論文導(dǎo)讀：與剪力墻相連的梁稱(chēng)為連梁。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)。因此,高層建筑在水平力作用下,連梁的內(nèi)力往往很大。本文分析了連梁的受力機(jī)理和破壞形式, 指出連梁在設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并提出設(shè)計(jì)建議。
關(guān)鍵詞：連梁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)建議
一、連梁的受力機(jī)理與破壞形式
在水平荷載的作用下,墻肢產(chǎn)生彎曲變形,使連梁端產(chǎn)生轉(zhuǎn)角,從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力,同時(shí)連梁作用在墻肢上的約束力又限制了墻肢的進(jìn)一步變形,改善了墻肢的受力性能并與墻肢共同承擔(dān)水平荷載。免費(fèi)論文。連梁的跨度一般不大,豎向荷載也較小,相對(duì)于墻肢變形產(chǎn)生的內(nèi)力,豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力一般可以忽略不計(jì)。
在地震作用下,連梁可能因承載力超限而破壞,連梁破壞有兩種情況:一種是脆性破壞即剪切破壞;另一種是延性破壞,即彎曲破壞。在地震作用下,如果連梁產(chǎn)生剪切破壞,連梁對(duì)墻肢的約束作用將很快地喪失。聯(lián)肢墻或筒體將很快的劈成若干個(gè)單片的獨(dú)立墻肢,結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度迅速下降,結(jié)構(gòu)變形顯著提高,造成結(jié)構(gòu)整體抗震性能下降。連梁發(fā)生彎曲破壞時(shí),梁端出現(xiàn)垂直裂縫,受拉區(qū)出現(xiàn)細(xì)微裂縫,在水平地震作用下出現(xiàn)交叉裂縫形成塑性鉸,結(jié)構(gòu)剛度降低,變形加大,從而吸收大量地震能量,同時(shí)結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)減小.在地震的反復(fù)作用下,連梁裂縫不斷加長(zhǎng)、加寬, 直至混凝土受壓破壞, 在這一過(guò)程中連梁起到一種耗能作用。另一方面,連梁出現(xiàn)塑性鉸后并未完全喪失承載力,它仍能通過(guò)塑性鉸傳遞一定的彎矩和剪力,對(duì)墻肢起到一定的約束作用,這對(duì)于減少墻肢力、延緩墻肢屈服有著重要作用。
綜上可見(jiàn),墻肢和連梁的設(shè)計(jì)必須符合強(qiáng)剪弱彎的原則,要求連梁的屈服早于墻肢的屈服,并要求墻肢和連梁具有良好的延性。
二、連梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的存在的幾個(gè)問(wèn)題
�。ㄒ唬┻B梁剛度的折減
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002) (以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī)》)第5.2.1 條規(guī)定“: 在內(nèi)力與位移計(jì)算中, 抗震設(shè)計(jì)的框架- 剪力墻或剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁剛度可予以折減,折減系數(shù)不宜小于0.5”。免費(fèi)論文。之所以考慮對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減,是由于在側(cè)向荷載作用下,混凝土的開(kāi)裂引起了剛度降低。在地震作用下,連梁的裂縫開(kāi)展和塑性變形比在風(fēng)荷載作用下的更大,因此,剛度降低的更多。但是,剛度折減得越多,意味著設(shè)計(jì)荷載作用下裂縫開(kāi)展得越大。在超載時(shí),如發(fā)生強(qiáng)大的陣風(fēng)或地震烈度超過(guò)多遇地震烈度時(shí),塑性鉸也會(huì)出現(xiàn)得更早,這就要求更加注意加強(qiáng)連梁的延性和使連梁符合“強(qiáng)剪弱彎”的要求。
�。ǘ┻B梁剛度折減后承載力仍不符合滿(mǎn)足時(shí)的探討
《高規(guī)》第7.2.25 條第二款規(guī)定“: 抗震設(shè)計(jì)的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進(jìn)行塑性的調(diào)幅,以降低其剪力設(shè)計(jì)值。但在內(nèi)力計(jì)算時(shí)已經(jīng)按本規(guī)程第5.2.1 條的規(guī)定降低了剛度的連梁,其調(diào)幅范圍應(yīng)當(dāng)限制或不再繼續(xù)調(diào)幅。當(dāng)部分連梁降低彎矩設(shè)計(jì)值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)相應(yīng)提高”。連梁的彎矩設(shè)計(jì)值包括豎向荷載和水平荷載兩部分所產(chǎn)生的內(nèi)力。豎向荷載產(chǎn)生的彎矩已通過(guò)彎矩調(diào)幅進(jìn)行調(diào)整, 而且豎向荷載的彎矩不能通過(guò)其他構(gòu)件的彎矩來(lái)進(jìn)行調(diào)整。因此,這里所說(shuō)的彎矩調(diào)整是指水平荷載產(chǎn)生的彎矩。
個(gè)別連梁仍有超筋情況時(shí)《, 高規(guī)》第7.2.25 條第3 款規(guī)定“: 當(dāng)連梁破壞對(duì)承受豎向荷載無(wú)明顯影響時(shí), 可考慮在大震作用下該連梁不參與工作, 按獨(dú)立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,墻肢應(yīng)按兩次計(jì)算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)”。免費(fèi)論文。即假定連梁大震下破壞,不能約束墻肢。因此可考慮連梁不參與工作,而按獨(dú)立墻肢進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,這時(shí)就是剪力墻的第二道防線(xiàn),這種情況往往使墻肢的內(nèi)力及配筋加大,以保證墻肢的安全。
三、設(shè)計(jì)建議
�。ㄒ唬┻B梁剛度折減取值
在內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí), 要區(qū)別豎向荷載作用下和水平荷載作用下兩種不同情況。
1、在豎向荷載作用下,連梁剛度不宜折減,連梁支座彎矩的降低可通過(guò)支座彎矩調(diào)幅來(lái)解決。
2、在水平荷載作用下,連梁剛度可以折減,當(dāng)風(fēng)荷載作用時(shí),折減系數(shù)不宜小于0.8。當(dāng)?shù)卣鹆榭刂菩运胶奢d時(shí)不應(yīng)小于0.5。
（二）連梁剛度折減后承載力仍不滿(mǎn)足時(shí)的設(shè)計(jì)在風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑中應(yīng)采取下列幾點(diǎn)措施:
1、增加剪力墻的厚度即增加連梁截面寬度, 提高剪力墻剛度的同時(shí)亦提高連梁的抗剪能力;
2、增加剪力墻數(shù),以減少每片剪力墻的水平力;
3、加大洞口寬度以加大連梁跨度;
4、減少連梁截面高度或在連梁中部開(kāi)水平縫等,以降低連梁剛度。
對(duì)于地震作用控制的連梁,如果結(jié)構(gòu)的剛度較大,位移比規(guī)定的限值小得較多,而超筋或超限的連梁數(shù)量又較多時(shí),則可采取加大連梁洞口,減小連梁截面高度等方法,使連梁的內(nèi)力減小。如果結(jié)構(gòu)的剛度較小,則不應(yīng)再對(duì)連梁的內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整,而應(yīng)采取增加剪力墻的厚度或數(shù)量的方法,以減小連梁的內(nèi)力,使之符合要求。
經(jīng)上述調(diào)整后,仍不符合承載力要求時(shí),可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力,然后按“強(qiáng)剪弱彎”的要求,配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時(shí),如果不能保證連梁在大震時(shí)的延性要求,應(yīng)將這些連梁按鉸接于剪力墻上考慮,重新計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,可在超筋部位的連梁按鉸接處理進(jìn)行整體分析計(jì)算, 若采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD 工程部開(kāi)發(fā)研制的結(jié)構(gòu)計(jì)算系列軟件計(jì)算時(shí),可按下述方法處理:在用PM 建模時(shí)應(yīng)在洞口兩側(cè)各增設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn),然后在兩節(jié)點(diǎn)間按普通梁布置,而后用SATWE“特殊構(gòu)件定義”中將此梁設(shè)為兩端鉸接。但此時(shí)應(yīng)注意按此法處理后結(jié)構(gòu)層間位移比尚需滿(mǎn)足規(guī)范的要求,配筋按兩次計(jì)算所得的較大內(nèi)力配筋。連梁鉸接處理后,主要承受豎向荷載,施工時(shí)仍為整澆,連梁上筋按構(gòu)造設(shè)置處理。
四、結(jié)論
（一）連梁作為框剪或剪力墻結(jié)構(gòu)體系中主要的抗震構(gòu)件, 其合理的剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)性影響重大,通過(guò)結(jié)構(gòu)分析比較,在保證連梁延性的要求下,連梁剛度不宜過(guò)弱。
（二）在結(jié)構(gòu)分析中,連梁易出現(xiàn)超筋問(wèn)題,根據(jù)情況可采取適當(dāng)?shù)姆椒?加以調(diào)整。
參考文獻(xiàn)：
[1]建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2008
[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3—2002).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002
