淺談高層建筑剪力墻結構連梁設計

駱欽杰

浙江中成建工集團有限公司

淺談高層建筑剪力墻結構連梁設計

駱欽杰

浙江中成建工集團有限公司

隨著我國生產水平的不斷提升，建筑量與體積也在不斷的上升，作為城市的主要建筑形式，高層建設的穩固性與耐久度被人們逐漸的重視起來。而在高層建筑當中，剪力墻結構的連梁設計是十分重要的一個方面。本文對于高層建筑剪力墻結構的連梁設計進行簡單的分析研究。

高層建筑；剪力墻；連梁

1 前言

為了保證高層建筑的質量合格，設計師們都會在其內部設計剪力墻結構，其中連梁的設計滿足了高層建筑的抗震性以及經濟性，可謂意義重大。

2 連梁在剪力墻中的作用以及在地震下的破壞形式

2.1 連梁在剪力墻中的作用

合格的建筑設計師在進行高層建筑剪力墻結構連梁設計時，保證連梁連接的兩側墻體存在塑性膠體，利用其塑性緩解部分內力。并且，理想狀態的連接梁應當有一定的延展性，以滿足建筑自身結構的需求。對于剪切墻，于墻底部進行合理設計承擔部分建筑荷載也是保證高層建筑穩定性的有效手段之一，這是連梁在剪力墻當中的作用，其能夠對混凝土的截面產生有效的約束力，幫助提升剪力墻的作用。

2.2 墻體的剪切破壞

所謂剪力墻的剪切破壞，首先是由于剪力墻結構中的連梁部分受力，然后連梁與墻體之間出現剪切力的傳遞，平時狀況下如果不出現意外狀況，這種力的相互作用能夠維持在一個相對穩定的范圍內，一旦出現地震等狀況，會使得建筑內部的力出現急劇快速的傳遞，連梁受力反向與受力力度都會發生變化，本來維持穩定的狀態被破壞，墻體所受的剪切力加大，使得剪力墻的承載能力下降，其可能會出現裂痕，受力嚴重時裂痕擴大導致剪力墻崩塌。國家針對這種現象做出相應的規定，限制了剪力墻的截面剪壓比，設計師在進行剪力墻的設計時要嚴格按照國家規定進行設計，在最大程度上降低外力干擾導致的剪力墻塌陷。這種破壞是在連梁受損前發生的，因此叫做墻體的剪切破壞。

2.3 連梁的剪切破壞與彎曲破壞

一旦剪力墻中的連梁遭到破壞，就會使得剪力墻的承重能力下降。因此，若想要保證剪力墻的穩定，首先要保證連梁不受破壞。在高層建筑當中，連梁所受到的破壞有兩種形式，一是剪切破壞，二是彎曲破壞。連梁的剪切破壞對于剪力墻的影響是最為嚴重的，這種破壞會使得剪力墻失去其自身的承重功能，無法進行有效的重力承載作用。連梁出現彎曲破壞的現象時，墻體出現裂隙的幾率便會增加，地震造成的建筑晃動使得裂隙進一步加大，導致剪力墻對建筑的承載力與約束力逐漸喪失。這種影響對于建筑來說是一種延時性的破壞，也許一次的破壞會導致出現裂痕，墻體變彎，隨著時間的推移，這種損害逐漸加大，直至連梁與剪力墻的完全破壞。連梁的破壞在剪切墻破壞之后發生，其剪切與彎曲受損都會促使剪切墻出現損壞，進而導致建筑整體的安全性與穩定性。

3 連梁抗震設計中存在的問題

3.1 跨高比的控制與內部鋼筋的作用形式

所謂的跨高比，即連梁的跨度與其高度的比值，這種比值的大小決定著連梁的變形能力。如果連梁的變形能力較好，在發生地震時，力的作用就難以導致連梁出現裂痕。一旦連梁的變形能力較差，再出現受力情況變化的時候，就會導致連梁的破壞，使得剪力墻失去其自身的作用。這個比值有一定的規定，一般情況下，跨高比的數值大于2的時候，該連梁的抗形變能力較好。且可以在連梁上添加水平縫，幫助提升其形變能力。內部鋼筋由于自身的材料特性具有較好的變形性能，能夠有效的增加連梁的變形程度。但是，如果配置過多的鋼筋，則會適得其反，導致連梁的彎曲性能下降。因此，在進行板內鋼筋配置時，需要合理分布，充分運用傳統的連梁側面面積對稱方法。可以說，解決跨高比問題與內部鋼筋的配置問題是解決連梁抗震設計中存在的問題首要目標。

3.2 連梁配筋率以及剛度折減

連梁的配筋率與上述提及的翼緣板內設置鋼筋有一定的聯系。由于鋼筋自身特性的影響，使得部分設計人員在進行剪力墻連梁配筋設計時，盡可能多的配置鋼筋，然而這種鋼筋配置使得剪力墻的形變能力下降，不利于抵抗外力的影響，而且在進行鋼筋配置時，浪費了較多的人力以及財力。鋼筋的配置率要依據墻體的橫截面積來進行確定，按減壓比確定的數量安裝鋼筋。由于墻體的剛度相比較于連梁還說相對較差，這種情況需要進行嚴格的計算才能在一定的程度上進行緩解，減緩水平作用力下的內力。在剪力墻的整體計算當中，要對其剛度進行科學的折減。經過準確計算后的設計可以使剪力墻與連梁的整體剛度有效的下降，保證建筑的穩固性與承力性。一般來說，在進行剛度折減計算時，其系數不可小于0.5，否則易出現裂痕以及其他的不良現象。連梁的配筋率問題與剛度折減問題的有效解決可以幫助提升剪力墻與連梁的穩固性，延長高層建筑的壽命與使用期限。只有連梁的彎曲性得到有效的提升，剪力墻的彎曲性才會有所提高。

3.3 其他問題與解決方式

對于剪力墻的其他調整，包括塑性調幅，增加剪力墻的厚度，個別連梁的多道設防以及構造措施。在塑性調幅中，對剪力墻的連梁進行剪力與彎度的塑性調幅，將其能夠承載的剪力設計的比一般情況要更高，給連梁一定的緩沖空間，減少連梁的開裂情況，增加剪力墻的穩定性。增加剪力墻的厚度也能增加其承載能力，這并不是因為墻體的體積增大而導致的，所謂增加剪力墻厚度，便是增加了墻體的橫截面積，有利于鋼筋的配置。個別連梁的多道設防就是對剪力墻進行多種手段的防裂措施，防治其在地震中開裂，通常的防線設置依舊是配筋。構造措施中，主要是設計師設計建筑形式時，依據連梁的跨高比，墻體的橫截面積進行合理的設計，使其對力度的承載能力加大。

4 結語

本文從高層建筑剪力墻結構連梁設計出發，首先在連梁在剪力墻中的作用以及在地震下的破壞形式展開分析，包括連梁在剪力墻中的作用，墻體的剪切破壞以及連梁的剪切破壞與彎曲破壞，之后對于連梁抗震設計中存在的問題進行討論，涉及到跨高比的控制與內部鋼筋的作用形式，連梁配筋率以及剛度折減與其他問題的一些問題，從而為我國的高層建筑當中的剪力墻的連梁設計提供相應的參考經驗，促進我國建筑事業的發展。

[1]陳永生,高層剪力墻結構連梁的設計與分析[J].商品與質量，2013.

[2]羅素玲,高層剪力墻結構連梁的設計與分析[J].新材料新裝飾,2014.