷载代表值作用下按简支梁计算的梁端截面剪力设计值；为连梁剪力增大系数。由于连梁的线刚度较大，对其相连的墙肢有较强的约束作用，因此连梁两端的弯矩设计值就会很大。由式（2），（3）我们

3、不难看出剪力设计值的大小是和其两端弯矩之和及净跨有直接的线型关系，所以连梁的剪力设计值就很大，从而导致连梁超限。3.连梁的破坏机理及危害在地震和风荷载等作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形，对墙肢起到了一定的约束作用，改善了墙肢的受力状态。剪力墙结构中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种：剪切破坏和弯曲破坏。连梁在发生剪切破坏时，连梁侧面出现斜向交叉裂缝，连梁就丧失了承载能力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，连梁对相连墙肢的约束作用迅速降低甚至完成没有约束作

4、用，连肢墙将成为单片的独立墙肢。结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢内力加大，并最终可能导致结构的倒塌。连梁在发生弯曲破坏时，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，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同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，使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中,连梁起到了一种耗能的作用,对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下，连梁的裂缝会不断发展、加宽，直到混凝土受压破坏。 图1剪切破坏图2弯曲破坏4.连梁的设计建议及超

5、限解决方法4.1连梁的设计建议根据《高规》（JGJ3-2010）规定：跨比小于5的连梁应按照连梁进行设计，跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计。在实际设计过程中，连梁在进行模型输入的时可以按墙体开洞形成连梁也可以按主梁输入。这两种输入方式的主要区别就是按框梁输入的连梁，为杆元、一维构件，仅有平面内刚度，梁两端各有三个自由度，刚度小，对剪力墙的约束能力差，个墙肢独立受力状态更为明显，最直接的特点就是墙肢内力较大、配筋大，连梁内力较小、配筋小，结构整体性较差；洞口连梁，为墙元、二维构件，平面内外均有刚度，梁两端各有六个自由度，刚度大，对各墙肢的约束能力

6、强，墙肢和连梁协调工作，最直接的特点就墙肢内力较小、配筋小，连梁内力较大、配筋大。在实际设计过程中，不能统一按框梁输入，也不能统一按洞口连梁输入，而是要根据连梁本身的线刚度及其对于整体结构所做的贡献，具体情况具体分析。笔者建议：跨高比≤2.5按洞口连梁输入；跨高比2.5~5之间的按节点连梁输入。4.2连梁的超限解决方法4.2.1降低连梁的刚度和弯矩设计值。在抗震设计中，并不是连梁的刚度越大越好，刚度越大其弯矩和剪力的设计值越大，难以实现“强剪弱弯”的设计思想。一般的剪力墙结构中，可以采用弯矩调幅的方法，降低连梁的弯矩设计值，使连梁先于墙肢屈服。调

7、幅的方法有两种：①、通过连梁的刚度折减，降低其剪力和弯矩设计值。但折减系数一般不小于0.55，过多的折减不能保证连梁承受竖向荷载的能力。②、按连梁弹性刚度计算内力和位移时，可以将弯矩和剪力组合值乘以折减系数，用这种方法可以适当增加其他连梁的弯矩设计值，补偿静力平衡。4.2.2改变连梁的几何尺寸。改变连梁的几何尺寸，我们通过以下二个方面来进行设计。①、加大连梁跨度减少高度。在连梁设计中 ,刚度折减后 ,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况 ,这时还可以增加洞口的宽度 ,以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度 ,也就减少了地震作用

8、的影响 ,使连梁的承载力有可能不超限。同时增大了连梁的跨高比，当连梁的跨高比超过5时，就可以按框架梁进行设计。②、增加剪力墙厚度。亦即增