浅析剪力墙连梁设计
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[摘要]分析连梁的工作和破坏机理，指出连梁设计的“强剪弱弯”原则，提出如何设计延性较好的连梁的几点方法和建议。
[关键词]连梁设计；强剪弱弯；延性
与剪力墙相连的梁称为连梁．连梁具有跨度小、截面大、与连梁相连的墙体刚度大的特点．尤其在海南海口这类地震抗震设防烈度较高的地区，建筑在水平力作用下，连梁的内力往往很大，超筋超限现象严重。如简单采取加大连梁截面高度和配筋的方法解决问题，则设计很不经济，也不符合“强剪弱弯”的设计原则。为此笔者对连梁设计进行初步探讨，提出几点设计的方法和建议。
一、不同类型连梁的破坏形态
在风荷载和地震荷载作用下，建筑物的侧移使墙肢产生弯曲变形，墙肢与连梁间产生转角，连梁产生内力。剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏分为两种，即脆性破坏(剪切破坏)和延性破坏(弯曲破坏)。
（一）脆性破坏
脆性破坏（剪切破坏）又分为两种情况：一种是墙肢发生剪切破坏。墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏，使剪力墙很快丧失承载能力，造成突然倒塌。第二种情况是连梁发生剪切破坏，即连肢墙各墙肢丧失连梁的约束作用口。在沿墙高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢成为独立墙，侧向刚度大大降低，墙肢弯矩加大。
（二）延性破坏
延性破坏（弯曲破坏）分为两种情况：一种是连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏。种墙在破坏时的极限变形较小，吸收地震能量较低，计算时应避免这种情况的发生．第二种情况是连梁先屈服，墙肢后屈服．当连梁有足够的延性时，它能通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量．同时，塑性铰仍然继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使连肢墙保持足够的强度和刚度。由此可见，保证连粱的延性要求是非常重要和具有现实意义的。当连梁跨高比较大时，连梁以受弯为主，可能出现弯曲破坏。
二、连梁的影响和抗震概念设计
依据结构抗震设计中采用的三水准设防的思想，应使结构具有足够延性。在剪力墙结构中．连梁应在罕遇地震时比剪力墙较早地进入弹塑性阶段，从而保证墙肢处于弹性阶段，满足“多道设防”的抗震思想。最理想的情况是连梁先于墙肢屈服，且连梁具有足够的延性，待墙肢底部出现塑性铰，多个连梁端部出现塑性铰，这些塑性铰可以吸收地震能量，又能继续传递弯矩与剪力，对墙肢形成的约束弯矩使剪力墙保持足够的刚度和承载力，墙肢底部的塑性铰亦具有延性，具有这种连梁的剪力墙延性最好。
由连梁过强引起的墙肢剪切破坏则是一种脆性破坏，几乎没有延性或延性很小。根据抗震设计规范总则的要求，建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不损坏或不需修复仍可使用，当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。因此剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏，可以按照“强墙弱梁”的原则设计整体剪力墙结构，按照“强剪弱弯”的原则设计墙肢和连梁。如果连梁跨高比较大而可能出现剪切破坏，则要按照“多道设防”的原则，考虑几个独立墙肢抵抗地震作用。
三、连梁设计的几点建议
在墙肢和连梁的协同工作中，剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下，结构应该处于弹性工作状态，连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下，结构允许进入弹塑性状态，连粱可以产生塑性铰。根据抗震设计规范总则的要求，建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不损坏或不需修复仍可使用，当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即我们经常说的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标。因此，剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏．也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则，同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服，而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则可以考虑以下几个方面：
（一）增加剪力墙厚度
亦即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后，地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
合理控制连梁的跨高比
跨高比的大小决定连梁变形能力的大小，一般认为当连梁跨高比大于2时，连梁具有较好的变形能力。同时为保证连梁对墙肢的有效约束，连梁应具备足够的承载力。连梁截面高度也不宜小于400mm。当连梁的跨高比小于2时，为改善连梁的延性，可采取沿梁长截面高度中间带通缝的连梁，此方法可以增大跨高比，较大的降低连梁的刚度和强度，同时又不影响建筑功能的使用。
刚度折减和减小高度
连梁由于跨高比小，而与之相连的墙肢刚度较大，在水平力作用下的内力往往很大，因此在进行结构整体计算时，为了使连梁能吸收较多的能量，保证连梁有较好的延性，又能起到有效传递弯矩和剪力的作用，需对连梁刚度进行折减。《高规》5．2．1条规定，连梁的刚度折减系数不宜小于0．5。刚度折减后，仍可能发生连梁受弯或受剪承载力不够的情况．这时可以增加洞口的高度．以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度．也就减少了地震作用的影响，使连梁的承载力有可能不超限。
连梁的塑性调幅
如果只是部分连梁超筋或超限，则可采取调整连梁内力来解决，调整的幅度一般不宜大于20％。《高规》第7．2．25条第2款指出抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。由于连梁超筋超限往往集中于某几层或某个区域，在考虑调整连梁内力的时候应适当加强楼层其他部位的连梁和墙肢的内力设计值，以达到平衡分担地震力的目的。
对个别连梁采用多道设防方法
对于连梁经过各种调整后仍然超筋时，可以假定连梁大震下破坏，不能约束墙肢，这时可考虑剪力墙的第二道防线。《高规》第7．2．25条第3款指出当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时．可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计。这时情况会使墙肢的内力加大，以保证其安全。
当连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响(即连梁不作为次梁的支撑梁)时，可假定该连梁在大震作用下退出工作，对剪力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(为减少结构计算工作量可将连梁按两端铰接梁计算)，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计
配筋形式和构造措施
连梁配筋一般采取上下对称配筋，两佣的腰筋应同墙体的水平筋。施工时，墙体水平筋在连粱范围内可连续以方便施工(由于水平筋在外，故要把它弯入连梁箍筋内)。连梁所受剪力由箍筋与混凝同承担，一般不设置弯起钢筋或交叉钢筋，而箍筋则由计算确定，连梁两侧的构造钢筋用拉筋联系。拉筋直径与墙体的同，竖直和水平方向每隔300～400mm拉一道。对于仅配箍率太高的连梁，条件允许时，可配置斜向抗剪钢筋。由于规范规定的交叉暗撑的施工难度较大，工程界应用不多，笔者认为可退一步设置交叉斜向布筋或者布成菱形斜筋。
四、结束语
高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。连梁一般具有跨度小、截面大、与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下，连梁的内力往往很大。此外，高层建筑中，由于连梁两端墙肢的不均匀压缩，会引起连梁两端的竖向位移差，这也将在连梁内产生内力。
另外，连梁的刚度和整体建筑刚度的大小也有着紧密联系，在进行验算时，经常会出现连梁的承载力能够满足要求，而其他的计算结果又不能满足相关规范的要求。因此，在进行连梁设计时，要兼顾结构的整体抗震性能。只有合理的结构形式才能从根本上解决结构设计中所遇到的问题。这就要求工程师能够理论结合实际，反复计算，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：
[1] JGJ3―2002高层建筑混凝土结构技术规程
[2] GB50011-2010建筑抗震设计规范
[3] 董磊 “高层剪力墙结构连梁设计的探讨”．《建筑与工程》2008年第31期．
[4]朱炳寅 “混凝土剪力墙的连梁设计计算及超筋的处理”．《建筑结构技术通讯》2007(3)：1-2．