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1、高层剪力墙结构连梁抗震设计32福建建设科技2011.No.2高层剪力墙结构连梁抗震设计张肖林(福州市建筑设计院福州350001)■建筑结构[摘要]连梁作为剪力墙结构抗震设计中的第一道防线和主要耗能构件,其设计的合理与否直接影响到建筑物抗震性能的好坏.本文探讨了高层剪力墙连梁的破坏机理及对剪力墙抗震性能的影响,并且定性的分析了抗震设计中几个存在的问题并介绍了几种性能较好的新型连梁.[关键词]连梁抗震性能脆性破坏延性破坏Aseismaticdesignofcouplingbeamsofhigh--riseshearwallAbstract..Asthefirstan
2、dchiefcomponenttOanti—earthquakeintheshearwallstructuredesigning.thecouplingwaU—beam.whichisdesignedwellornot,affectstheanti—earthquakeperformanceofabuilding.Thethesisdiscussesthedamagemechanismofcouplingbeamsofhigh—riseshearwallsandtheinfluenceofcouplingbeamstotheseismicbehaviorofsh
3、earwalls.Someexist—ingproblemsareanalyzedqualitativelyintheanti—earthquakedesignandthenputforwardseveralnewtypecouplingbeamsofgoodperformance.Keywords:couplingbeam;anti--earthquakeperformance;brittlefailure;ductilefailure随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快,高层建筑越来越普遍地出现.剪力墙结构具有较大的抗侧刚度和竖向承载力,成为高层建筑普遍
4、采用的结构形式之一.由于剪力墙结构整体刚度大,地震作用下容易造成应力集聚,发生脆性剪切破坏.而在罕遇地震下如果墙肢首先发生破坏,不利于剪力墙结构体系二道抗震防线的实现,也不能保证贯彻结构"大震不倒"的抗震设防原则.为此,剪力墙结构的延性设计要求罕遇地震作用下连梁先于墙肢屈服,通过连梁形成塑性铰耗能,同时改变结构振动频率,避开地震的卓越周期,一定程度上减弱结构共振响应.本文主要对剪力墙连梁的破坏机理,抗震性能进行分析并提出几种抗震性能较好的新型连梁.1连梁的工作及破坏机理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,其破坏形式如图1所示
5、.连梁在发生脆性破坏(剪切破坏)时丧失承载力,当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,并且进一步增加P一△效应,并最终可能导致结构的倒塌.连梁在发生延性破坏(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,并形成塑性铰,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
6、.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l_1].作者简介:张肖林(1958一),男,工程师,研究方向:工民建.脚圜破坏机理剪切破坏弯曲破坏图一12连梁对剪力墙的抗震性能影响连梁的刚度,强度和延性对开洞剪力墙的抗震性能有很大的影响.最理想的情况是连梁先于墙肢屈服,且连梁具有足够的延性,待墙肢底部出现塑性铰,多个连梁端部出现塑性铰,这些塑性铰可以吸收地震能量,又能继续传递弯矩与剪力,对墙肢形成的约束弯矩使剪力墙保持足够的刚度和承载力,墙肢底部的塑性铰亦具有延性,具有这种连梁的剪力墙延性最好.当连梁的刚度和抗弯承载力较高时,连梁可能不屈服
7、,首先在墙底出现塑性铰,形成底部单铰机构,墙肢只要不过早的发生剪切破坏,这种破坏仍然属于有延性的弯曲破坏,但是与前者相比,耗能集中在底部一个铰上.这种静定结构的破坏机构不如超静定结构的多铰机构抗震性能好.当连梁首先剪切破坏时,会使墙肢失去约束而形成单独墙肢.与连梁不发生破坏的墙相比,墙肢中轴力减少,弯矩加大,墙的侧向刚度大大降低.,但是,如果能保持墙肢处于良好工作状态,那么结构仍可继续承载,直到墙肢截面屈服形成机构.只要墙肢塑性铰具有延性,这种破坏也是具有一定的延性.而连梁刚度和屈服弯矩较大时,在水平荷载下墙肢内的轴力很大,造成两个墙肢轴力相差悬殊,在受拉墙肢出
8、现水平裂缝或屈服以后,塑
