建筑高層剪力墻中連梁設(shè)計建議和配筋計算

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　　1、連梁的工作和破壞機理
　　在風(fēng)荷載和地震荷載作用下，墻肢產(chǎn)生彎曲變形，使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形，對墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種，即脆性破壞（剪切破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。連梁在發(fā)生脆性破壞時就喪失了承載力，在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時，各墻肢喪失了連梁對它的約束作用，將成為單片的獨立梁。這會使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并且進(jìn)一步增加Ｐ—Δ效應(yīng)（豎向荷載由于水平位移而產(chǎn)生的附加彎矩），并最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。連梁在發(fā)生延性破壞時，梁端會出現(xiàn)垂直裂縫，受拉區(qū)會出現(xiàn)微裂縫，在地震作用下會出現(xiàn)交叉裂縫，并形成塑性絞，結(jié)構(gòu)剛度降低，變形加大，從而吸收大量的地震能量，同時通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到一定的約束作用，使剪力墻保持足夠的剛度和強度。在這一過程中，連梁起到了一種耗能的作用，對減少墻肢內(nèi)力，延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復(fù)作用下，連梁的裂縫會不斷發(fā)展、加寬，直到混凝土受壓破壞。
　　2、設(shè)計的建議

　　在墻肢和連梁的協(xié)同工作中，剪力墻應(yīng)該具有足夠的剛度和強度。在正常的使用荷載和風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于彈性工作狀態(tài)，連梁不應(yīng)該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下，結(jié)構(gòu)允許進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范總則的要求，建筑物在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不損壞或不需修復(fù)仍可使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。因此，剪力墻的設(shè)計應(yīng)該保證不發(fā)生剪切破壞，也就是要求墻肢和連梁的設(shè)計符合強剪弱彎的原則，同時要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服，而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。
　　因此在實際工程中要使連梁設(shè)計滿足強剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個方面：
　　2.1、關(guān)于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減弱，內(nèi)力重分布。因此在開始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計算時，就需對連梁剛度進(jìn)行折減。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》第4 1 7條規(guī)定：“在內(nèi)力與位移計算中，所有構(gòu)件均可采用彈性剛度，在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁的剛度可予以折減，折減系數(shù)不應(yīng)小于0.55.”一般在實際設(shè)計中我們在0.55—1之間取值，以符合截面設(shè)計的要求。
　　2.2、加連梁跨度減少高度。在連梁設(shè)計中，剛度折減后，仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況，這時可以增加洞口的寬度，以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限，則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來解決。調(diào)整的幅度不宜大于20%，且連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求。
　　2.3、增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度，其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后，地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。
　　2.4、提高混凝土等級?；炷恋燃壧岣吆?，結(jié)構(gòu)的地震作用影響增加的比例遠(yuǎn)小于混凝土受剪承載力提高的比例，有可能使連梁的受剪承載力不超限。
　　2.5、地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁，在進(jìn)行了上述調(diào)整后，仍有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時，如果不能保證連梁在大震時的延性要求，應(yīng)重新計算整個結(jié)構(gòu)，必要時調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，使連梁的承載力符合要求。
　　上述各種措施中，在能滿足整體剛度的情況下，可先采用剛度折減，如仍超限可采用其余各種措施。
　　3、連梁的配筋計算
　　根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工規(guī)程》，在連梁設(shè)計方面，對于連梁非抗震設(shè)計，抗震設(shè)計時跨高比大于25及小于25兩種情況，在截面受剪承載力及配筋方面均有不同規(guī)定。
　　在結(jié)構(gòu)計算時這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限，這時可以將受力筋均勻布置，同時考慮到連梁以承載水平荷載為主，支座彎矩主要由水平荷載引起，在反復(fù)的水平荷載作用下支座截面上、下受拉筋面積相近，可以采用截面對稱配筋。在連梁配筋中，配置平行筋往往導(dǎo)致斜向受拉破壞或由于箍筋過量而發(fā)生剪切滑移破壞，這些破壞將導(dǎo)致連梁的滯回曲線變壞，耗能能力下降。若采用菱形配筋方式，可以克服這些不足之處。
　　4、結(jié)　語
　　高層建筑剪力墻連梁的設(shè)計受很多因素的制約。連梁的內(nèi)力和剪力墻的多少、每片剪力墻的水平力大小、連梁的剛度、與之相連的墻肢剛度等都有關(guān)。因此在設(shè)計時，問題是比較復(fù)雜的，設(shè)計時要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調(diào)，以取得比較理想的結(jié)果