剪力墻連梁超筋的解決方法

【摘要】在實際的工程當中，用結構軟件進行整體結構分析時，剪力墻中的連梁經常會出現超筋的現象。本文首先分析了剪力墻連梁超筋的產生原因，然后闡述了剪力墻連梁超筋的解決方法，并通過工程案例做了進一步的說明。

【關鍵詞】剪力墻；連梁；超筋；跨度；內力調幅

一、剪力墻連梁超筋的產生原因

一般在風荷載和地震作用下，連梁的內力往往很大。此外，高層建筑中，由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮會引起連梁兩端的豎向位移差，這也將在連梁內產生內力。在水平荷載作用下，墻肢發生彎曲變形，使連梁端部產生轉角，從而使連梁產生內力，同時連梁端部的內力又反過來減小與之相連的墻肢的內力和變形，對墻肢起到一定的約束作用，改善墻肢的受力狀態。

連梁對于剪力墻結構框架-剪力墻結構中的剪力墻尤為重要，它在起到連接墻肢作用的同時，還對所連接的墻肢起到一定的約束作用。但在設計時，即使采取降低連梁內力的各種措施，如增大剪力墻的洞口寬度、在連梁中部開水平縫、在計算內力和位移時對連梁剛度進行折減、對局部內力過大樓層的連梁進行調整等，仍難以使連梁的設計符合要求。由于設計規范對此沒有明確規定，故使設計者在設計時感到無所適從。而設計及構造不當將會造成結構在抵抗水平力時的強度及剛度不符合要求，進而影響承受豎向荷載的能力。連梁易超筋的部位，在一般剪力墻結構中，豎向自下而上總高度1/3左右的豎向樓層的連梁；在平面中，較長墻段中部的連梁，某墻段中墻肢截面高度懸殊不均勻時，在大墻肢連梁易超筋。

二、剪力墻連梁超筋的解決方法

（一）減少連梁的計算截面

根據抗震設計規范總則的要求，剪力墻的設計應該可以按照“強墻弱梁”的原則設計整體剪力墻結構，按照“強剪弱彎”的原則設計墻肢和連梁，由于連梁的剛度越大，吸收的水平地震力越大，所以并不是連梁截面越大，對結構越有利，所以在周期和位移比允許的情況下，可以適當的減小連梁的剛度，使連梁不再超筋。

（二）增加連梁跨度

在連梁設計中，可以增加洞口的寬度，增加跨高比，以減少連梁剛度。減少了結構的整體剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力能滿足要求。

（三）連梁的內力調幅

將連梁彎矩與剪力進行塑性調幅，以降低剪力設計值。塑性調幅可采用兩種方法，一是在內力計算前將連梁剛度進行折減，二是在內力計算之后，將連梁彎矩和剪力組合值乘以折減系數。兩種方法的效果都是減小連梁內力和配筋。但是在結構計算中已對連梁進行了剛度折減的連梁，其調幅范圍應當限制或不再繼續調整。當部分連梁降低彎矩設計值后，其余部位連梁和墻肢的彎矩設計值應相應提高。無論采用何種方法，連梁調整后的彎矩、剪力設計值不應低于使用狀況的

值，也不宜低于比設防烈度低一度的地震組合所得的彎矩設計值，以避免在正常使用條件下或較小的地震作用下連梁出現裂縫。一般情況下，調幅后的彎矩不小于調幅前的彎矩（完全彈性）的 0.8 倍 （6～7 度） 和 0.5 倍（8～9 度）。

（四）在與超筋連梁相連的墻肢上開洞

剪力墻截面尺寸過大，剛度比連梁大很多，幾乎成為連梁的嵌固端，可以受很大的水平力，所以在按照剛度分配時，就承擔了較大的分配力和力矩，與之相連的連梁也分配了較大的內力，就會出現超筋的現象，所以規范中明確規定了剪力墻不宜過長，超過 8 米要開結構洞。針對連梁超筋也可以按此方法解決，在各項指標允許的情況下，在剛度很大的剪力墻靠近連梁一端開結構洞，使剪力墻剛度減小，從而使連梁不再超筋。

（五）連梁的鉸接處理

當連梁的破壞對承受豎向荷載無明顯影響（即連梁不作為次梁的支撐梁） 時，可假定該連梁在大震作用下退出工作，對剪力墻按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下的結構內力分析（為減少結構計算工作量可將連梁按兩端鉸接梁計算），墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計 （一般情況下，連梁鉸接處理后，墻的計算結果較大），以保證墻肢安全。

（六）合理考慮連梁剛度的實用方法

當對連梁進行鉸接處理后，剪力墻的配筋往往很大，很不經濟，應該合理利用連梁梁端塑性鉸的工程特性，適當減小剪力墻配筋，這種塑性鉸可以承擔相應彎矩，不同于結構力學絞。通過改變連梁的計算截面高度，實際截面仍采用原來截面，尋求對應于連梁實際截面的最大抗剪承載力時所對應的截面彎矩設計值，及與之相應的剪力墻內力和配筋。

如果計算剪力 V1 超過容許剪力 [V1]，顯示超筋，則減小連梁截面，進行第二次計算，使計算剪力 V2< [V1]，可按第二次計算內力配筋，實際施工圖截面不變。但是剪力墻配筋需要取兩次計算結果的較大值進行包絡設計。

三、工程實例

下面結合筆者在工程中實踐經驗介紹一些處理方法，供設計人員參考（使用程序為PKPM）。某項目為地處烏魯木齊市的高層住宅樓，剪力墻結構，地下2層地下室，地上30層，標準層層高為3.0m。在整體計算中，根據規范對連梁折減系數的規定以及實際情況合理選定連梁的折減系數，如圖1所示。

在剪力墻上根據建筑要求和規范對墻上的規定合理開洞口，盡量避免上下洞口錯位過大，造成連梁因為豎向荷載過大引起超筋，另外調整洞口高度減小連梁截面高度，減小剛度。局部平面及開洞如圖2所示。

對于中部墻肢的連梁（圖2中LL-8），一般該處的配筋都比較大，且經常超筋，本工程通過改變連梁高跨比后并沒用取得理想效果，于是增加墻厚到250mm，通過設置交叉鋼筋，實現連梁的“強剪弱彎”。根據以上方法的調試，收到比較好的效果。對于無論如何調試都超筋的連梁可通過設置鉸接使其不參與工作，進行二次計算進行分析和配筋設計亦可達到連梁的設計效果。

結語

綜上，連梁超筋的解決方法，首選是控制連梁的剛度折減，再者是內力調幅，但應遵循“強剪弱彎”的原則，如調幅未果，可考慮連梁不參與工作，這時就相當于按“強墻弱梁”計算，把結構的剪力墻變成第二道防線，這種情況下需加大墻肢的內力和配筋，以保證墻肢安全。最后，還得注意加強連梁的構造措施。

參考文獻

[1]徐民彥.高層建筑抗震設計時剪力墻連梁的作用[J]. 科技信息. 2011（11）

[2]陳斌. 探討框剪結構中連梁的合理設計[J]. 民營科技. 2008（10）

[3]王剛，于應平. 高層建筑剪力墻中連梁的設計[J]. 黑龍江科技信息. 2009（20）