剪力墻連梁抗剪截面超限的配筋設計探討

張力文　肖瑤

【摘要】以新版結構設計規范為標準，通過新版結構設計軟件，結合實際經驗，提出了幾種解決剪力墻連梁抗剪截面超限的配筋設計方法。

【關鍵詞】剪力墻連梁；剪壓比超限；配筋設計

隨著建筑業的發展，高層建筑出現的越來越多。同時在高層建筑應用中占很大部分的剪力墻結構也變得越來越重要，對設計人員來說剪力墻設計已經成為每個人經常使用并且必須學會的內容。但是在剪力墻結構計算中，即使按照相關規范，對剪力墻中的連梁取用最小剛度折減系數，也或多或少會出現剪壓比超限的情況。在這種情況下，結合實際經驗，以設計規范為基礎，了解及掌握幾種處理連梁抗剪截面超限的方法至關重要。

一、處理剪力墻連梁超限的幾種方法

新版設計規范在2010年之后更新。新版設計規范對剪力墻概念和計算提出了更具體的要求，設計人員因此對剪力墻結構設計可以更清晰、更具體地應用。

（一）減小連梁的截面

減小連梁的截面面積，其實就是把連梁的剛度降低，這樣在力作用時，連梁的荷載的吸收就會變小，就容易達到要求。

（二）擴大洞口的寬度

擴大洞口寬度其實就是把剪力墻和連梁之間的跨高比增大。當跨高比不大于2.5的時候和跨高比大于2.5的時候剪力墻連梁的調整系數并不是相同的，更為嚴格的是不大于2.5的時候。所以，我們在結構設計時，如果沒有別的因素限制，就可以盡量把跨高比調大，在這個基礎上完成結構設計。不過需要結合現實情況，在計算多次之后，找到最合適的點。

（三）設置斜向的交叉鋼筋

根據新版規范，《混凝土結構設計規范》中的條例，我們得知，如果設置斜向的交叉鋼筋，交叉鋼筋的方向和主筋的方向是一樣的，這樣可以抵抗因為彎剪的作用帶來的主拉應力，能防止開裂，還能提供水平和豎直兩個方向上的剪力。這樣會比連梁要求跨高比大于2.5更容易滿足。不過在使用這種方法的同時，要注意跨高比要不小于2.5而且連梁的截面的寬度要大于等于二百五十毫米。

（四）在結構計算的時候處理下連梁的剛度折減的系數和連梁的調幅

我們知道在《高層建筑混凝土結構技術規程》中要求，剛度最好大于0.5，而且有明確規定，在特殊情況下要折減得比平常更多。且按照我們設計習慣或者整體中的計算需要，我們都會對剛度系數的折減留下一點余地。在計算差不多確定了的情況下，常會出現連梁恰好在截面抗剪的超限的界限處的現象，那么這時就可以減低剛度折減的系數，使其他部位分配作用力，滿足要求。

二、配筋設計

據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計和施工規程》所知，如果對于連梁非抗震設計和抗震設計中跨高比大于和小于2.5這兩種情況時，對截面受剪承載力及配筋方面都有不一樣的要求。在進行結構計算時，這種連梁經常會有受剪承載力超限的情況出現，這時我們可以均勻地布置受力筋，與此同時，我們還要考慮到連梁主要在于承載的是水平荷載，水平荷載是引起支座彎矩的主要因素，在水平荷載的重復作用下，支座的截面上方、下方的受拉筋的面積大約相同，這種情況下，我們可以采用截面對稱的配筋的設計方法。在連梁配筋中，如果我們配置的是平行筋，經常會產生斜向的受拉破壞的后果，或者是因為箍筋過量的原因而產生剪切滑移的破壞的后果，這些破壞最終會使連梁的滯回曲線遭到破壞，降低連梁的耗能能力。為了解決這些存在缺陷的地方，可以選擇菱形的配筋方式。

（一）箍筋計算

①抗震且跨高比比2.5大時，使混凝土的高規式的（7.2.23-2）右邊式子等于式子（7.2.24-2）的右邊式子：

0.20fcBch0b=0.42bfth0+h0Af/s

②跨高比沒有比2.5大時，使混凝土的高規式的（7.2.23-3）右邊式子等于式子（7.2.24-3）的右邊式子：

0.15BcbhOfc=0.9AfhO/s+0.38bfthO

根據這兩個式子可以算出抗震時超限連梁最大的箍筋的面積。

（二）縱筋設計

按照現實中的連梁和計算的連梁的有效高度兩者之間的比值，把計算得出的連梁縱向的鋼筋面積進行調整，得出現實中連梁縱向的鋼筋面積的近似值。縱向鋼筋還應該做到對最大和最小配筋率的同時滿足的要求。

①配筋率最大時

連梁的剪力Vb=Vgb+（Mbr+Mbl）gvb/ln

如果連梁的跨度Ln比較小的時候可以進行假設：Vgb=0；Mbl=Mb=Mbr

那么可以得出：Vb=gvb*2Mb/ln

gvb（取值根據抗震等級的變化而變化）

這個式子也可以近似地看成Mb=0.9h0/rre*Asfy，Vb用混凝土的（7.2.23-2、3）高規式進行代入就可以得出超限連梁時的最大的縱筋面積。

②配筋率最小時

最小的配筋率要格外注意，因為，連梁對變形剪切的情況敏感，而且剪壓比限制得嚴格，按照我國相關的規定中對最小的配筋率的要求，如果在跨高比比較小的情況下且抗震等級要求比較高的時候，就有可能不能滿足對剪壓比的要求。據此，當連梁跨高比比1.5大時受彎的最小配筋率可以按照一般的框架梁的規范來選用，跨高比比1.5小的時候，受彎的最小配筋率可以按照以下表格來選用。

跨高比1.5小的縱筋的最小配筋率

三、結語

剪力墻是工程設計中出現得越來越多的結構設計，而剪力墻連梁抗剪截面超限的問題又是在剪力墻結構設計中經常會出現的問題。在2010年之后新的設計結構規范慢慢更新，才有了比較好的對剪力墻連梁抗剪截面超限的問題的解決辦法，讓設計人員在設計中有了理論依據。本文對幾種簡單的設計方法進行了簡單的陳述，但是解決剪力墻連梁抗剪截面超限的問題的辦法還需要我們不斷地探討和完善，使現實中的結構設計能更安全、更有效地應用，為更好地建設社會出一份力。