1、高层剪力墙连梁浅谈摘要：高层结构中，连粱是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的弯曲破坏先于剪切破坏。 关键词：高层建筑；剪力墙；连梁设计 中图分类号：TU973+.16 文献标识码：A 在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢，墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小、截面大，与连粱相连的墙体刚度又很大等特点。因此，高层建筑在水平力的作用下，连梁的内力往往很大。此外，在高层建筑中，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。在设计时，即使采取降低连梁内力的各种措施，如：
2、增大剪力墙的洞口宽度；在连梁中部开水平缝：在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减；对局部内力过大层的连梁进行调整等，仍难使连梁的设计符合要求。 一、 剪力墙连梁概念及具体形式 由于钢筋混凝土剪力墙抗侧及抗扭刚度大，地震作用下变形小、承载能力大，成为高层建筑钢筋混凝土结构的主要抗侧力结构构件。剪力墙由墙肢及连梁两种构件组成，连梁是连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁。连梁与一般形式的普通梁的有区别，它不仅是单纯的受力构件，它还能在墙与墙或墙与框架柱之间通过它的连接相互传力，使两个相离的构件能整体工作。连梁的主要形式有两种：一种是在剪力墙平面内连接墙肢与墙肢，另一种是在剪力墙平面内连接墙肢与框架柱。由于
3、连梁要能将墙与墙或墙与框架柱之间连接起来相互传力，使两个相离的构件整体工作，所以它必须具有一定的刚度才能具备这个能力。通过不断试验研究及总结，对跨高比小于 5 的连梁，在竖向荷载作用下的弯矩比例较小，水平荷载作用下产生的反弯使它对剪切变形十分敏感，容易出现剪切裂缝，当连梁跨高比不小于 5 时，在竖向荷载作用下的弯矩所占比例大，此时梁的受力特点情况更接近于框架梁，换言之此时梁的表现形式虽为“连梁” ，但由于其刚度不够大，不足以起到传力作用，所以对于跨高比不小于 5 的“连梁”按照框架梁计算及构造设计。 二、高层建筑中剪力墙连梁的作用及其破坏问题 高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两
4、种，即脆性破坏和延性破坏。抗震规范规定了连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一级、二级、三级时连梁端部剪力设计值的调整系数，也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切破坏。在风荷载和地震荷载作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形，对墙肢起到了一定的约束作用，改善了墙肢的受力状态。连梁在发生脆性破坏时，就丧失了承载力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立梁。 这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并最终可能导致结构的倒塌。 三、关于高层建筑中剪力墙连梁设计的几
5、点建议 在高层建筑中，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，连梁可以产生塑性铰。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。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就
6、必须考虑以下几个方面： （一）关于连梁刚度的折减 连梁由于跨高比小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减弱，内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。 之所以考虑对连梁的刚度进行折减，是由于在侧向荷载作用下，混凝土的开裂引起了刚度降低。在地震作用下，连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大，因此，刚度降低的更多。但是，刚度折减得越多，即折减系数越小，意味着设计荷载作用下裂缝开展得越大。 高规5.2.1 条规定，高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于 0.5。在超载时，如
7、发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时，塑性铰也会出现得更早，这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要求。 对于以风荷载为控制因素的建筑中，为了避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大，刚度折减系数应取较大值。 此外，按照高规的规定，抗震设计剪力墙连梁弯矩和剪力可进行塑性调幅。以降低其剪力设计值。但在结构计算中已对连梁进行了刚度折减时，其调幅范围应限制或不再调幅。当部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位的连梁和墙肢的弯矩应相应增大。一般情况下，经全部调幅（包括计算中连梁刚度折减和对计算结果的后期调幅）后的弯矩设计值不宜小于调幅前（完全弹性）的 0.8 倍（6、7 度）和 0.5
8、倍（8、9 度），并不小于风荷载作用下的连梁弯矩。 （二）加大连梁跨度或减小连梁截面高度 在连梁设计中，刚度折减后，仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况，这时可以增加洞口的宽度，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。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。调整的幅度不宜大于 20，且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。 （三）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
9、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。 （四）提高混凝土等级 混凝土等级提高后，结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例，有可能使连梁的受剪承载力不超限。 （五）对于由风荷载起控制作用的高层建筑中如果对连梁采取了刚度折减后，仍出 现受弯或抗剪承载力不够时，不宜再调整连梁内力，应采取下列几点措施： 1、增加剪力墙的厚度即增加连梁截面宽度，提高剪力墙刚度的同时亦提高连梁的抗剪能力。 2、增加剪力墙数，以减少每片剪力墙的水平力。 3、加大洞口宽度以加大连梁跨度。 4、减少连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等，以降低连粱刚度。 5、对
10、于地震力为控制性内力的高层建筑中如连梁刚度进行折减后，仍发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够时，应针对不同情况。采取相应的措施。 (1)若结构刚度较大，位移比规定的限值小得多，而超筋或超限的连梁数量较多 时，可采取加大连梁洞口尺寸，减小连梁截面高度等方法，减小连梁内力。 (2)如果只是部分连梁超筋或超限，可采取调整连梁内力方法解决，调幅不宜超过 20 ，在调整连梁内力时必须满足强剪弱弯的设计原则。 四、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： 1 实用高层建筑结构设计（第二版） 傅学怡 中国建筑工业出版社.
