就剪力墻結構設計中關于連梁相關問題的討論

付園園

摘要：在剪力墻結構設計中，往往會出現連梁的超筋問題，本文首先介紹了連梁的定義與框架梁的區別，再通過分析連梁在計算模型中不同的布置方式從而提出有關連梁超筋問題的處理建議。

關鍵詞：連梁，框架梁，超筋

1、連梁的定義與框架梁的區別

連梁是剪力墻結構中的概念，廣義的連梁就是指連接墻肢與墻肢的梁，在《高層建筑混凝土結構技術規程》里對連梁有個更為嚴格的規定，指的是跨高比小于5兩端與剪力墻在平面內相連的梁。框架梁是指兩端與框架

柱相連的梁，或者兩端與剪力墻相連但跨高比不小于5的梁。在剪力墻結構中，很容易將框架梁和連梁搞混，比如把兩端與剪力墻相連跨高比小于5的梁編成了連梁，把跨高比大于5的梁編成了框架梁。框架梁與連梁的相同之處在于∶一方面從概念設計的角度來說，在抗震時都希望首先在框架梁或連梁上出現塑性較而不是在框架柱或剪力墻上，即所謂"強柱弱梁"或"強墻弱連梁"：另一方面從構造的角度來說，兩者都必須滿足抗震的構造要求，具體說來框架梁和連梁的縱向鋼筋（包括梁底和梁頂的鋼筋）在錨人支座時都必須滿足抗震的錨固長度的要求，對應于相同的抗震等級框架梁和連梁箍筋的直徑和加密區間距的要求是一樣的。兩者不相同之處在于，在抗震設計時，允許連梁的剛度有大幅度的降低，在某些情況下甚至可以讓其退出工作，但是框架梁的剛度只允許有限度的降低，且不允許其退出工作，所以規范規定次梁是不宜搭在連梁上的，但是次梁是可以搭在框架梁上的。一般說來連梁的跨高比較小（小于5），以傳遞剪力為主，所以規范對連梁在構造上作了一些與框架梁不同的規定，一是要求連梁的箍筋是全長加密而框架梁可以分為加密區和非加密區，二是對連梁的腰筋作了明確的規定即"墻體水平分布鋼筋應作為連梁的腰筋在連梁范圍內拉通連續配置：當連梁截面高度大于700mm時，其兩側面沿梁高范圍設置的縱向構造鋼筋（腰筋）的直徑不應小于10mm，間距不應大于200mm：對跨高比不大于2.5的連梁，梁兩側的縱向構造鋼筋（腰筋）的面積配筋率不應小于0.3%"且將其納人了強條的規定，而框架梁的腰筋只要滿足"當梁的腹板高度hw≥450mm時，在梁的兩個側面應沿高度配置縱向構造鋼筋，每側縱向構造鋼筋（不包括梁上.下部受力鋼筋及架立鋼筋）的截面面積不應小于腹板截面面積ahw的0.1%，且其間距不宜大于200mm。"且不是強條的規定。

連梁的受力作用∶充當各片墻在受沿墻長方向水平力產生的彎.剪作用時的聯系.支撐作用，當墻產生水平力變形時，連梁受到剪切。

2、連梁的布置

在PKPM建筑模型與荷載輸人中對剪力墻的布置有兩種方式∶第一種就是按普通的梁布置，在程序計算時根據跨高比是否小于5來自動判別應該作為框架梁還是連梁：第二種是按開洞處理，也就是先布置整片墻，再根據洞口位置及大小在墻上布置墻洞：那么到底該選哪種布置方式呢？PKPM工程部出的書中說跨高比小于2.5時，必須開洞處理。對于2.5-5之間的連梁，我們先就兩種布置方式作個區別，按梁布置和按開洞布置在PKPM計算分析中是不同的，按梁輸人時在計算時是按桿元分析的，而開洞梁是按殼元分析的，同一截面，同一混凝土標號，按不同的方式輸人的連梁的剛度公式是不一樣的，所以按開洞布置的連梁的剛度比按梁布置的連梁的剛度大。所以在實際設計過程中，有時計算出來的側移比離規范要求還差一點的話設計人員會選擇將連梁按開洞方式布置以便側移比達到規范要求。個人認為，當跨高比大時，應采用按梁布置，當跨高比較小時才選擇按開洞方式布置使得計算更符合實際情況。

3、連梁超筋時的處理

連梁的超筋一般都是抗剪承載力超限，當連梁抗剪承載力超限時一般可按以下方法進行處理∶

3.1 減小連梁的剛度

減小連梁的《高層建筑混凝土結構技術規程》中規定了兩種方式∶1）

在結構內力計算前，通過折減系數對連梁剛度預于折減。《高層建筑混凝土結構技術規程》5.2.1條及其條文說明中寫到，在不影響連梁承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當開裂（降低剛度）而把內力轉移到墻體上。通常，設防烈度底時可少折減一些（6.7度時可取0.7），設防烈度高時可多折減一些（8.9度時可取0.5）。折減系數不宜小于0.5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。2）二是在內力計算后，將連梁的彎矩組合值乘以折減系數。《高層建筑混凝土結構技術規程》7.2.26條第2款規定，抗震設計剪力墻連梁的彎矩可塑性調幅：內力計算時已按第一種方式降低了剛度的連梁，其彎矩值不宜再調幅，或限制再調幅范圍：采用對連梁彎矩調幅的辦法，考慮連梁的塑性內力重分布，降低連梁的計算內力，同時應加大剪力墻的地震效應設計值。本調整方法對跨高比較大的連梁效果比較好，而對跨高比較小的連梁效果較差。

3.2 減小連梁的截面尺寸

對于可以減小截面尺寸（主要是降低連梁的高度）的梁通過減小截面尺寸后連梁受到的地震剪力相應地減小，同時加大了剪力墻受到的地震效應，以此緩解連梁的超筋現象。

3.3 連梁的較接處理

當連梁的破壞對承受豎向荷載無明顯影響（即連梁不作為次梁或主梁的支承梁）時，可假定該連梁在大震下的破壞，對抗震墻按獨立墻肢進行二次多遇地震作用下的結構內力分析（為減小結構計算工作量可將連梁按兩端較接梁計算），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，連梁較接處理后，墻的計算結構較大），以保證墻肢的安全。

4采用本調整方法應注意以下幾點：

4.1 對抗震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的方法，是認為連梁對抗震墻約束作用完全失效。事實上，通過采取恰當的構造措施可確保連梁對抗震墻的約束不完全喪失，避免出現"獨立墻肢"。

4.2 本調整方法中為減小結構計算工作量而采用的較接連梁計算模型，就是當采取合理的構造措施（如強剪弱彎）后，在大震時仍能確保連梁對抗震墻的水平約束作用。

4.3 應特別注意本次調整中的連梁是其破壞對承受豎向荷載無明顯影響的連梁，即該連梁不能作為次梁或主梁的支承梁。

4.4 還應重視對上述"第二次"的理解，是包絡設計的重要步驟之一。

4.5 對連梁兩端點較后，連梁被簡化為兩端較接的軸力桿件，其本身截面的大小對抗震墻的內力計算及結構的整體剛度計算影響不大。

4.6 連梁的較接處理方法只能在"墻+梁"的計算模型中，即連梁為桿元模型。而對于較強連梁計算采用的"墻開洞"模型，對連梁的較接處理常受連梁計算模型的限制而難于采用。

結語

高層建筑剪力墻連梁的設計受很多因素的制約。連梁的內力和剪力墻的多少.每片剪力墻的水平力大小.連梁的剛度.與之相連的墻肢剛度等都有關。因此在設計時，問題是比較復雜的，設計時要把互相制約的因素統一協調，以取得比較理想的結果。

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