高层建筑剪力墙结构连梁设计的细节处理探讨

梁莹

广西华蓝工程管理有限公司 广西 南宁 530000

1 剪力墙结构连梁的破坏机理分析

（1）脆性破坏。出现脆性破坏时，连梁会失去原有承载力，导致连梁出现剪切破坏，并失去对墙肢的约束而成为独立梁。如此便会降低建筑结构的侧向刚度，增加其变形的发生，加大墙肢弯矩，最终导致结构出现倒塌。

（2）延性破坏。出现延性破坏时，连梁两端出现垂直开裂，微裂缝逐步延伸至受拉区，此时在地震荷载的作用下变成交叉裂缝，形成塑性铰，使结构刚度变小，形变概率增加，大量地震能量被吸收。借助塑性铰能够使弯矩与剪力继续传递，对墙肢进行约束，使剪力墙结构能够保持一定的刚度与强度。在这个过程中，连梁会使墙肢的内力减小，避免了墙肢的屈服，并充分发挥连梁耗能的作用，但如若地震荷载反复作用，就会加剧连梁裂缝直至混凝土受压出现破坏。

2 剪力墙结构连梁设计的细节处理

（1）洞口布设。常见问题：因建筑平面标准层布置形式的变化，在相同平面内的门窗洞口处，上下层布置不连续或者有不对齐，电算往往会导致计算出的内力结果存在差异，从而影响程序对结构整体分析的精确度。

处理方式：在进行建筑建模时，对各层门口洞口进行合并，使竖直方向的各层洞口布置呈连续并上下对齐，以确保连梁保持跨度以致、截面大小相当，最大限度规避底层洞口不规则布置或出现错洞墙。对于无法规避的错洞墙，则需要将纵向钢筋锚入暗柱，并增加暗柱的配筋，形成暗框架；对于抗震等级要求较高的，则可于底层洞口的错开位置处按要求布设一定的通长暗梁，并加强配筋率，连梁的钢筋配置按4～5倍墙体的垂直作用力进行计算。另外，对于长度较大的剪力墙可均分为若干墙段后开设洞口，洞口位置处的连梁跨高比＞6，各均分的墙段高宽比≥2，墙肢截面高≤8m，以此可以显著增强剪力墙岩性，避免墙肢因弯剪作用而出现开裂。此外，为满足结构的需要，对洞口及其扩大部分的填充应采用非承重砌块，填充墙，结构内力分析时对填充墙自重进行换算后布置于对应位置的连梁上。由于填充墙与剪力墙的变形模量存在一定的差异，易于墙体连接位置出现开裂，因此，可于开设洞口的两侧结构件内预留拉结筋，部分开口较大的洞口处用钢筋网片连接。

（2）计算模型。常见问题：开洞剪力墙的连梁或框剪结构中连接柱与墙的连梁，计算模型类型和受压区高度需要做类比设计或调整，并根据防烈度折减刚度。

处理方式：当剪力墙跨高比≥5m时，按框架梁设计；当跨高比＜5m但连梁两端支撑于短肢剪力墙时，连梁受力类似于普通框架梁，可依照框架梁方式予以计算，不折减连梁刚度；计算时应对受压区截面高度予以把控，对梁端负弯矩按照70%～80%幅度进行调整，并相应增加跨中弯矩，且适当增加配筋率以提升梁端短肢墙抗剪强度；对于梁端钢筋应做好在墙内的锚固，对于无法满足要求时可按照铰接或半刚接进行连梁计算。此外，对开有洞口剪力墙连梁跨高比＜5时，能够与两端墙体进行可靠连接时可按照刚接进行计算，受水平荷载影响连梁易受剪力以及弯矩的作用而出现剪切开裂，因此，可在不影响连梁竖向承荷的情况下，可以适当折减连梁刚度，一般在设防烈度6～7度时可折减0.7、设防烈度较高在8～9度时可取0.5，通常不宜＜0.5。

（3）截面高度。常见问题：连梁高度超出40㎝的框剪结构，因楼板标高不同，往往需要结合实际情况对开洞高度予以调整。

处理方式：①地下室建筑的专业洞口预留高度可将回填覆土顶面高程作为参照，从结构面开始计算并将覆土和建筑层厚度一并计入，洞顶标高同建筑或者设备。②厨房、卫生间和楼梯间入口有楼板标高要求时，设置的洞口要从低标高结构楼面开始计算，洞口两边结构楼板高差一并计入，洞顶标高同建筑或者设备。③建筑墙体内外地面存在高差时，如居室内装修不同，结构门洞开设应从低处的地面开始计算，将地面高差一并计入；窗洞高度从高处地面开始计算，洞口底及顶的标高同建筑。④楼梯间窗洞连梁的截面积按实际跨层洞口计算，要检校连梁内力并按计算配筋。计算连梁内力时，可将等跨、等厚度墙连梁归并形成同截面连梁计算。

（4）截面抗剪。常见问题：连梁受水平荷载的作用承受较大剪应力，致使计算配筋超筋，特别是在转换梁或托墙梁上层墙体的洞口位置、所开设洞口上下不对齐、跨高比较小的连梁超筋比例大且抗剪强度多无法满足要求。

处理方式：①在满足连梁抗弯、抗裂和挠度前提下，减小连梁截面的高宽比，降低相对刚度、降低承受的水平力。②内力计算时考虑刚度折减系数，但计算数值不得小于使用状况下的弯矩、剪力值，特别是在抗震计算中不应考虑折减系数。③提高混凝土强度以提升墙肢刚度以承担剪力与弯矩。④若相邻连梁超筋可对相邻连梁截面的跨度和高度予以调整，转移连梁墙体间内力以满足抗剪要求。⑤抗震剪力墙连梁设置交叉筋，提高连梁延性，减少非弹性变形的刚度退化；较高的连梁在中间可设水平缝以降低剪应力，或做加腋连梁以提升抗剪承载力。

（5）转角抗裂。常见问题：设转角窗的剪力墙以墙角为中心形成发散裂缝，不利于建筑结构的抗震。

处理方式：建筑外墙转角处抗震性差，对于抗震等级要求高及较复杂的剪力墙结构开洞时应设置加强型约束边缘构件。并增加约束边缘结构件的截面大小，以增加混凝土强度、提高配筋率，增强抵抗水平地震的剪扭作用力，以控制转角位移。

3 结束语

作为高层建筑钢混结构设计的重要部分，连梁的细节处理极为关键，须给予着重关注。相应设计人员需切实提升自身职业素养，结合以往建筑设计实践经验，综合考虑结构刚度、抗震等级、抗裂性能等诸多方面，对剪力墙结构及其连梁细节予以妥当设计，确保设计合理、无重大错误，进而为高层建筑的建设质量奠定根基。