關(guān)于連梁剪壓比超限的幾點(diǎn)設(shè)計建議

1、精選文檔關(guān)于連梁剪壓比超限的幾點(diǎn)設(shè)計建議姓名 任宇單位：徐州中國礦業(yè)高校建筑設(shè)計詢問爭辯院有限公司單位郵編 2210081.引言關(guān)于剪力墻連梁的超限問題，在剪力墻結(jié)構(gòu)和框剪（框架-核心筒）結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，是經(jīng)常遇到的問題，特殊是高烈度區(qū)（8度0.2g及以上區(qū)域），連梁超限問題更為突出。針對此類問題，本文就連梁超限產(chǎn)生的緣由、破壞機(jī)理并結(jié)合設(shè)計閱歷給出幾點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計建議。2.連梁超限產(chǎn)生的緣由依據(jù)剪壓比計算公式： （1）式中：為地震作用下連梁剪壓比；V為調(diào)整后的連梁剪力設(shè)計值；為混凝土影響系數(shù)；為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；分別為連梁截面寬度和有效高度。由式（1）不難看出，不僅與剪力設(shè)計值有關(guān)還和其本

2、身的特性有關(guān)。在不能轉(zhuǎn)變混凝土強(qiáng)度、連梁截面參數(shù)的狀況下，我們不難看出由于連梁剪力設(shè)計值過大，從而導(dǎo)致其剪壓比超限。梁端截面組合的剪力設(shè)計值是按式（2）（3）進(jìn)行確定的（其中式3 適用于9度時的一級剪力墻的連梁）： （2） （3）式中：，分別為連梁左右端截面的彎矩設(shè)計值；，分別為連梁左右端截面的抗震受彎承載力所對應(yīng)的彎矩；為連梁凈跨；為在重力荷載代表值作用下按簡支梁計算的梁端截面剪力設(shè)計值；為連梁剪力增大系數(shù)。由于連梁的線剛度較大，對其相連的墻肢有較強(qiáng)的約束作用，因此連梁兩端的彎矩設(shè)計值就會很大。由式（2），（3）我們不難看出剪力設(shè)計值的大小是和其兩端彎矩之和及凈跨有直接的線型關(guān)系，所以連梁的

3、剪力設(shè)計值就很大，從而導(dǎo)致連梁超限。3.連梁的破壞機(jī)理及危害在地震和風(fēng)荷載等作用下，墻肢產(chǎn)生彎曲變形，使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來削減了墻肢的內(nèi)力和變形，對墻肢起到了肯定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。 剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種：剪切破壞和彎曲破壞。連梁在發(fā)生剪切破壞時，連梁側(cè)面消滅斜向交叉裂縫，連梁就丟失了承載力量，在沿墻全高全部連梁均發(fā)生剪切破壞時，連梁對相連墻肢的約束作用快速降低甚至完成沒有約束作用，連肢墻將成為單片的獨(dú)立墻肢。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低，變形加大，墻肢內(nèi)力加大，并最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。連梁在發(fā)生彎曲破

4、壞時，梁端會消滅垂直裂縫，受拉區(qū)會消滅微裂縫，在地震作用下會消滅交叉裂縫，并形成塑性絞，結(jié)構(gòu)剛度降低，變形加大，從而吸取大量的地震能量，同時通過塑性鉸仍能連續(xù)傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到肯定的約束作用，使剪力墻保持足夠的剛度和強(qiáng)度。在這一過程中 ,連梁起到了一種耗能的作用 ,對削減墻肢內(nèi)力，延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復(fù)作用下，連梁的裂縫會不斷進(jìn)展、加寬，直到混凝土受壓破壞。  圖1 剪切破壞 圖2 彎曲破壞4.連梁的設(shè)計建議及超限解決方法4.1連梁的設(shè)計建議依據(jù)高規(guī)（JGJ3-2010）規(guī)定：跨比小于5的連梁應(yīng)依據(jù)連梁進(jìn)行設(shè)計，跨高比不小于5的連梁宜按框架梁設(shè)計。在實(shí)際設(shè)計

5、過程中，連梁在進(jìn)行模型輸入的時可以按墻體開洞形成連梁也可以按主梁輸入。這兩種輸入方式的主要區(qū)分就是按框梁輸入的連梁，為桿元、一維構(gòu)件，僅有平面內(nèi)剛度，梁兩端各有三個自由度，剛度小，對剪力墻的約束力量差，個墻肢獨(dú)立受力狀態(tài)更為明顯，最直接的特點(diǎn)就是墻肢內(nèi)力較大、配筋大，連梁內(nèi)力較小、配筋小，結(jié)構(gòu)整體性較差；洞口連梁，為墻元、二維構(gòu)件，平面內(nèi)外均有剛度，梁兩端各有六個自由度，剛度大，對各墻肢的約束力量強(qiáng)，墻肢和連梁協(xié)調(diào)工作，最直接的特點(diǎn)就墻肢內(nèi)力較小、配筋小，連梁內(nèi)力較大、配筋大。在實(shí)際設(shè)計過程中，不能統(tǒng)一按框梁輸入，也不能統(tǒng)一按洞口連梁輸入，而是要依據(jù)連梁本身的線剛度及其對于整體結(jié)構(gòu)所做的貢獻(xiàn)，

6、具體狀況具體分析。筆者建議：跨高比2.5按洞口連梁輸入；跨高比2.55之間的按節(jié)點(diǎn)連梁輸入。4.2連梁的超限解決方法4.2.1 降低連梁的剛度和彎矩設(shè)計值。在抗震設(shè)計中，并不是連梁的剛度越大越好，剛度越大其彎矩和剪力的設(shè)計值越大，難以實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計思想。一般的剪力墻結(jié)構(gòu)中，可以接受彎矩調(diào)幅的方法，降低連梁的彎矩設(shè)計值，使連梁先于墻肢屈服。調(diào)幅的方法有兩種：、通過連梁的剛度折減，降低其剪力和彎矩設(shè)計值。但折減系數(shù)一般不小于0.55，過多的折減不能保證連梁承受豎向荷載的力量。、按連梁彈性剛度計算內(nèi)力和位移時，可以將彎矩和剪力組合值乘以折減系數(shù)，用這種方法可以適當(dāng)增加其他連梁的彎矩設(shè)計值，補(bǔ)

7、償靜力平衡。4.2.2 轉(zhuǎn)變連梁的幾何尺寸。轉(zhuǎn)變連梁的幾何尺寸，我們通過以下二個方面來進(jìn)行設(shè)計。、加大連梁跨度削減高度。在連梁設(shè)計中 ,剛度折減后 ,仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的狀況 ,這時還可以增加洞口的寬度 ,以削減連梁剛度。削減了結(jié)構(gòu)的整體剛度 ,也就削減了地震作用的影響 ,使連梁的承載力有可能不超限。同時增大了連梁的跨高比，當(dāng)連梁的跨高比超過5時，就可以按框架梁進(jìn)行設(shè)計。、增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度,其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大 ,地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加 ,另一方面

8、連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。但由于該片墻厚增加以后,地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例安排給該片剪力墻,而是小于這個比例,因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。4.2.3 開水平通縫 。連梁在開水平通縫后，有效的降低了連梁的高度，從而使其跨高比顯著提高，在地震作用下，使連梁發(fā)生延性較好的彎曲破壞、減小了剪切變形的影響。水平縫可以沿著梁跨度方向全開，也可只在梁的兩端預(yù)留。這是由于，在地震作用時，在連梁的中部形成薄弱部分，大變形下在此處開裂形成水平縫，使其形成雙梁。4.2.4交叉配筋。交叉配筋連梁的原理是利用交叉鋼筋來抵制地震下方向不斷轉(zhuǎn)變的剪力。交叉鋼筋與主筋方向全都，可以抵制

9、由于彎剪作用所引起的主拉應(yīng)力，從而有效的約束了裂縫的開展。交叉配筋的優(yōu)勢還在于：交叉鋼筋可以供應(yīng)水平和豎向兩個方向的剪力，有效的防止剪切滑移破壞。為了防止交叉斜筋在豎向荷載作用下被壓屈，可以用矩形箍筋或螺旋箍筋將主筋綁成斜柱，使兩個方向的斜柱形成交叉斜撐，從而可以有效的約束四周的混凝土，具有良好的抗震性能。在配置一般交叉斜筋時，剪力墻的厚度宜在250400mm；在配置形成交叉斜撐的斜筋時，剪力墻的厚度宜大于400mm。4.2.5鋼板混凝土的應(yīng)用。在混凝土連梁中配置鋼板形成鋼板混凝土連梁。由于鋼板具有很強(qiáng)的抗彎剪力量，可以有效的防止梁發(fā)生脆性破壞、斜裂縫的產(chǎn)生和進(jìn)展，在梁墻交界處防止反復(fù)荷載作用

10、下的彎曲滑移破壞。鋼板有良好的塑性變形力量，可以削減箍筋用量，便利了施工。通過調(diào)整鋼板的厚度和寬度可以滿足不同的設(shè)計要求，有很大的機(jī)敏性。4.2.6多道設(shè)防方法設(shè)計連梁。實(shí)際上在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，提高連梁承載力的最終目的是為了提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。當(dāng)連梁的延性不能保證時，在需要考慮強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)的平安時，可以考慮連梁在抗震作用時被破壞后不參與工作，依據(jù)單墻肢工作，使墻肢處于彈性工作狀態(tài)，來保證結(jié)構(gòu)的平安。這樣墻肢的配筋量有很大的提高。4.2.7在上述方法都無法解決連梁超限的時候可依據(jù)下列要求進(jìn)行設(shè)計：當(dāng)連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可按獨(dú)立墻肢的計算簡圖進(jìn)行其次次多遇地震作用下的內(nèi)

11、力分析，墻肢截面應(yīng)按兩次計算的較大值計算配筋。由于在大震下連梁發(fā)生剪切破壞，不能再約束墻體，因此可考慮此時連梁不參與工作，依據(jù)獨(dú)立墻肢進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，相當(dāng)于剪力墻的其次道防線，這是剪力墻的內(nèi)力及配筋都會增大，要保證墻肢的平安，達(dá)到“大震不倒”的目的。5、結(jié)語 高層建筑剪力墻連梁的設(shè)計受很多因素的制約。連梁一般具有跨度小、截面大 ,與連梁相連的墻體剛度又很大等特點(diǎn)。一般在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下 ,連梁的內(nèi)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(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。另外，連梁的剛度和整體建筑剛度的大小也有著緊密的聯(lián)系，在進(jìn)行電算時，經(jīng)常會消滅連梁的承載力能夠滿足要求了，然而其他的計算結(jié)果又不能滿足相關(guān)規(guī)范的要求了。因此，在進(jìn)行連梁設(shè)計時，要兼顧結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。只有合理的結(jié)構(gòu)形式才能從根本上解決我們進(jìn)行結(jié)