剪力墙结构连梁设计探讨

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1、剪力墙结构连梁设计探讨　　【摘要】本文主要针对剪力墙结构中连梁设计的一些问题进行论述，指出几种新型连梁结构体系及优缺点，通过讨论，对提高连梁的设计有一定的帮助。【关键词】剪力墙结构连梁；跨高比；抗剪承载力　　从事建筑结构设计十多年来，在剪力墙结构连梁设计上按照现行规程规范也尝试过一些工程，从中总结一些经验，以供探讨。　　在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大、与连梁的墙体刚度很大等特点。连梁除了承受竖向荷载外，还要承受风荷载和水平地震作用等水平荷载的作用，将产生很大的内力。因此，在进行剪力墙结构设计时，经常出现连梁无法

2、使连的截面设计符合要求。本文主要是讨论剪力墙结构中连梁设计的几个问题，列举几种新型连梁结构体系及其优缺点，并提出相应的设计建议。　　　　1.联肢墙在水平荷载作用下的破坏机制　　连梁的作用。　　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。因此，连梁对于剪力墙结构尤为重要，它在起到连接墙肢作用的同时，还对连接的墙肢起到一定的约束作用。　　联肢墙在水平荷载作用下的破坏机制。　　连肢墙的脆性破坏。　　联肢墙的脆性破坏有以下两

3、种情况：墙肢发生脆性破坏和连梁发生脆性破坏。当脆性破坏发生于墙肢，会使剪力墙很快丧失承载能力，甚至造成结构的突然倒塌，这是设计时应绝对避免的。《建筑抗震设计规范》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得放大系数，就是为了防止墙肢早于弯曲破坏发生剪切破坏。当连梁发生脆性破坏，连梁将丧失其承受载能力，如果沿剪力墙全高所有的连梁均发生剪切破坏，连梁就会丧失对墙肢的约束作用，从而使墙肢成为单片的悬臂墙。由此将导致剪力墙结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并且进一步增加P-△效应，并最终可能导致结构的倒塌。为

4、了防止连梁早于弯曲破坏而发生剪切破坏，《建筑抗震设计规范》对连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部建立设计值得调整系数作了具体的规定。　　联肢墙的延性破坏。　　联肢墙的延性破坏也可分为两种情况：墙肢发生延性破坏和连梁发生延性破坏。当墙肢首先发生弯曲破坏，连梁尚未屈服，剪力墙结构在破坏时极限变形较小，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，但耗能能力较差，结构设计中应该避免这种情况发生。当连梁先屈服，连梁端部出现垂直裂缝，受拉区出现细微裂缝，在水平地震作用下出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地

5、震能量，同时结构的地震效应减小。另一方面，连梁出现塑性绞铰后并未完全丧失承载能力，它仍能通过塑性铰继续传递一定的弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用。研究指出，为了保证联肢墙的延性要求，对连梁的延性要求非常高的。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系数。　　2.几种新型连梁结构体系　　为解决传统所存在的设计问题，目前有如下几种新型连梁结构体系：　　斜对角交叉配筋钢筋混凝土连梁结构体系。　　20世纪70年代初，为解决跨高比较小的深连梁的设计问题，新西兰教授等提出了斜对角交叉配筋的连梁。该连梁受力及变形性能较好，滞回曲线丰满、稳定，耗

6、能性能好，延性大。但该连梁采用对角线配筋用钢量大、施工要求高，推广应用受到一定的限制。　　菱形配筋混凝土连梁结构体系。　　为了克服上一种连梁结构体系的不租，上海城市建设学院的戴瑞同等人提出菱形配筋钢筋混凝土连梁结构体系。该连梁具有较好的受力性能，在跨高比、纵向配筋率等条件相同的情况下，其各项性能指标均优于传统连梁。菱形配筋连梁的强屈比高于平行配筋连梁，由于主斜向钢筋承担了大部分剪力，使得其所能承受的剪力高于传统连梁，降低了连梁扭剪变形在总变形中所占的比例。同时，菱形配筋连梁所能达到的转角延性系数和功比指数均高于传统连梁，说明该连梁体系可较大程度地提高

7、连梁延性和耗能性能。但该连梁在施工等方面要求较高，推广应用也要受到一定的限制。　　菱形斜筋钢筋混凝土连梁结构体系。　　重庆大学土木工程学院的傅剑平、白绍良等人提出了在传统配筋的基础上同时加设交叉斜筋和由上下两组相互倒置的L形筋组成的菱形斜筋的新型连梁结构体系。其主要优势表现在双向交叉斜向钢筋在梁腹内布置较分散、较均匀，不仅可以有效防止过早发生的“错动型剪切破坏”，而且能使腹板混凝土沿斜向较均匀受压，加之斜筋分担了部分斜向压力，而L形筋还提供了少量侧向约束，因而由梁腹混凝土斜向压渍导致的剪切破坏发生较迟，使连梁发挥出良好的延性性能。　　劲性钢筋混凝土连

8、两结构体系。　　高层剪力墙结构由于建筑、设备安装及经济上的要求，连梁高度受到限制。而采用劲性钢筋混凝土连梁结