剪力墙结构连梁超筋问题的处理

□王维伟

（临汾市建筑勘察设计院　山西　临汾　041000）

剪力墙结构连梁超筋问题的处理

□王维伟

（临汾市建筑勘察设计院山西临汾041000）

随着国民经济收入水平的提高，人们不断追求建筑舒适与安全的匹配度，尤其在城市化背景下，以钢筋混凝土结构为主的建筑形式中，剪力墙是建筑结构中最重要的组成部分。剪力墙具有较好的整体性，其主要功能是承受建筑的水平、纵向荷载，避免结构受剪遭到破坏，相应地，在剪力墙结构中实现墙肢之间连接的连梁，在地震、风荷载作用下发挥着重要的作用。由于连梁两端的墙肢普遍存在不均匀压缩问题，导致连梁的内力较大，并在这一受力特点下容易出现破坏现象，导致潜在的安全隐患。本文中基于连梁超筋问题展开研究，并提出剪力墙结构连梁超筋现象的若干处理策略，以供建筑从业者参考。

剪力墙结构；连梁；超筋；脆性破坏

本文DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.07.086

1　剪力墙结构连梁超筋破坏概述

1.1剪力墙结构破坏分析

基于现代建筑广泛应用的钢筋混凝土结构，剪力墙是一种重要的建筑组成部分，通常被分为平面剪力墙和筒体剪力墙两种形式，剪力墙又被称之为“抗震墙”或“结构墙”，它能够提供给建筑整体结构较强的刚度和强度，以及产生较强的抗坍塌功能。由于存在这一优势，剪力墙在现代建筑体系中应用广泛，包括住宅、写字楼、工厂建筑等，其中以高层建筑为主要采用对象。很显然，剪力墙属于建筑局部空间的载荷结构，在剪力墙与框架-剪力墙结构中，用来连接墙肢与墙肢，或者墙肢与建筑框架之间的部分，就是连梁。连梁所要面临的问题是，连接两端通常会出现受力不均匀的问题，由此导致在外部载荷变动较大的情况下，连梁内力也会持续增大，发生位移甚至破坏现象。连梁的破坏本身不影响建筑整体性，但在风荷载或地震作用下，连梁应该具有合理的破坏形式，避免超筋问题导致的脆性破坏，并进一步避免造成人员伤亡和财产损失。

从钢筋混凝土建筑结构来说，建筑结构产生破坏的形式分为两种，分别是脆性破坏和延性破坏。这其中，脆性破坏的一大问题就是，建筑构件在发生破坏之前往往没有任何的预兆，外表也没有明显的被破坏痕迹，存在较大的安全隐患。相应地，延性破坏与此相反，构建在被破坏前有明显的征兆。

简单地说，剪力墙就是建筑体系内部一类承受弯曲剪力作用的建筑构件，当外部施加力达到一定级别之后，不仅剪力墙会出现弯曲、破裂现象，同时联系墙肢、建筑框架的连梁也不能幸免，并会对剪力墙的受力作用产生重大影响。

剪力墙出现脆性破坏的形式又包括两种，其一是基于墙肢出现的脆性破坏现象，其主要原因是由于剪力墙的墙肢抗剪能力不足，导致剪切破坏出现，而剪力墙在短时间内就丧失了承重能力，会在毫无征兆的情况下发生整体坍塌，所以在当前的建筑设计和施工中，都要保持剪力墙截面轴压比及限制符合《建筑抗震设计规范》中的相关要求；其二，基于连梁发生剪切破坏造成的脆性破坏，连梁超筋是剪力墙设计中应该规避的现象之一，简单地说，超筋现象就是指构件内钢筋配量较高，在破坏时受拉钢筋不会屈服，而破坏力达到混凝土的极限之后发生碎裂，发生破坏前没有预警能力，而被破坏的钢筋混凝土构建同时也失去了应用效果，钢筋的强度虽然很大，也没有被充分地应用，既不经济又导致安全问题。

此外，剪力墙的延性破坏也包括了两种情况，其中一种是墙肢屈服而连梁不屈服，当外部压力达到一定程度后，剪力墙首先被破坏，但连梁出现破坏现象，但不至于完全碎裂、坍塌。其二是墙肢不屈服连梁屈服，与前者相反，连梁最先崩塌而墙肢可以继续维持。本质上说，造成这两者区别的原因是破坏吸收力的差异。

1.2连梁受力特征与破坏分析

结合现阶段对建筑荷载的研究表明，连梁的主要受力作用来源于风力荷载（水平方向）和地震作用（水平、纵向），当承载力超过极限之后发生两种破坏形式，即剪切破坏（脆性破坏）和弯曲破坏（延性破坏），如果连梁出现了剪切破坏，就意味着彻底失去了承载能力，无论坍塌与否都不可能发挥承载作用，相应地，如果建筑内部的全部连梁都出现了剪切破坏，也就意味着墙肢失去了关联性，成为独立支撑的悬臂墙。在这一过程中，由于墙肢的侧向刚度不断降低，变形程度越来越大，最终会导致建筑结构的坍塌。

相应地，弯曲破坏一般会有明显的表现，例如在连梁上出现的裂缝、位移等，一方面可以继续发挥支撑作用，另一方面，也有足够的实践采取措施。

以地震作用的水平作用力为例，持续的外力作用会导致连梁出现大量交叉裂缝，连梁结构的刚度下降，形状扭曲，但依然可以继续吸收地震赋予的能量，进而减少整个建筑的压力；一直到连梁全部被破坏，整个过程中实现的耗能作用都在进行。决定这一特点的是连梁现塑性，在发生弯曲之后依然可以通过塑性铰传递实现弯矩和剪力作用，对减少墙肢承载力、延缓墙肢屈服发挥着重要功能。因此上，连梁超筋处理基本上也遵循这一原则。

2　剪力墙连梁超筋问题处理策略

通过上文分析可知，连梁超筋导致的问题有两个，第一是钢筋材料浪费，第二是造成构件破坏毫无征兆、存在潜在安全隐患，要解决这一问题，应该从规划设计角度出发，严格控制施工过程。整体上，从不同荷载和外力作用角度来说，剪力墙超筋问题处理策略有以下两个方面。

2.1竖向荷载与风力作用下的剪力墙连梁超筋处理策略

连梁超筋现象包括了竖向荷载和水平荷载作用下两种情况，竖向荷载主要是由于楼面活载、重力恒载构成，水平荷载主要有风力荷载和地震作用的横波力构成。出于对连梁刚度灵活调整的需求，针对不同的连梁超筋问题，要采取区别对待的方式。例如在竖向载荷作用下，要确保连梁的刚度，在一定压力区间下不会轻易发生折减，主要利用的是弯矩幅度调整实现。而风力荷载作用下，需要对整个建筑中的连梁自身刚度采取控制。具体的策略如下：

第一，增加剪力墙的厚度，通过提升连梁界面的抗剪力（增加宽度）来提升剪力墙的支撑力。第二，减少单个剪力墙的水平力作用。可以采取加大洞口宽度的方式，实现连梁的跨度增加，减少连梁界面高度或者通过叠加梁的方式实现。

2.2水平荷载与地震作用下的剪力墙连梁超筋处理策略

现阶段，连梁普遍存在水平力作用下的内力较大问题，这主要是由于连梁的跨高比较小导致的，高层建筑由于每个楼层的垂直距离有限，跨高比一般约4，在发生连梁屈服的时候，容易出现裂缝，并以此重新调整整体的受力分布，无疑会造成刚度减弱的情况。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求，连梁刚度可以进行适当折减，但这件的系数亿5；同时，高层建筑构件可以采取弹性刚度参与的方式，并允许降低刚度来实现内力转移，将一定比例的施加力嫁接到墙肢上。

结束语

事实上，现代建筑剪力墙连梁的设计受到的制约因素很多，在没有更好的建筑结构设计、施工技术和新型材料的前提下，平衡连梁的内力和剪力墙的施加力转移，促进内力分布平衡，是一个重要的解决措施，这关系到单个剪力墙水平力的大小、连梁自身的刚度、墙肢刚度等问题。简单地说，要遵循“强墙弱梁”或“强剪弱弯”的原则，有效地保障整体结构，提升建筑整体质量。

[1]郑有伟.高层建筑混凝土剪力墙结构连梁设计及超筋处理问题探讨[J].福建建设科技,2010,04:26-28.

[2]丁永君,付春兵.关于剪力墙连梁中若干问题的探讨[J].建筑结构,2013,S1:633-636.

[3]林世森.剪力墙结构中连梁超筋应如何处理[J].才智,2009,19:35.

[4]杨国浩.剪力墙的连梁超筋处理及双连梁墙有限元分析[J].山西建筑,2013,01:34-35.

[5]纪福宏,郭惠琴.剪力墙连梁超筋的处理[J].山西建筑,2005,07:36-37.

1004-7026（2016）07-0122-02中国图书分类号：TU375.1

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