高層剪力墻中配筋計(jì)算和連梁設(shè)計(jì)的淺析

摘 要 高層建筑設(shè)計(jì)也隨之增多。國內(nèi)高層設(shè)計(jì)（百米以下）結(jié)構(gòu)類型以框架剪力墻及純剪力墻為主。而以上結(jié)構(gòu)常見以剪力墻受力為主。現(xiàn)對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)中剪力墻連梁的設(shè)計(jì)和配筋做如下探討。結(jié)構(gòu)，高層剪力墻中連梁設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算的探討。

關(guān)鍵詞 剪力墻 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 探討

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市的擴(kuò)展空間越來越向高處發(fā)展，高層建筑設(shè)計(jì)也隨之增多。國內(nèi)高層設(shè)計(jì)（百米以下）結(jié)構(gòu)類型以框架剪力墻及純剪力墻為主，而以上結(jié)構(gòu)常見以剪力墻受力為主，所以墻肢、連梁設(shè)計(jì)及配筋顯得極為重要，現(xiàn)對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)中剪力墻連梁的設(shè)計(jì)和配筋做如下探討。

一、連梁的工作和破壞機(jī)理

在風(fēng)荷載和地震荷載作用下 ，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(shí)連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形 ，對(duì)墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種 ，即脆性破壞 （剪切破壞 ）和延性破壞 （彎曲破壞 ）。

連梁在發(fā)生脆性破壞時(shí)就喪失了承載力 。在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時(shí) ，各墻肢喪失了連梁對(duì)它的約束作用 。將成為單片的獨(dú)立梁。這會(huì)使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低 ，變形加大 ，墻肢彎矩加大 。并且進(jìn)一步增加P— 效應(yīng) （豎向荷載由于水平位移而產(chǎn)生的附加彎矩 ）。并最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。連梁在發(fā)生延性破壞時(shí) ，梁端會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫。受拉區(qū)會(huì)出現(xiàn)微裂縫 ，在地震作用下會(huì)出現(xiàn)交叉裂縫 。并形成塑性絞 ，結(jié)構(gòu)剛度降低。變形加大 ，從而吸收大量的地震能量 ，同時(shí)通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力 。論文參考，結(jié)構(gòu)。對(duì)墻肢起到一定的約束作用 ，使剪力墻保持足夠的剛度和強(qiáng)度。在這一過程中。論文參考，結(jié)構(gòu)。連梁起到了一種耗能的作用 ，對(duì)減少墻肢內(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(huì)不斷發(fā)展、加寬，直到混凝土受壓破壞。

二、設(shè)計(jì)的探討

在墻肢和連梁的協(xié)同工作中 ，剪力墻應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在正常的使用荷載和風(fēng)荷載作用下 ，結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于彈性工作狀態(tài)。連梁不應(yīng)該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下。結(jié)構(gòu)允許進(jìn)入彈塑性狀態(tài) ，連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范總則的要求 。建筑物在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí) ，一般不損壞或不需修復(fù)仍可使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí) ，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。因此 ，剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證不發(fā)生剪切破壞 ，也就是要求墻肢和連梁的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)剪弱彎的原則。同時(shí)要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服 ，而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。因此在實(shí)際工程中要使連梁設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個(gè)方面：

（1）關(guān)于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小 ，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大。連梁屈服時(shí)表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫 ，剛度減弱 ，內(nèi)力重分布。論文參考，結(jié)構(gòu)。因此在開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí) ，就需對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。論文參考，結(jié)構(gòu)。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》第 4.1.7條規(guī)定 ：“在內(nèi)力與位移計(jì)算中 ，所有構(gòu)件均可采用彈性剛度 。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中 ，連梁的剛度可予以折減 ，折減系數(shù)不應(yīng)小于 0.55。”一般在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們考慮在 0.55～ 1之間取值。以符合截面設(shè)計(jì)的要求。

（2）加連梁跨度減少高度。在連梁設(shè)計(jì)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情況 ，這時(shí)可以增加洞口的寬度 ，以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度 ，也就減少了地震作用的影響 ，使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限 ，則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來解決。調(diào)整的幅度不宜大于2 0 %，且連梁必須滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求。

（3）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 ，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。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分配給該片剪力墻，而是小于這個(gè)比例 ，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。

三、連梁的配筋計(jì)算

根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)程》 ，在連梁設(shè)計(jì)方面，對(duì)于連梁非抗震設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)時(shí)跨高比大于 2.5及小于 2.5兩種情況 ，在截面受剪承載力及配筋方面均有不同規(guī)定。在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限 ，這時(shí)可以將受力筋均勻布置 ，同時(shí)考慮到連梁以承載水平荷載為主 ，支座彎矩主要由水平荷載引起，在反復(fù)的水平荷載作用下支座截面上、下受拉筋面積相近 ，可以采用截面對(duì)稱配筋。在連梁配筋中，配置平行筋往往導(dǎo)致斜向受拉破壞或由于箍筋過量而發(fā)生剪切滑移破壞 ，這些破壞將導(dǎo)致連梁的滯回曲線變壞，耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ，可以克服這些不足之處。

四、結(jié)語

高層建筑剪力墻連梁的設(shè)計(jì)受很多因素的制約。連梁的內(nèi)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(guān)。因此在設(shè)計(jì)時(shí) ，問題是比較復(fù)雜的 ，設(shè)計(jì)時(shí)要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調(diào) ，以取得比較理想的結(jié)果。由于水平有限，錯(cuò)誤之處難免，熱忱歡迎同行指出，已達(dá)到共同提高之目的。

（作者單位：阜新市華鑫公路工程監(jiān)理咨詢有限公司）