试论现代高层建筑结构设计中连梁超筋解决方法

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1、试论现代高层建筑结构设计中连梁超筋解决方法摘要：本文给合多年的工作经验，就对高层建筑结构设计中，对连梁出现超筋的情况进行了详细地分析以及讨论提出了相应的解决方法和建议，已供有关设计人员参考。　　关键词：建筑结构结构设计　　在剪力墙结构和框架—剪力墙结构当中，连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁称作为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大，与连梁相连的墙体刚度又很大的特点等。　　1连梁超筋的原因　　一般在风荷载和地震的作用下，连梁的内力往往会很大。由此之外，在高层建筑当中，由于连梁两端墙肢的不均匀压缩会导致连梁两端的竖向位移差，这也将在连梁内产生内力。在水平荷载作用下，墙肢发

2、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。　　连梁对于剪力墙结构框架—剪力墙结构中的剪力墙尤为重要，它在起到连接墙肢作用的同时，还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。但在设计时，即使采取降低连梁内力的各种措施，如增大剪力墙的洞口宽度、在连梁中部开水平缝、在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减、对局部内　　力过大楼层的连梁进行调整等，仍难以使连梁的设计符合要求。由于设计规范对此没有明确规定，故使设计者在设计时感到无所适从。而设计及构造不当将会造成结构在抵抗水

3、平力时的强度及刚度不符合要求，进而影响承受竖向荷载的能力。连梁易超筋的部位，在一般剪力墙结构中，竖向自下而上总高度1／3左右的竖向楼层的连梁；在平面中，较长墙段中部的连梁，某墙段中墙肢截面高度悬殊不均匀时，在大墙肢连梁易超筋。　　2连梁超筋处理办法　　在高层结构中连梁超筋的现象很常见，下面介绍几种常用的处理方法，设计人员可以根据工程实际情况灵活运用。　　2.1在整体计算中进行连梁刚度的折减　　(钢筋混凝土高层建筑结构设计规程(JGJ3-2002)(以下简称编规)第5．2．1条规定：在内力与位移计算中，抗震设计的框架—剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系

4、数不宜小于0．5。考虑对连梁的刚度进行折减，主要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，因此刚度降低得更多。　　刚度折减得越来越多，即折减的系数就越来越小，这就意味着设计荷载的作用下裂缝开展得就越来越大。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。对于以风荷载为控制因素的建筑中，为了避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大，刚度折减系数应取较大值。此外，按照《高规》的规定，在计算竖向荷载作用下的内力时

5、，对已经考虑了调幅的连梁，不应再考虑刚度折减。　　2.2减小梁截面高度，降低连梁截面刚度　　剪力墙连梁输入有两大类模型，连梁都是按变形的情况来区分的。若是连梁受到的是剪切变形，则按开洞口输入，直接调整门洞高度以减小连梁截面高度；若是由弯扭变形为主，则按梁来输入。随着跨高比的增大，剪切变形减小，弯扭变形增大。跨高比不大于2．5时，连梁按开洞口输入；跨高比不小于5．0时按普通梁输入。跨高比在2．5～5．0之间可根据具体情况选择输入方式。根据(高规》第7．1．8条，当连梁跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计。另外，当连梁截面高度较高时，可以通过设置双连梁(如图l所示)的

6、办法来解决，同时应在上下梁间嵌填轻质材料，而且上下梁间的水平缝应避开于楼板连接部位，保障结构的整体性。　　　　　　　　2.3对连梁弯矩及剪力进行调幅　　对连梁弯矩及剪力进行调幅，但在整体计算时已将连梁刚度进行过折减的，不应再考虑调幅。《高规》第7.2.25条第二款规定：“抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性的调幅，以降低其剪力设计值。但在内力计算时已经按本规程第5.2.1条的规定降低了刚度的连梁，其调幅范围应当限制或不再继续调幅。当部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高”。在结构内力计算后，将连梁弯矩和剪力组合值乘以折减系数进行调

7、幅。　　一般的情况下，经过全部调幅(包括计算中连梁刚度折减和对计算结果的后期调幅)后的弯矩设计值不宜小于调幅前(完全弹性)的0.8倍(6，7度)和0.5倍(8，9度)。连梁调幅后的弯矩、剪力设计值不应低于使用状况下的值，也不宜低于比设防烈度低一度的地震作用组合所得的弯矩设计值，前面所述的采用内力计算折减连梁刚度也应满足此要求，其目的是避免在正常使用条件下或较小的地震作用下连梁上出现裂缝。　　2.4当采用前述方法仍不能取得满意效果　　如果连梁的破坏对承受竖向荷载没有明显的影响，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次此多遇地震作用下结构内力分析。中国

8、建筑科学研