高层住宅剪力墙结构连梁设计探讨_1

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1、高层住宅剪力墙结构连梁设计探讨　　摘要：随着社会的发展，高层住宅越来越多，从而使剪力墙结构得到了广泛的运用，本文就剪力墙结构中重要耗能构件连梁设计进行探讨。　　关键词：高层住宅；剪力墙结构；耗能构件；连梁　　高层建筑联肢墙在水平力作用下的破坏分为脆性破坏和延性破坏两种。联肢墙的脆性破坏又可分为两种情况。一种是脆性破坏发生于墙肢。墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，会使剪力墙很快丧失承载能力。造成结构的突然倒塌。这是设计所应该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震墙截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时抗震墙底部加强部位剪力设计值的放大系数，就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生剪切破坏。脆性破

2、坏的第二种情况是连梁发生剪切破坏。连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙肢的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，联肢墙的各墙肢将成为单片的独立墙，这会使结构的侧向刚度大大降低，墙肢弯矩j加大。抗震规范里规定了连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计值的调整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切破坏。但是，和第一种墙肢发生剪切破坏相比，连梁发生剪切破坏时结构尚未丧失承载能力，在墙肢破坏前，只要所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载，还不会造成结构的倒塌。剪力墙的延性破坏也可分为两种情况。一种是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏，这种墙在破坏时的极限变形较小。

3、因此，对有抗震设防要求的建筑来说，它虽然是一种延性破坏，但吸收地震能量的能力是较低的。设计中应避免这种情况的发生。延性破坏的第二种是连梁先屈服，最后是墙肢的屈服。当连梁有足够的延性时，它能通过塑性铰的变形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，使联肢墙保持足够的刚度和强度。这是设计时应首先考虑做到的。为了保证联肢墙的延性要求，对连梁的延性要求是非常高的。因此，在设计高层建筑剪力墙时，必须十分注意保证连梁的延性要求。　　以上主要从抗震的角度分析了联肢墙的破坏机制。对于非抗震的情况，水平作用力主要是风荷载。风荷载是一种实实在在的荷载，不能通过结

4、构的塑性变形来减少风荷载。但可以通过结构的塑性变形将荷载分布到其他尚未屈服的构件。通过内力重分布提高结构的整体承载能力，避免由于个别构件的破坏造成整个结构丧失承载能力。因此，以上关于联肢墙破坏机制的讨论在非抗震设计中是同样有意义的。　　在剪力墙结构中，跨高比小于5的梁定义为连梁。连梁的两端与剪力墙在平面内连接。一端与剪力墙在平面内连接，而另一端与剪力墙或梁在平面外连接，这种梁不能称之为连梁，按一般梁设计，但是与剪力墙在平面内连接的端应按框架梁采取抗震构造措施。连梁与框梁的最大区别就是，连梁不仅仅起到普通梁的作用，更是一个耗能构件。　　1.关于连梁刚度的折减　　考虑对连梁的刚度进行折减，

5、是由于在侧向荷载作用下，混凝土的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，刚度降低的更多。但是，刚度折减得越多，即折减系数越小，意味着设计荷载作用下裂缝开展得越大。在超载时，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。　　《高层建筑混凝土结构技术规程》第条，高层建筑结构地震效应作用计算时，可对剪力墙连梁刚度进行折减，不宜小于。高层建筑结构均采用弹性刚度采用整体分析，但抗震设计的剪力墙中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。因此，可考

6、虑在不影响竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂而把内力转移到墙上。通常，设防烈度低时可少折减一些，设防烈度高时可多折减一些，折减系数不宜小于，以保证连梁承受竖向荷载的能力。计算地震内力时，剪力墙连梁刚度可折减；计算位移时，连梁刚度可不折减。但是，两者情况底部剪力应相当。在计算竖向荷载作用下的内力时，对已经考虑了调幅的连梁，不应再考虑刚度折减。在计算风荷载时，连梁刚度不折减。跨高比比较大的连梁，地震作用效应比水平风或水平地震作用效应更为明显，此时应慎重考虑连梁刚度折减问题，必要时可不进行连梁刚度折减，以控制正常使用阶段梁裂缝的发生和发展。　　2.连梁的计算模型输入　　跨高比大于，小于5的

7、连梁，可以按节点方式输入电算模型，而跨高比小于的连梁应按墙体开洞的方式输入。因为跨高比小于的连梁协调墙肢的能力更大，更多的的剪切变形。需要注意的是，当按按节点方式输入时，应检查连梁的砼等级强度与剪力墙保持一致。高层住宅剪力墙结构计算中，当连梁超限时，多数情况下是剪压比超限，此时可以减低梁高、或采用双连梁、多连梁的布置，还可以按剪压比要求降低连梁剪力设计值及弯矩，并相应调整剪力墙的墙肢内力。　　3.连梁的构造要求　　连梁顶面、底面纵向伸入墙肢长度