高层剪力墙结构中的连梁设计.pdf

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1、高层剪力墙结构中的连梁设计方祥军浙江求新建筑设计有限公司圃摘要：本文阐述了高层剪力墙结构中连梁的破坏形式。本文针对结构设计时，连梁出现超筋超限进行了分析，提出了相应的解决方法和建议，可供设计人员参考。关键字：高层建筑；结构；连粱；设计在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁既起着调节和保证剪力墙侧向刚度的作用，又是结构抗震的第一道防线。合理的连梁设计能够让多数的连梁在结构遭受强烈地震时，先于墙肢屈服，发挥其塑性变形能力，消耗地震能量，有效减轻主体结构的损坏。1连梁的破坏形式在水平荷载

2、的作用下，连梁与墙肢的连接可视为刚性连接，其受力性质类似于反弯点在跨中的深受弯构件。其受力和变形性能和跨高比较大的细长梁有很大的区别。连梁可能因承载力超限而破坏连梁破坏有两种情况：一种是脆性破坏即剪切破坏；另一种是延性破坏，即弯曲破坏。在地震作用下，如果连梁产生剪切破坏，连梁对墙肢的约束作用将很快地丧失。联肢墙或筒体将很快的劈成若干个单片的独立墙肢，结构的抗侧刚度迅速下降，结构变形显著提高，造成结构整体抗震性能下降。连梁发生弯曲破坏时，梁端出现垂直裂缝，受拉区出现细微裂缝，在水平地震作用下出现交叉裂缝形成

3、塑性铰，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量地震能量，同时结构的地震效应减小。在地震的反复作用下，连梁裂缝不断加长、加宽，直至混凝土受压破坏，在这一过程中连梁起到一种耗能作用。另一方面，连梁出现塑性铰后并未完全丧失承载力，它仍能通过塑性铰传递一定的弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，这对于减少墙肢力、延缓墙肢屈服有着重要作用。已有研究表明，剪跨比对混凝土梁的破坏形式有较大影响：剪跨比越小，剪切变形占全部变形的比例就越大，剪切破坏的特征就愈加明显，脆性就越大。反之，剪跨比越大，弯曲破坏的特征就愈加明显，延

4、性就越好。综上可见，墙肢和连梁的设计必须符合强剪弱弯的原则，要求连梁的屈服早于墙肢的屈服，并要求墙肢和连梁具有良好的延性。2连梁的结构设计在高烈度地震区及强风区结构中的连梁容易出现配筋超限，对连梁的承载力设计需采用适当的处理方法。2．1控制连梁的剪跨比对不满足斜截面受剪承载力要求的连梁可根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)(以下简称《高规》)第7．1．13条及条文说明，减小连梁的截面高度，降低梁的剪跨比，减少对剪切变形的敏感。同时连梁的截面的减少，将减小结构的自振周期，降低结构的地震作

5、用力，使连梁的内力减少。根据《高规》第7．2．22条，建议改变后的连梁高跨比宜大于2．5，在剪跨比2．5的前后的连梁抗剪承载力相差25％。同时截面的选取秉着“寻求对应于连梁实际截面的所能对应最大抗剪承载力时所对应的截面”。改变后的结构应能够满足结构的水平位移限值要求。2．2连梁刚度的折减《高规》第5．2．1条规定：“在内力与位移计算中，抗震设计的框架一剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0．5”。之所以考虑对连梁的刚度进行折减，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

6、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，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。在内力和位移计算时，要区别竖向荷载作用下和水平荷载作用下两种不同情况。1、在竖向荷载作用下，连梁刚度不宣折减，．连梁支座弯矩的降低可通过支座弯矩调幅来解决；2、在水平荷载作用下，连梁刚度可以折减，当风荷载作用时折减系数不宜小于0．8，

7、当地震作用时不应小于0．5。同时，在剪力墙和框架柱之间的连梁，扮演着双重角色：一为连梁的作用，二为框架梁的作用。当连梁屈服，形成塑性铰，把弯矩转移到墙肢和框架柱时，一般情况下，墙肢的强度应当能承受这些增加的弯矩。而对于刚度远小于墙肢的柱，能承受的附加弯矩十分有限。因此，连梁的刚度折减系数不能太小，应不小于0．8为宜。2．3局部连梁调铰设计《高规》第7．2．26条第二款规定：“抗震设计剪力墙连梁的弯矩及剪力可塑性调幅；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，其弯矩值不宜再继续调幅，或限制

8、再调幅范围。此时，应取弯矩调幅后相应的剪力设计值校核其是否满足本规程第7．2．22条的规定：剪力墙中其他连梁和墙肢的弯矩设计值宜视调幅连梁数量的多少而相应适当增大”。连梁的弯矩设计值包括竖向荷载和水平荷载两部分所产生的内力。竖向荷载产生的弯矩已通过弯矩调幅进行调整，而且竖向荷载的弯矩不能通过其他构件的弯矩来进行调整。因此，这里所说的弯矩调整是指水平荷载产生的弯矩。，．．1个别连梁仍有超筋情况时，《高规》第7．2．26条第3款规