就剪力墙结构设计中关于连梁相关问题的讨论

付园园

摘要：在剪力墙结构设计中，往往会出现连梁的超筋问题，本文首先介绍了连梁的定义与框架梁的区别，再通过分析连梁在计算模型中不同的布置方式从而提出有关连梁超筋问题的处理建议。

关键词：连梁，框架梁，超筋

1、连梁的定义与框架梁的区别

连梁是剪力墙结构中的概念，广义的连梁就是指连接墙肢与墙肢的梁，在《高层建筑混凝土结构技术规程》里对连梁有个更为严格的规定，指的是跨高比小于5两端与剪力墙在平面内相连的梁。框架梁是指两端与框架

柱相连的梁，或者两端与剪力墙相连但跨高比不小于5的梁。在剪力墙结构中，很容易将框架梁和连梁搞混，比如把两端与剪力墙相连跨高比小于5的梁编成了连梁，把跨高比大于5的梁编成了框架梁。框架梁与连梁的相同之处在于∶一方面从概念设计的角度来说，在抗震时都希望首先在框架梁或连梁上出现塑性较而不是在框架柱或剪力墙上，即所谓"强柱弱梁"或"强墙弱连梁"：另一方面从构造的角度来说，两者都必须满足抗震的构造要求，具体说来框架梁和连梁的纵向钢筋（包括梁底和梁顶的钢筋）在锚人支座时都必须满足抗震的锚固长度的要求，对应于相同的抗震等级框架梁和连梁箍筋的直径和加密区间距的要求是一样的。两者不相同之处在于，在抗震设计时，允许连梁的刚度有大幅度的降低，在某些情况下甚至可以让其退出工作，但是框架梁的刚度只允许有限度的降低，且不允许其退出工作，所以规范规定次梁是不宜搭在连梁上的，但是次梁是可以搭在框架梁上的。一般说来连梁的跨高比较小（小于5），以传递剪力为主，所以规范对连梁在构造上作了一些与框架梁不同的规定，一是要求连梁的箍筋是全长加密而框架梁可以分为加密区和非加密区，二是对连梁的腰筋作了明确的规定即"墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置：当连梁截面高度大于700mm時，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋（腰筋）的直径不应小于10mm，间距不应大于200mm：对跨高比不大于2.5的连梁，梁两侧的纵向构造钢筋（腰筋）的面积配筋率不应小于0.3%"且将其纳人了强条的规定，而框架梁的腰筋只要满足"当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋（不包括梁上.下部受力钢筋及架立钢筋）的截面面积不应小于腹板截面面积ahw的0.1%，且其间距不宜大于200mm。"且不是强条的规定。

连梁的受力作用∶充当各片墙在受沿墙长方向水平力产生的弯.剪作用时的联系.支撑作用，当墙产生水平力变形时，连梁受到剪切。

2、连梁的布置

在PKPM建筑模型与荷载输人中对剪力墙的布置有两种方式∶第一种就是按普通的梁布置，在程序计算时根据跨高比是否小于5来自动判别应该作为框架梁还是连梁：第二种是按开洞处理，也就是先布置整片墙，再根据洞口位置及大小在墙上布置墙洞：那么到底该选哪种布置方式呢？PKPM工程部出的书中说跨高比小于2.5时，必须开洞处理。对于2.5-5之间的连梁，我们先就两种布置方式作个区别，按梁布置和按开洞布置在PKPM计算分析中是不同的，按梁输人时在计算时是按杆元分析的，而开洞梁是按壳元分析的，同一截面，同一混凝土标号，按不同的方式输人的连梁的刚度公式是不一样的，所以按开洞布置的连梁的刚度比按梁布置的连梁的刚度大。所以在实际设计过程中，有时计算出来的侧移比离规范要求还差一点的话设计人员会选择将连梁按开洞方式布置以便侧移比达到规范要求。个人认为，当跨高比大时，应采用按梁布置，当跨高比较小时才选择按开洞方式布置使得计算更符合实际情况。

3、连梁超筋时的处理

连梁的超筋一般都是抗剪承载力超限，当连梁抗剪承载力超限时一般可按以下方法进行处理∶

3.1 减小连梁的刚度

减小连梁的《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定了两种方式∶1）

在结构内力计算前，通过折减系数对连梁刚度预于折减。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.2.1条及其条文说明中写到，在不影响连梁承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂（降低刚度）而把内力转移到墙体上。通常，设防烈度底时可少折减一些（6.7度时可取0.7），设防烈度高时可多折减一些（8.9度时可取0.5）。折减系数不宜小于0.5，以保证连梁承受竖向荷载的能力。2）二是在内力计算后，将连梁的弯矩组合值乘以折减系数。《高层建筑混凝土结构技术规程》7.2.26条第2款规定，抗震设计剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅：内力计算时已按第一种方式降低了刚度的连梁，其弯矩值不宜再调幅，或限制再调幅范围：采用对连梁弯矩调幅的办法，考虑连梁的塑性内力重分布，降低连梁的计算内力，同时应加大剪力墙的地震效应设计值。本调整方法对跨高比较大的连梁效果比较好，而对跨高比较小的连梁效果较差。

3.2 减小连梁的截面尺寸

对于可以减小截面尺寸（主要是降低连梁的高度）的梁通过减小截面尺寸后连梁受到的地震剪力相应地减小，同时加大了剪力墙受到的地震效应，以此缓解连梁的超筋现象。

3.3 连梁的较接处理

当连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响（即连梁不作为次梁或主梁的支承梁）时，可假定该连梁在大震下的破坏，对抗震墙按独立墙肢进行二次多遇地震作用下的结构内力分析（为减小结构计算工作量可将连梁按两端较接梁计算），墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计（一般情况下，连梁较接处理后，墙的计算结构较大），以保证墙肢的安全。

4采用本调整方法应注意以下几点：

4.1 对抗震墙按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的结构内力分析的方法，是认为连梁对抗震墙约束作用完全失效。事实上，通过采取恰当的构造措施可确保连梁对抗震墙的约束不完全丧失，避免出现"独立墙肢"。

4.2 本调整方法中为减小结构计算工作量而采用的较接连梁计算模型，就是当采取合理的构造措施（如强剪弱弯）后，在大震时仍能确保连梁对抗震墙的水平约束作用。

4.3 应特别注意本次调整中的连梁是其破坏对承受竖向荷载无明显影响的连梁，即该连梁不能作为次梁或主梁的支承梁。

4.4 还应重视对上述"第二次"的理解，是包络设计的重要步骤之一。

4.5 对连梁两端点较后，连梁被简化为两端较接的轴力杆件，其本身截面的大小对抗震墙的内力计算及结构的整体刚度计算影响不大。

4.6 连梁的较接处理方法只能在"墙+梁"的计算模型中，即连梁为杆元模型。而对于较强连梁计算采用的"墙开洞"模型，对连梁的较接处理常受连梁计算模型的限制而难于采用。

结语

高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。连梁的内力和剪力墙的多少.每片剪力墙的水平力大小.连梁的刚度.与之相连的墙肢刚度等都有关。因此在设计时，问题是比较复杂的，设计时要把互相制约的因素统一协调，以取得比较理想的结果。

参考文献

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