探讨建筑结构中的钢筋混凝土连梁设计

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1、探讨建筑结构中的钢筋混凝土连梁设计探讨建筑结构中的钢筋混凝土连梁设计　摘要：建筑结构中连梁是抗震剪力墙结构中第一道抗震防线，起着消耗地震能量的作用。本文结合自己的工作经验，探讨建筑结构中的钢筋混凝土连梁的破坏特点、研究现状和设计方法，并通过对设计方法的分析提出了自己的观点，具有参考和借鉴意义。　　　　建筑结构中连梁起着调节和保证剪力墙侧向刚度的作用，是抗震剪力墙结构中第一道抗震防线，起着消耗地震能量的作用。具有足够强度、刚度和良好变形性能的连梁的剪力墙，在遭受强烈地震时，多数连梁在墙肢屈服之前先屈服，发挥其塑性变形能力，

2、耗散地震能量，有效减轻主体结构构件的损坏，使结构达到三个水准的抗震设防目标[1]。　　钢筋混凝土连梁可视为两端与墙肢刚接连接，反弯点在跨中的反对称弯曲深梁。在风荷载和水平地震作用下，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。其破坏形式可分两种：脆性破坏(剪切破坏)和延性破坏(弯曲破坏)。连梁发生脆性破坏时，丧失了各墙肢的约束作用，将其成为单片的独立梁。这会使结构的侧向刚度降低，变形加大，墙肢弯矩加大

3、，并且增加P一△效应[2]。连梁发生延微裂缝，并形成塑性铰，塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，从而吸收大量的地震能量，对墙肢起到一定的约束作用，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，直到混凝土受压破坏。连梁受力和变形与跨高比较大的细长梁或简支深梁都有很大的差别，其破坏形态与其剪压比、剪箍比、跨高比等因素有关。一般可分为弯曲滑移型破坏、弯曲剪切型破坏和剪切型破坏三种，这些破坏均带有剪切破坏的特点，延性和耗能指标都较差[3]。　　国外从20世

4、纪70年代开始对连梁进行研究，国内的研究始于1983年。目前国内外研究重点主要在如何改善连梁的延性上。主要的研究方向有：(1)采取措施增加连梁的跨高比，改善连梁的受力特性，如带通缝连梁、带槽缝连梁。(2)沿用传统细长梁的配筋方案(即纵向钢筋+箍筋)，对详细构造措施进行研究并提出更加严格的设计要求；并突破纵向钢筋+箍筋的传统梁配筋形式，寻求更有效的配筋方案。　　为了改善连梁的延性，沿梁长截面高度中间带通缝的连梁，如图l所示。试验表明，这　　种连梁具有相当大的延性，但刚度和强度低过多。　　为改善带通缝连梁的上述缺点，研究出新

5、的带槽缝的延性连梁，如图2所示。中间的混凝土连接键在地震作用下逐渐开裂，其销键作用使结构能在保持较高强度和刚度下发生较大变形。　　传统的配筋方案及现行规程[2]推荐的连梁的设计方法对采取传统配筋方案的连梁的研究开展较早，比较成熟，因其构造简单、施工方便的特点，为工程界广泛接受。现行规范为了提高连粱的抗震性能，主要采取了以下综合措施：　　控制连梁的剪压比，取与普通框架梁相同的剪压比限值。　　梁的剪力设计值。按“强剪弱弯”原则进行调整，连梁的剪力增大系数取与普通框架梁的相同。　　连梁的斜截面受剪承载力验算。与普通框架梁相比，

6、降低了箍筋部分的承载能力(降低20％)(跨高比大于时)；当跨高比不大于时，连梁的受剪承载力比跨高比大于　　的连梁降低10％。　　连梁的刚度折减。由于剪力墙的刚度一般很大，在水平地震作用下，连梁会因为很　　大的内力而超过截面允许值。因此可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂(降低刚度)而把内力转移到墙体上。折减系数不宜小于，以保证连梁承受竖向荷载的能力。对连梁刚度折减后，仍发生连梁斜截面受剪承载力不够时，可区别不同的情况采取如下相应的措施：如果结构的整体刚度较大，计算位移比规定的限值小，自振周期小，不满足

7、斜截面受剪承载力要求时，可采用减小连梁截面高度的方法，使连梁的内力减少。如果只是部分连梁的斜截面受剪承载力不足，可对水平地震作用下连梁的弯矩及剪力进行调幅，由于已经对连梁的刚度进行过折减，应严格控制调整幅度，并适当提高其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值。如经上述调整仍不符合斜截面受剪承载力要求时，可按剪压比限值确定剪力，并反算出连梁的弯矩，按“强剪弱弯”原则配置相应的纵向钢筋。如果不能保证连梁在大震时的延性要求，可按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遇地震下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得较大内力进行配筋

8、设计。必要时应重新调整结构布置，使连粱的承载力符合要求。　　构造上的特殊要求。　　①纵向钢筋在保证受弯承载力的前提下，应越小越好，以使连梁在地震作用下尽早屈服、耗散能量，形成抗震的第一道防线。规范未明确规定纵向钢筋的最小配筋率，文献[4]从连梁受剪截面控制条件出发，对这一问题进行了深入研究，提出了设计建议，见表l。