高層剪力墻中連梁設(shè)計(jì)建議和配筋計(jì)算

1、高層剪力墻中連梁設(shè)計(jì)建議和配筋計(jì)算            摘要：在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)中 ,連接墻肢與墻肢 ,墻肢與框架柱的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小、截面大 ,與連梁相連的墻體剛度又很大等特點(diǎn)。一般在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下 ,連梁的內(nèi)力往往很大。此外 ,高層建筑中 ,由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮 ,會(huì)引起連梁兩端的豎向位移差 ,這也將在連梁內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。在設(shè)計(jì)時(shí) ,即使采取降

2、低連梁內(nèi)力的各種措施 ,如 :增大剪力墻的洞口寬度 在連梁中部開水平縫 在計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減 對(duì)局部內(nèi)力過大層的連梁進(jìn)行調(diào)整等 ,仍難使連梁的設(shè)計(jì)符合要求?；谶@種情況 ,本文將提供連梁設(shè)計(jì)的幾個(gè)建議 ,并且討論連梁設(shè)計(jì)時(shí)的配筋計(jì)算。 關(guān)鍵詞：高層結(jié)構(gòu) 連梁計(jì)算   1連梁的工作和破壞機(jī)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(shí)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

3、60;,對(duì)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(shí)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(shí) ,各墻肢喪失了連梁對(duì)它的約束作用 ,將成為單片的獨(dú)立梁。這會(huì)使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低 ,變形加大    2007-04-21       

4、0; ,墻肢彎矩加大 ,并且進(jìn)一步增加效應(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(shí) ,梁端會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫 ,受拉區(qū)會(huì)出現(xiàn)微裂縫 ,在地震作用下會(huì)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(shí)通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力 ,對(duì)墻肢起到一定的約束作用 ,使剪力墻保持足夠的剛度和強(qiáng)度。在這一過程中 ,連梁起到了一種耗能的作用 ,對(duì)減少墻肢內(nèi)力&

5、#160;,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(huì)不斷發(fā)展、加寬 ,    2007-04-21        直到混凝土受壓破壞。 2設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)

6、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(shí) ,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(shí) ,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(jì)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(jì)符合強(qiáng)剪弱彎的原則 ,同時(shí)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(shí)際工程中要使連梁設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個(gè)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

7、的墻肢剛度大等原因    2007-04-21         ,在水平力作用下的內(nèi)力往往很大 ,連梁屈服時(shí)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(jì)算時(shí) ,就需對(duì)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(jì)與施工規(guī)程第 4 1 7條規(guī)定 :“在內(nèi)力與位移計(jì)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

8、予以折減 ,折減系數(shù)不應(yīng)小于 0 55?！币话阍趯?shí)際設(shè)計(jì)中我們?cè)?#160;0 55 1之間取值 ,以符合截面設(shè)計(jì)的要求. 2 2加連梁跨度減少高度。在連梁設(shè)計(jì)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    2007-04-21         ,這時(shí)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 

9、,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2 0 %,且連梁必須滿足“強(qiáng)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(gè)比例 

10、;,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(jí)?；炷恋燃?jí)提高后 ,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    2007-04-21        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(shí) ,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強(qiáng)剪弱彎”的要求 ,

11、配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時(shí) ,如果不能保證連梁在大震時(shí)的延性要求 ,應(yīng)重新計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu) ,必要時(shí)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(jì)算  3 1根據(jù)鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)程 ,在連梁設(shè)計(jì)方面 ,對(duì)于連梁非抗震設(shè)計(jì)    2007-04-21    

12、60;    ,抗震設(shè)計(jì)時(shí)跨高比大于 2 5及小于 2 5兩種情況 ,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(jì)算時(shí)這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限 ,這時(shí)可以將受力筋均勻布置 ,同時(shí)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(duì)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