结构设计中的连梁设计及超筋问题的浅探讲解
剪力墙结构设计中关于连梁超筋调整的一些疑问
剪力墙结构设计中关于连梁超筋调整的一些疑问1.4 要对开洞剪力墙中洞顶上墙的工作性质作出判断,确定属连梁、框架梁,还是整体小开口墙,对电算结果作出调整。
如连梁在电算中出现超筋现象,抗弯钢筋可以进行调整(上下调或适当调整到左右墙肢上),但抗剪箍筋不宜减少,也可将连梁分成上下两根连梁(中间相隔50,用泡沫塑料填塞)4.8 由地震控制时,若连梁刚度折减后仍出现超筋超限,可根据情况,用下述方法解决。
1 若结构刚度较大,且超筋超限的连梁较多时,可加大洞口,减小连梁高度,以减小连梁内力。
2 若只部分连梁超筋超限,则可用调整连梁内力的方法解决。
3 若结构刚度较小,则不应对连内力进行调整,应增加剪力墙刚度,以减小连梁的内力。
在这两条中提到连梁超筋时,对连梁内力进行调整,这是如何实现的?4.10 连梁高度较高时,可将连梁用构造缝分成等高的两根或三根连梁,连梁的总剪切刚度变化不大,但抗弯刚度只有原来的1/3~1/9,可有效地解决连梁的超筋超限问题。
输入时可将连梁高按其1/2或1/3输入,梁宽按其2或3倍输入。
这条的理论依据是什么?规范中有相应讲解吗?ABC论文坊提供的答案:我国在抗震问题上上的基本原则就是,强剪弱弯、强柱弱梁、强节弱杆。
不知你对它的理解如何。
从上述三条上,就可以清楚的解释你的疑问了。
国际上对结构抗震问题上有2种理论,一种是抗,一种是放。
如果是抗结构就要有非常强大的提抗地震作用的能力,就要增加结构的强度和构件截面,那荷载之大不用说了,需要多花多少钱啊,连美国、日本都花不起,那中国呢,就更花不起了,中国现在还有近10%的人还在饿着肚子呢。
所以中国自然采用的释放的原则理论。
讲了这些你有点明白了吗,不多说了,有些时间查看一下规范编委出的资料书,讲的比我更清晰详细。
这些人就是那这个自己挣钱呢,骗的就是你们这些初学者。
试论现代高层建筑结构设计中连梁超筋解决方法
试论现代高层建筑结构设计中连梁超筋解决方法摘要:本文作者给合多年的工作经验,就对高层建筑结构设计中,对连梁出现超筋的情况进行了详细地分析以及讨论提出了相应的解决方法和建议,已供有关设计人员参考。
关键词:建筑结构结构设计在剪力墙结构和框架—剪力墙结构当中,连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁称作为连梁。
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的特点等。
1 连梁超筋的原因一般在风荷载和地震的作用下,连梁的内力往往会很大。
由此之外,在高层建筑当中,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩会导致连梁两端的竖向位移差,这也将在连梁内产生内力。
在水平荷载作用下,墙肢发生弯曲变形,使连梁端部产生转角,从而使连梁产生内力,同时连梁端部的内力又反过来减小与之相连的墙肢的内力和变形,对墙肢起到一定的约束作用,改善墙肢的受力状态。
连梁对于剪力墙结构框架—剪力墙结构中的剪力墙尤为重要,它在起到连接墙肢作用的同时,还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。
但在设计时,即使采取降低连梁内力的各种措施,如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、对局部内力过大楼层的连梁进行调整等,仍难以使连梁的设计符合要求。
由于设计规范对此没有明确规定,故使设计者在设计时感到无所适从。
而设计及构造不当将会造成结构在抵抗水平力时的强度及刚度不符合要求,进而影响承受竖向荷载的能力。
连梁易超筋的部位,在一般剪力墙结构中,竖向自下而上总高度1/3左右的竖向楼层的连梁;在平面中,较长墙段中部的连梁,某墙段中墙肢截面高度悬殊不均匀时,在大墙肢连梁易超筋。
2 连梁超筋处理办法在高层结构中连梁超筋的现象很常见,下面介绍几种常用的处理方法,设计人员可以根据工程实际情况灵活运用。
2.1 在整体计算中进行连梁刚度的折减(钢筋混凝土高层建筑结构设计规程(JGJ3-2002)(以下简称编规)第5.2.1条规定:在内力与位移计算中,抗震设计的框架—剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5。
关于高层建筑连梁的几点浅析
关于高层建筑连梁的几点浅析摘要本文结合创业家园工程实践,对高层建筑连梁的概念、特点,解决连梁超筋现象的有效措施以及在程序计算过程中应注意的问题等几方面进行了分析和归纳总结。
关键词高层建筑;抗震;连梁;超筋双肢剪力墙或多肢剪力墙中的连梁,起着连接墙肢、传递荷载的作用,震害情况及试验研究都表明,连梁容易产生受弯或受剪破坏导致剪力墙最后丧失承载能力。
因此连梁的截面设计成为高层建筑剪力墙设计中的一个关键。
1连梁的概念1.1规范中有关连梁的规定《高规》5.2.1条规定:“在内力与位移计算中,抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5”。
《高规》7.1.8条规定:“剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁,应按本章有关规定进行设计;当跨高比不小于5时,宜按框架梁进行设计”。
《抗规》6.1.8条规定:“一、二级抗震墙的洞口连梁,跨高比不宜大于5,且梁截面高度不宜小于400mm。
……根据规范精神,剪力墙连梁的含义可归纳为:两端都与剪力墙相连,可作刚度折减的梁。
有些资料中将连梁定义为“连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁”;而在《高规》5.2.1条条文说明中, “对框架-剪力墙结构中一端与柱连接、一端与墙连接的梁以及剪力墙结构中的某些连梁,……”,则并未将一端与柱连接一端与墙连接的梁定义为连梁。
在PKPM程序计算中,程序把两端都与剪力墙相连,且至少一端与剪力墙轴向的夹角不大于30的梁隐含定义为连梁。
1.2连梁的特点及设计中易出现的问题连梁一般具有跨度小,截面大,与连梁相连的墙体刚度很大等特点;高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但连梁刚度相对墙体较小,而高层建筑在水平力作用下连梁承受的弯矩和剪力很大,尤其在抗震设防烈度较高时,连梁配筋困难,极易出现超筋现象。
2 解决剪力墙连梁超筋的措施2.1降低连梁刚度,减少地震作用2.1.1 容许开裂,刚度折减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。
剪力墙结构设计中连梁超筋问题及处理措施
剪力墙结构设计中连梁超筋问题及处理措施提要:随着社会的发展,如今越来越多的住宅结构形式采用剪力墙结构,尤其对于高烈度区,或者体形比较不规则的剪力墙结构,连梁超筋是不可不免的。
本文分析了高层剪力墙结构设计时连梁超筋的原因,并给出了常用的处理措施。
关键词:连梁超筋;处理措施;引言高层住宅建筑的结构设计,近年来以剪力墙的形式居多,而新修改的规范也提出了更加严格的设计标准。
本文仅对剪力墙结构设计时出现的连梁超筋问题提出一些解决办法。
连梁指在剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,在墙肢平面内相连且与剪力墙轴线夹角不大于25度,跨高比小于5的短跨梁。
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作用下,连梁的内力往往很大。
所以连梁超限问题在剪力墙中是很常见的,尤其是在高烈度区,经常会遇到连梁超限的情况。
地震工况下除了竖向荷载产生的内力外,连梁产生内力的原因一般有两种,一是连梁两端竖向构件变形不一致使连梁产生的相对位移;二是连梁两端竖向构件弯曲变形使连梁产生转角。
而连梁超限的原因一般有两种,第一种是受弯超限,具体表现为连梁纵向受拉钢筋配筋率超过2.5%,或梁端混凝土受压区高度和有效高度之比大于规范限制,连梁受弯超限一般也可以通过调整连梁截面尺寸或计入受压区钢筋贡献来解决,这类超限一般是比较好解决的;第二种是连梁不满足减压比控制要求,此时连梁的破坏形式为斜压破坏,脆性特征明显,需妥善处理,根据规范建议结合实际工程经验,一般有效的解决方法有以下几种:1、连梁刚度折减这是规范推荐也是工程中常用的方法,在计算中,由于考虑构件是按弹性考虑的,墙的刚度远大于连梁的刚度,在墙稍有变形的情况下,连梁会承担极大的弯矩和剪力。
此时连梁会先开裂,这正是抗震所要求的连梁成为抗震的第一道防线,也是计算中允许对连梁刚度折减的原因。
为了保证连梁正常使用状态下的工作性能,控制裂缝不要开展过大,连梁折减系数不要取得太小,设计时要根据建筑的抗震设防烈度的高低确定连梁的刚度折减系数,通常6、7度地区可取0.7;8、9度地区可取0.5,非抗震设防地区和风荷载控制为主的地区不折减或少折减。
高层建筑混凝土剪力墙结构连梁设计及超筋处理问题探讨
的地震能量 。由于通过 塑性铰仍 能继 续传递弯矩 和剪力 , 并
对墙肢起 到一定 的约束 作用 , 使得剪力墙保 持足够 的刚度 和 强度 。在这一过程 中, 连梁起到 了一种耗能的作用 , 对减少墙 肢 内力 , 延缓墙肢屈服有着重 要 的作用 。但 在地震反复作 用 下, 连梁 的裂缝会不断发展 、 加宽 , 直到混凝土受压破坏 。
仍难使剪力墙 结构连 梁的设计符合要 求, 文章从 分析 剪力墙结构体 系的连 梁工作与破坏机理 , 并结合工程 实例 , 出了解决连 梁 提
设 计 超 筋 问题 的措 施 。
[ 关键词] 剪 力墙结构 连 梁设计
超筋处理
Dic s i n a u sg a d v r r i o c d pr b e e me o pl e m fCo r t s u so bo tDe in n o e - enf r e o lm Tr at ntofc u i b a o nc e e ng
系进行内力分析与设计 , 决高层建筑 混凝土剪 力墙结构 连 解 梁设 计及超筋处理 问题已值得我们研究与急待解决重要课题
之一 。
1连 梁 的 工 作和 破 坏 机 理
2合 理 结 构 体 系 的 连 梁设 计
与设计 日渐频繁 。在结构体 系合理 的情况下 , 即使采取 了降
低连梁内力的多种措施 。但 对局部 内力过大楼层的连梁进行 调整时 , 仍难使连梁的设计符合要求 , 对此我 国的设计规范对 此问题没有 明确 的规定 , 加上 国内外对 连梁模 型实验报道 的 文章也很 少 , 从而造成不同的设计院 、 同的结构设计师对此 不 类问题理解也不尽相 同。所 以如何高效 、 准确地对 此结构体
u e ,b s d o h n l sso r ig a d f i r e h n s o o p ig b a o h h a l s r c u es s e ,c mb n d wi r s a e n t ea ay i f wo k n n al em c a im fc u l e m f e s e rwal tu t r y t m u n t o ie t h e g n e ig p a t e h s p p rp t o wa d t e s l t n o h v r r i f r e r b e i o p ig b a d sg . n ie rn r c i ,t i a e u s f r r h o u i ft e o e - en o c d p o lm c u l e m e i n c o n n K y wo d :Th h a l s r cu e o p ig b a d sg e rs e s e rwal t u t r ;c u l e m e i n;te t n fo e — r i f r i g n r a me to v r en o cn
连梁设计与配筋构造知识讲解
水平分布钢筋的搭接、锚固和连接
1
竖向分布钢筋的配筋构造-搭接
1
楼板与剪力墙连接部位配筋构造
1
墙肢和连梁的洞口补强配筋构造
1
洞口补强和错洞墙洞口配筋构造
1
2、折减组合设计值-组合后调整(略)
1
连梁跨高比的相关问题
随着跨高比减少,连梁中的剪切变形所占比例增加
跨高比=0.5时,剪切变形占连梁变形的90%以上 跨高比=5时,剪切变形占连梁变形的10%.
按跨高比对连梁设计
当跨高比小于2.5时,按连梁设计 当跨高比大于5时,按框架梁设计 当跨高比在2.5~ 5之间时,酌情考虑。
交叉暗撑的配筋
适用:高跨比不大于2的核心筒和框筒的连梁宜采用交叉暗撑配筋 作用:交叉暗撑承担大部分剪力有效改善了抗剪性能,提高延性。
斜筋形成 交叉暗撑
受压斜筋端部 箍筋需加密
1
箍筋防止 斜筋压曲
back
连梁的交叉暗撑
1
连梁配筋构造要求
强制性条文
n laE为抗震要求最小锚固长度 n laE=1.15 la(一、二级); n laE=1.05 la(三级); n laE=1.0 la(四级)
这个要求与框
1
架梁相同
框架梁腰筋的构造要求(三、四级)
≧450需 设腰筋
梁截面上部和下部至少应各 配置两根通长纵向钢筋(在角 部),其截面面积不应小于梁 支座处上部钢筋中较大截面 面积的1/4。且不小于2Φ12
腰筋的直径宜偏小取用, 长度贯通梁全长,在节点 处符合锚固要求
宜用拉筋连接, 拉筋直径与箍 筋相同, 可采用10mm
两端Vb取大值
Vb
Mbl Mbr
高层建筑钢筋混凝土连梁的设计与探讨
高层建筑钢筋混凝土连梁的设计与探讨摘要:现阶段高层建筑已经成为了城市化的一大标志,随着人们日常生活水平的提高,对高层建筑也提出了更高的要求。
就从目前情况看来,在高层建筑结构当中最为重要的就是钢筋混凝土连梁结构,该结构自身的抗压能力、承载能力、抗侧压能力比较强,对风荷载和水平地震带来的作用可以起到良好的抵抗作用,不过部分施工单位在高层建筑钢筋混凝土连梁设计过程中会有很多问题存在,这样就会导致施工质量问题的出现。
所以,施工单位要对钢筋混凝土连梁结构进行科学的设计,从而进一步提高高层建筑的质量。
关键词:高层建筑;钢筋混凝土连梁;设计前言通过实际调查发现,高层建筑在使用过程中会受到风荷载和地震荷载的作用,这样就会导致建筑结构整体的稳定性和抗震性会受到很大程度的影响。
为了能够进一步提高高层建筑的整体性能,施工单位要对钢筋混凝土连梁结构进行科学的设计,在此基础上严格按照相关的要求和规定来开展施工,这样才可以达到良好的施工效果。
一、钢筋混泥土连梁的功能概述在我国高层建筑、超高层建筑结构当中最为重要的部分就是连梁设计,剪力墙结构体系整体的安全性和稳定性与连梁设计质量控制工作有着紧密联系。
所谓的连梁,较大的来说就是跨高比低于五的梁,这种梁高度比较大,跨度比较小,在地震和风荷载作用下就会产生较大的内力。
在通常情况下,钢筋混凝土墙肢会受到地震和风荷载的水平作用下而发生一定的改变,这样就会导致连梁两侧剪力墙墙肢实际受到的弯矩和剪力相反方向的作用力比较大,如果在施工过程中使用框架梁来连接墙肢,那么就会导致框架无法承受较大剪切力而发生内力变化,连梁就会受到一定程度的破坏。
因此,设计人员要根据实际情况来进行充分分析,在连梁构件的中间位置设置水平缝来降低内部的内力,这样才能够对地震和风荷载水平作用进行有效的抵抗。
除此之外,为了能够进一步提高连梁的延性,设计人员要在钢筋混凝土连梁设计过程中提高剪力墙墙肢底部的承载能力,这样才可以提高高层建筑整体的质量,各方面的施工也可以正常开展。
浅谈连梁超限处理措施
浅谈连梁超限处理措施发布时间:2022-05-19T08:04:21.706Z 来源:《建筑设计管理》2021年7月13期作者:逯玉连[导读] 连梁指在剪力墙结构或框架—剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,在墙肢平面内相连的梁。
作为剪力墙结构的第一道防线,逯玉连广州博厦建筑设计研究院有限公司徐州第一分公司江苏徐州 221000摘要:连梁指在剪力墙结构或框架—剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,在墙肢平面内相连的梁。
作为剪力墙结构的第一道防线,连梁起着消耗地震能量的重要作用。
连梁的破坏分为脆性破坏和延性破坏。
在高层建筑设计中,最常遇到的就是连梁剪压比超限,这种情况下的连梁破坏就属于脆性破坏。
尤其是高烈度区,作为剪力墙结构中的耗能构件,实际工程中要对连梁超筋进行必要的处理,对连梁如何处理进行了一定的归纳总结,供设计参考。
关键词:剪压比;刚度;截面;连梁折减系数在八度区的住宅项目设计中,软件计算时一般容易出现连梁超筋超限的现象,若忽略超限不做调整显然是不合理的,要根据规范要求及设计经验分析判断如何处理,既要保证强剪弱弯,又要利用连梁的截面和刚度来吸收地震能量,以达到抗震设计的目的。
对于连梁纵筋配筋超限,可以通过调整梁截面尺寸和刚度折减来调整,一般不会出现太大问题。
对于连梁抗剪超限,也可采用多种方式进行处理,下面主要讨论连梁抗剪超限处理的几种方式。
1 调整结构布置合理的平面布置在结构设计中起着至关重要的作用,建筑方案阶段,结构专业也要尽最大可能减少平面不规则。
后期设计阶段,剪力墙布置要考虑在不影响建筑平面的前提下,增大结构的抗扭刚度。
也可以减少连梁超限的数量。
不同的结构设计人员会采用不同的结构墙体布置,连梁超限也会出现不同的情况,结构方案在调整连梁超限时起着尤为重要的作用。
可能在设计过程中会出现,已经采用了多种方式进行调整,连梁还是不满足要求,直接忽略计算超限的结果显然不可取,这时就应该考虑下是否原本的结构剪力墙布置有不合理的地方。
连梁超筋纠结
连梁超筋纠结一般都是剪力超了,有的人认为不用调,因为许多人连梁红了,表明地震来的时候,连梁最先破坏,形成塑性铰,从而耗散能量,而这正符合我们的抗震设计思想。
这话看似很有道理,其实不然。
首先,高规上关于连梁超筋给出了几种解决办法,如减小连梁高度,这样降低连梁刚度,从而减少连梁吸收的地震能量,这也就是我们通常所说的把洞口开大。
第二种就是连梁刚度折减,原理也跟第一种一样,减小刚度,从而减少吸收的地震力。
但是,规范上说了,按照这种方法把超筋的连梁刚度降下来之后,要把周围相应的连梁和墙肢加强,因为此处连梁刚度小了,地震力就会转移到周围其他构件上去,所以其他构件要相应的加强,也就是形成地震力的转移,且不说真正地震来了以后,这种力的转移能不能实现,至少这在理论上是对的。
但是,在实际操作过程中,好像大多数人都只知道把连梁刚度进行折减,却很少意识到把周围的结构进行加强。
那么连梁超筋到底要不要调?看相关条文的条文说明,可以知道,连梁之所以超筋,是因为对连梁的剪力调整过于严格。
为什么会严格呢?因为要保证连梁在弯矩破坏之前不发生剪切破坏,也就是为了保证连梁的强剪弱弯。
如果说连梁红了,说明连梁达不到我们设计上要求的强剪弱弯,我们必须调整模型,使它满足。
否则,这种设计就是不满足规范要求的,在地震来临时,理论上是没有保障的。
那么如何调呢?前面说到的两个方法就是规范给出来的,如果这两个办法还不成功,那么规范又给出了一个终极解决方案,一定能够能够解决连梁超筋问题。
这就是规范上说的第三种方法,考虑连梁在大震下失效,也就是说大震下,连梁都不起作用了,这时候我们按大震来计算一遍模型,然后比较在小震和大震情况下各构件的配筋,按大者配。
这个意思就是说,大震下,连梁失效,多余的地震力就转移到其他的构件上去了,所以要按大者配筋。
在这种情况下,连梁超筋的问题才算解决了。
如果像我们平时认为的那样,连梁红了不管它,个人认为是不对的。
当然这里面还有很多问题。
高层建筑结构设计中连梁超筋的对策探析
高层建筑结构设计中连梁超筋的对策探析摘要:随着我国城市化进程不断加快,高层建筑应运而生,且获得了长足的发展。
剪力墙结构作为最为常用的高层建筑结构形式,得到了广泛的认可与应用,但连梁的超筋问题对剪力墙的承载力、刚度与延性等有着至关重要的影响,只有解决好这一问题,才能更好地提升建筑结构性能。
鉴于此,本文先阐述了连梁的工作与破坏机理,并基于对剪力墙结构破坏的分析,提出了几点解决超筋问题的方法,仅供参考。
关键词:高层建筑结构;连梁;超筋;结构设计引言:在城市化进程日益加快的背景下,城市人口与日俱增,高层建筑在城市里变得越来越多。
连梁作为连接墙肢与框架柱、墙肢与墙肢的水平结构构件,一旦出现超筋问题,将会直接影响到整个结构体系的安全性。
因而,在高层建筑结构设计的工作中,设计人员需要高度重视连梁超筋问题,不断探索解决这一问题的有效办法。
1.连梁的工作和破坏机理在外力作用下,高层建筑连梁两端的墙肢将会受到不均匀的压缩,从而产生竖向的位移差,且在连梁内还会出现内力作用。
不过,由于连梁两侧有约束墙肢的剪力、轴力与弯矩,能够在很大程度上降低墙肢变形。
在剪力墙结构的多个位置都经常会设置连梁,如下图1中所示。
图1剪力墙连梁位置在实际中剪力墙往往同时承载着剪力与弯矩,变形破坏也以剪切破坏与弯曲破坏为主。
由于连梁连接着墙肢,所以其受力条件比较复杂,会对剪力墙的受力带来比较严重的影响。
在剪力墙结构体系中,各个独立的墙肢是通过连梁联系在一起并承担荷载,若连梁存在问题,各个独立墙肢的连接纽带就会失去作用,这样就会由各个独立墙肢单独受力,荷载也会被重新分配,这会造成剪力墙在水平位置上发生位移,进而使其承载能力降低,要是连梁超筋问题无法得到有效控制,最终将会导致剪力墙失去承载能力[1]。
1.剪力墙结构破坏分析脆性破坏与延性破坏是建筑结构破坏的主要形式,二者的区别在于脆性破坏不会出现预兆,会在没有明显预兆的情况下发生,而延性破坏则会有明显的预兆。
结构设计中的连梁设计及超筋问题的浅探讲解
结构设计中的连梁设计及超筋问题的浅探讲解结构设计中的连梁设计及超筋问题的浅探一、连梁的工作和破坏机理高层建筑在风荷载和地震力作用下,由于连梁两端的墙肢受到不均匀地压缩,在连梁两端产生竖向的位移差,并在连梁内产生内力。
但是连梁端部的弯矩、剪力和轴力反过来减小了墙肢的内力与变形,对墙肢起到一定的约束作用,并改善了墙肢的受力。
高层建筑剪力墙的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,第一种属于脆性破坏(即剪切破坏),第二种属于延性破坏(即弯曲破坏)。
当连梁发生脆性破坏时其承载力丧失,如果沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏,各墙肢就丧失了连梁对它的约束作用,成为单片的独立剪力墙,从而造成结构侧向刚度大大降低,结构变形加大,并且进一步增大重力二阶效应(竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩),最终可能造成结构的倒塌。
当连梁发生延性破坏时,梁端受拉区出现裂缝(地震作用下会表现为交叉裂缝),并形成塑性铰变形,从而吸收大量的地震能量。
而塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,连梁仍能对墙肢起到一定的约束作用,使得剪力墙保持足够的刚度和强度。
二、合理结构体系的连梁设计根据以上对连梁的工作和破坏机理的分析,为保证墙肢和连梁一致协同地工作,在正常的使用荷载和风荷载作用下,结构应处于弹性工作状态,连梁不应该出现塑性铰。
因此在日常设计中,为了建立合理的结构模型,我们应该把握以下几种方法:1、连梁刚度的折减(刚度折减后的连梁及相应的剪力墙的配筋计算结果暂称为)(1)《高规》第5.2.1条规定:在内力与位移计算中,抗震设计的框架剪力墙结构或剪力墙结构的连梁刚度可以折减,折减系数不宜小于0.5。
[1]《高规》中关于连梁刚度折减系数的取值范围比较含糊,没有区分抗震和非抗震两种情况。
之所以考虑对连梁刚度进行折减,是由于在水平荷载作用下,连梁混凝土的开裂引起了刚度降低。
而地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下更大,因此刚度降低更多。
在超载时,如发生强大的阵风力或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰就会出现更早,所以要加强连梁的延性并且使连梁符合强剪弱弯要求。
浅析连梁超筋问题及解决方案
浅析连梁超筋问题及解决方案摘要:对剪力墙结构及框架—剪力墙结构,常遇到连梁超筋问题,针对连梁超筋问题,本文归纳了几种合理性处理方法,如增大洞口、减小连梁截面高度、加大连梁截面宽度、折减、设置双连梁等。
关键词:连梁;超筋;刚度Abstract: The shear wall structure and frame - shear wall structure, often encounter problems in beams reinforced coupling beams, reinforced the problem, this paper summarizes several reasonable processing methods, such as increasing, decreasing the beam section height of beam section width, increase, reduction, setting two beams.Key words: beam; reinforced; stiffness前言:所谓连梁,是指在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢且跨高比小于5的梁。
一般连梁具有此类特征,如跨度小、截面大、与之相连的墙体刚度大。
也正因此,往往在风荷载和地震力作用下,产生的内力比较大,很容易出现超筋问题。
本文对连梁超筋问题进行多方案处理,总结出合理性解决方案,以供实际工程使用。
正文:实际工程中,由于建筑条件、经济成本等诸多因素的限制,剪力墙结构和框架—剪力墙结构中的连梁经常会出现超筋的现象,通过具体工程的设计经验,本文归纳了常见的几种出现连梁超筋的处理方法。
1.增大洞口平面布置时,尽量避免一整面墙上开一个小洞,形成这种连梁的方式,一般在山墙处,墙面较长,而洞口较小;此处形成很大的刚度,在风荷载或者地震力作用下,会产生较大的水平力,导致连梁超筋。
高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理分析
高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理分析【摘要】高层建筑中剪力墙连梁结构的应用非常广泛,由于连梁设计模型的种类繁多,在满足合理的设计要求下,对于剪力墙结构连梁设计的标准很高。
我国针对连梁设计的规范标准不一,本文通过对剪力墙连梁结构做出简要的分析,并且在连梁的结构设计上提出几点建议,针对连梁结构容易出现的超筋现象进行一系列的原因分析,进而采取适当的措施来改善和解决超筋问题。
【关键词】高层建筑剪力墙连梁设计超筋处理引言随着我国在城市建设发展的速度越来越迅猛,在城市建设中城市人口密度过大,各大城市的建筑都开始朝着高层、超高层发展。
由此可见,高层建筑在近几年来的发展前景极为广阔,同时对于高层建筑在结构上的创新和质量上也提出更高的要求。
1 高层建筑剪力墙连梁结构的简易分析:在高层建筑中,连梁作为连接剪力墙墙肢与墙肢或框架柱之间的重要结构(图1),其主要功能是将墙与墙或墙与框架柱之间连接起来相互传力,使其分离的构件整体工作,对其材料要求有一定的刚度,一般具有跨度较小、横截面较大,且连梁两端与剪力墙的跨高比一般具有小于5的特点。
若连梁的跨高比不足5,则在竖向荷载下的弯矩比例过小,水平载荷对其产生的形变表现的十分敏感;若连梁的跨高比超过5,则竖向弯矩比例过大,但由于其刚度达不到一定标准,表现为不能实现传力作用,对于跨高比超过5的连梁应按照框架梁结构设计。
2 高层建筑剪力墙结构连梁设计:根据剪力墙连梁的结构分析,为了保证其在正常的使用荷载和风荷载作用下,剪力墙在刚度和强度两方面应满足一定的要求,连梁结构在正常工作状态下需保持弹性,避免出现塑性铰现象。
在国家抗震设计规范要求中,发生地震时能保持弹塑性状态,连梁可以产生塑性铰,建筑在遭受低于当地设防地震强度时,不会造成太大损坏或不需修复便可继续使用;在遭受高于当地设防地震强度影响时,不会发生坍塌或者发生严重危害的破坏。
因此在连梁设计中重点强调要满足强剪弱弯的规范,并且对墙肢和连梁的延性具有更高的要求,在实际的建筑工程中就必须要求配筋率达到4.6%以上。
连梁设计常见问题探讨
四、计算模型中连梁的输入方式
根据《高规》规定:跨比小于 5 的连梁应按照连梁进行 设计,跨高比不小于 5 的连梁宜按框架梁设计。在实际设计 过程中,连梁在进行模型输入的时可以按墙体开洞形成连梁 也可以按主梁输入。这两种输入方式的主要区别就是按框梁 输入的连梁,为杆元、一维构件,仅有平面内刚度,梁两端 各有三个自由度,刚度小,对剪力墙的约束能力差,个墙肢 独立受力状态更为明显,最直接的特点就是墙肢内力较大、 配筋大,连梁内力较小、配筋小,结构整体性较差; 洞口连梁,为墙元、二维构件,平面内外均有刚度,梁 两端各有六个自由度,刚度大,对各墙肢的约束能力强,墙 肢和连梁协调工作,最直接的特点就墙肢内力较小、配筋小 ,连梁内力较大、配筋大。在实际设计过程中,不能统一按 框梁输入,也不能统一按洞口连梁输入,而是要根据连梁本 身的线刚度及其对于整体结构所做的贡献,具体情况具体分 析。通常建议:跨高比≤2.5按洞口连梁输入;跨高比2.5~5 之间的按节点连梁输入。
二、连梁设计中存在的问题及采取的措施
7.设置交叉暗撑 高跨比不大于2的核心筒和框筒的连梁宜采用交叉暗撑 配筋。设置交叉暗撑后,全部剪力可由暗撑承担,有较强的 受剪承载力。不过交叉暗撑的施工有一定的难度,除必要时 ,一般不宜设置。
斜筋形成 交叉暗撑
受压斜筋端部 箍筋需加密
箍筋防止 斜筋压曲
二、连梁设计中存在的问题及采取的措施
二、连梁设计中存在的问题及采取的措施
2.对连梁刚度的折减 连梁的刚度与墙体相比较小,却承受了很大的弯矩和剪 力, 配筋设计困难。此时可考虑连梁在满足竖向承载力的 前提下,适当开裂,降低刚度,把内力转移到墙体上。根据 《高规》第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”。通常,抗震设防烈度为 6~7 度时可取 0.7,抗震设 防烈度为 8~9 度时可取 0.5。折减系数不宜小于 0.5,这 是为了保证连梁的竖向承载能力。
【结构设计】结构计算之超筋问题处理分享
结构计算之超筋问题处理分享1、PKPM计算中,柱子显示超筋,结果图形如下,请高手指点应该怎么调整?回答:首先(0.63)说明轴压比不超限.其他好像主筋箍筋超了,具体各项对应什么我记不清了,查说明就能知道.一般我看到有红的我就去查文本里的超筋信息看具体超了超多少.一般超筋好解决,最简单也是最合理的就是加大截面,如果建筑设计不同意那就是局部加大混凝土等级采用C40,还有就是加钢筋级别HRB400以上的一般不建议.另外看这个柱上梁的偏心较大不利于抗震.其他3条回答:最有效的办法,加大柱截面你的轴压比已经到0.63了,虽然没有超限也算是比较高了,建议加大柱截面追问:我这个是地下2层,地上6层的框架,截图是一层的,查了规范,轴压比限值是0.85,.还有,轴压比是轴力和Fc*A的比值,这里不是轴压比超限,好像是柱节点域箍筋截面面积超了...回答:加大柱截面是最有效的办法我不知道你的柱截面面积是多少,节点域抗剪箍筋3.9cm2是大了,但是配也可以配,12@100(4)应该也够了柱长边20cm2偏大很多,要上6根22才够,轴压比是没超限,不过也不小,主要原因应该是在斜梁那里,靠其他方法可能效果不明显.加大柱截面比较有效追问:我加大了梁截面面积,已经不红了.谢谢你的解答!回答:这是节点域抗剪不满足.提高混凝土等级,或者是加大柱子截面!2、PKPM板超筋了怎么办我做PKPM的时候,发现板超筋了,哪个高手帮我解决提问者采纳1、板厚不够,板厚取大(短跨3900~4200取110厚,4200~4500取120厚)2、地下室时,取二级钢试试3、如果是人防荷载影响,则按塑性板计算3、PKPM中梁的裂缝出现红字有什么方法解决?提问者采纳计算参数里面有一个按照裂缝配筋,先选这个,如果裂缝还超限的话,看看超过多少,因为pkpm的裂缝计算不太准确,是从柱中算的,实际应该从柱边,所以我一般是看裂缝超多少,如果在10%以内就不管了,例如限值0.3mm,实际0.33mm 是可以的,当然还要看实际情况.如果还超限的话那就减小钢筋直径,增加钢筋根数,关于这些你可以参考混凝土规范第8.1节延伸:连梁超筋解决措施1、连梁受力分析当剪力墙在水平力作用下产生侧移时,连梁由于受到两端墙的约束而产生相应约束弯矩,在剪力墙的转角不变情况下,连梁的线刚度越大则约束作用越强,相应产生的约束弯矩也越大.对于各层平面基本相同的结构,连梁的最大弯矩(剪力)一般出现在最大层间位移角所在层及附近楼层,当连梁刚度相对较大时,其最大内力层会有所下移动.2、连梁超筋解决措施剪力墙连梁对剪切变形十分敏感,其名义剪应力限制比较严,在很多情况下设计计算会出现“超限”情况,高规7.2.26给出了一些处理方法.1减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施.2抗震设计剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅;内力计算时已经按本规程第5.2.1条的规定降低了刚度的连梁,其弯矩值不宜再调幅,或限制再调幅范围.此时,应取弯矩调幅后相应的剪力设计值校核其是否满足本规程第7.2.22条的规定;剪力墙中其他连梁和墙肢的弯矩设计值宜视调幅连梁数量的多少而相应适当增大.3当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析,墙肢截面应按两次计算的较大值计算配筋.1)其中,降低梁高最为有效,因连梁对剪力墙的约束能力随连梁的线刚度的减小而减小,梁高h对梁线刚度的影响是三次方的关系,而对受剪承载力是一次方的关系;降低梁高的另外一种方式是连梁中间设水平缝,具体见抗规2010版6.4.7条.2)当降低梁高还不能解决超筋问题时,还可以通过减短墙长增加梁长的方式降低连梁线刚度;3)此外,应避免竖向荷载下连梁承受剪力过大,如连梁上最好不要搭设楼面主梁.4)还有避免连梁两侧的剪力墙轴压比相差过大,轴压比相差较大会造成剪力墙的附加剪力,在连梁两侧墙长相差悬殊时很容易出现.5)还可在连梁两端点铰.李国胜的书里提到,可以把连梁点铰.6)虚梁做法之前做一个项目.与电梯间井筒相连的一根连梁超筋很厉害.由700高做到20000都无济于事.听说北京院有一种做法.就是把超筋的连梁设成100x100的虚梁.剪力墙按此计算配筋.保证墙有足够的安全储备.然后连梁还是按原来做成200x400.在配箍率有一定保证的前提下给此连梁配筋..条件是此连梁主要用于耗能不太用于承重.无次梁搭接.对于北京院的上述做法,笔者理解为,其实是执行高规3当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析,墙肢截面应按两次计算的较大值计算配筋.4、pkpm梁箍筋超限如何调整?回答:首先要分析到底是什么原因导致了箍筋超限,有几种可能性:1、距离支座很短的地方搁置了一根次梁,这会导致巨大的剪力.2、梁两侧分别搁置了两根次梁,并且间距很小,这会导致巨大的扭矩.3、梁与刚度巨大的柱或者剪力墙相连,结构在侧向力作用下此梁可能形成很大的剪力和弯矩.4、梁上有很大的集中力作用,因此全梁都受到很大的剪力……所以,最根本的方法是调整不合理的结构布置,使得受力合理化,问题自然也就解决了.如果实在不让调整,那么对于情况2、3,有两个方法处理:A、最省事的方法,加大梁宽,这个方法可以在较少增加梁刚度的情况下有效降低配箍率.B、在情况2的次梁搁置点,以及情况3中梁支座的位置设置铰接,问题立刻解决.但是这会影响结构整体刚度,而且计算模型和实际情况有些不符,慎用.情况4的场合,那就只能加大梁截面了,因为这种情况通常不但箍筋,主筋也够呛.情况1么,我觉得只能调整结构布置,实在不行可以考虑在次梁搁置点加腋或者加牛腿.至于PKPM模型,你可以移动一下节点位置,直接搁置到支座上好了.6、PKPM中框架柱在什么情况下超筋?超筋后如何处理?具体方法?为什么上层结构传到柱顶的荷载比其他柱小很多,但其他柱不超筋,柱顶荷载小的柱反而超筋?网友采纳:柱超筋的原因是偏心距大.而偏心距=弯矩/轴力.所以很显然,柱子受到的轴力越小,偏心距越大.如果顶层的主梁跨度很大,而刚度又比较小,那么顶层柱顶会受到很大的弯矩.弯矩很大,又没什么轴力来压住,就不难理解为什么顶层的柱子容易超筋了.最简单的解决办法,当然是增大柱子截面,但估计建筑不让吧.你可以试着加大与柱子连接的主梁的截面高度,尤其是超筋的方向主梁,增大了梁的刚度,梁的变形小,柱子受到的弯矩也就小了.还可以减小梁端弯矩调幅系数.也可以通过设置次梁的方法,例如增加与主梁平行的次梁,从而减小相关主梁的受荷面积,也能有效减小弯矩.追问:超筋的柱子是底层边框柱回答:总之就是受到的轴力越小,就越容易超筋.解决方法我上面说了.不过底层边柱加大截面应该可以没啥不可以吧,你在超筋的那个方向加大一些吧.其他2条回答这个很明显不是因为竖向承载力引起的配筋超,8度区,二级抗震,应该是一个多层框架结构把?风震影响基本上可以忽略,你这个超应该是由于地震引起的~你首先看看在点取了刚性楼板假定的情况下,各个参数是否已经调过去了~然后在考虑其柱子的配筋问题把7、探索者tspt接pkpm很多地方超筋,而PKPM里面没超筋,这怎么解决?提问者采纳一是和程序的设置相关的,包括选筋方案,系数的大小等等.二是因为PK计算出的是配筋计算面积值,而TSPT用以复核截面是否超筋的是以PK计算面积为依据进行实配的钢筋实际选配面积,这里实际面积和计算面积是存在一定差值的(可以依靠TSPT 参数设置进行控制)所以如果配筋偏大的地下室等部位,容易出现计算面积不超筋但接近超筋限制而实际面积正好超过X的计算限制的情况.追问:能说下具体怎么操作吗?那几个参数最重要我调了好几个参数,似乎不起任何作用.回答:你知道后处理有校审功能吧用那个功能看下到底是什么情况另外看下梁设置的帮助文件看看在哪里调一下8、PKPM剪力墙超筋怎么办?回答:这种事情完全看经验,难有万能的解决办法.先看看位移是否偏大,如果偏大说明总体刚度不够,需要增加剪力墙,也许加了就够了.如果位移并不大那么看看地震周期,第一扭转周期比第一周期是否偏大如果偏大就是抗扭刚度不够,需要增加边角部分的剪力墙,并且可以减少一些中间部位的剪力墙.如果周期也没问题那么看空间振动简图,是否局部扭转不均匀,如果有就对应增减剪力墙调整,使之均匀.如果还是不行,那么说明依然有不合理的地方,没看到过不好说,只能针对具体情况改.9、pkpm层高越高剪力墙配筋越大边缘构件的配筋随层的增大配筋增大一字墙没什么变化转角墙和短肢墙是这样到天面层配筋差不多最大.提问者采纳:其主要原因是为了抵抗地震作用,像一字型的构件,基本上只是考虑一个平面方向的地震波输入,而边缘构件在地震时候是会受扭得较大;还有就是在风荷载的作用下,剪力墙的变形为弯曲型,其上部的层间位移较大,为了有效的控制其层间位移,所以越高,配筋越大.10、剪力墙竖向钢筋标注φ(10+8)@100怎么配置,在剪力墙竖向钢筋标注中5.7M的墙下面1.3M标注φ(10+8)@100上面标注φ8@100那怎么配置钢筋?提问者采纳:在下1.3米以下配置10mm的钢筋间距是200mm,8mm的是200mm,8和10是一隔一的间距布置,1.3m以上是全部是8mm的钢筋.。
连梁在抗震设计中剪压比超限问题的探讨
连梁在抗震设计中剪压比超限问题的探讨摘要:文章分析了剪力墙中因连梁变化而带来的连梁和墙肢的相互影响,并针对抗震设计中经常遇到的连梁剪压比超限原因进行分析,提出处理方案,以供类似工程参考。
关键词:剪力墙连梁;剪压比超限钢筋混凝土剪力墙结构,框剪结构以及筒体结构等结构体系中,剪力墙是普遍存在的构件。
结构布置中,常采用剪力墙开洞(设置连梁)的方式使剪力墙具有延性以满足建筑专业要求。
连梁的布置会明显影响剪力墙以及整个结构的力学性能。
在地震作用下,连梁的存在将分担一部分水平力在剪力墙中的弯矩,而分担的此部分弯矩又在连梁上产生剪力。
结构设计中,常遇到连梁超筋超限的问题,特别是连梁剪压比超限的问题。
本文将通过理论分析并结合工程实践对连梁和墙肢的相互影响以及自身超限的原因和对策进行探讨。
1 水平地震作用下连梁和墙肢的相互影响图1a所示为一长矩形截面的不开洞整体剪力墙,分析表明:水平荷载作用下墙肢的受力如同悬臂构件,沿墙肢的高度方向上弯矩图形下大上小,为一抛物线且不出现反弯点。
截面上的压力一端受拉,一端受压,呈线性发布。
图1b将上面的剪力墙沿中间位置上下对齐,洞口较大,且连梁高度不大。
显然墙肢的刚度相比于连梁大很多,由于连梁的约束刚度很弱,把它想象成铰接于墙肢上的连杆,连杆的轴压力为一半的楼层水平力。
每个墙肢相当于一个独立悬臂构件(弯矩图形状同图a)。
这种情况,可以认为开洞后的墙肢为独立的剪力墙墙肢,连梁为弱连梁。
图1c将图1a所示的剪力墙仍沿中间位置上下对齐,规则开洞,但洞口开的较小,连梁刚度相对于墙肢较大,此时,剪力墙沿竖向弯矩线发生较大地变化,变为锯齿状,明显看出,在楼层处由于连梁的作用,墙肢弯矩发生突变,此部分弯矩将由连梁承担。
连梁对墙肢的约束很强。
图1d在图1c的基础上把洞口开大开高,开洞大小介于图1b和图1c之间,连梁刚度和墙肢刚度的比值介于图1b和图1c之间,可以看出剪力墙沿竖向弯矩线仍然发生变化,但在某些高楼层会出现反弯点。
试析高层建筑剪力墙结构连粱设计问题
试析高层建筑剪力墙结构连粱设计问题进入21世纪以来,社会主义城市化进程迅猛加快,城市人口数量与日俱增,住宅面积、住宿问题日渐困扰着百姓,高层建筑随之拔地而起。
据调查,各地区高层建筑的数量不断增加,各施工单位为了获得更大的利润,不惜拿工程质量做牺牲,严重阻碍了建筑的施工质量。
其中,高层建筑一个最巨大的特征就是其所要承受的压力较大,剪力墙结构连梁设计作为承重的重点,做好它的设计,提高剪力墙连梁的荷载就显得极其重要。
为了有效保证高层建筑的质量,提高它的承受力,下面就结合我国高层建筑剪力墙连梁设计的现状,找到有效方式完善施工,提升其建设质量。
一、高层建筑剪力墙结构连梁设计的作用剪力墙是高层建筑非常重要的组成部分之一,它的作用不仅在于承担高层建筑带来的巨大压力,还能够额外做好载荷工作,保证建筑的稳定性和安全性。
连梁是剪力墙中的基础部分,高层建筑中的连梁通常都比较小,对设计的要求更高,在计算其长度、宽度的过程中也需要更精准的测量。
一旦计算有误,就会严重阻碍连梁的质量,使其在遭受压力的时候,不能更好的实现负载,甚至导致连梁弯曲变形,对剪力墙产生严重的影响,引发安全问题。
所以,设计好连梁工程,高层建筑的剪力墙就会发挥出巨大的优势,承载更大的压力,保证剪力墙的稳定性。
二、高层建筑剪力墙结构连梁设计存在的问题连梁设计是高层建筑剪力墙结构中的关键,对于高层建筑来说,连梁的设计也需要较高的技术能力和水准。
一旦设计不精准,就会严重影响剪力墙的质量,不利于高层建筑安全性的保证。
具体而言,高层建筑剪力墙结构连梁设计存在的问题如下:第一,连梁水平内压过大。
众所周知,我国的剪力墙连梁跨度相对较小,单位面积上所要承受的压力过大,再加上连梁两端墙肢的刚度过大,也进一步加重了他所要承受的负担。
为了解决这一问题,设计部门在施工中通常减小了连梁的刚度,但是它所带来的问题也较为严重。
连梁刚度下降可能导致混凝土结构发生更改,压力过大影响连梁质量。
关于剪力墙结构中连梁的设计与超筋处理分析
关于剪力墙结构中连梁的设计与超筋处理分析发表时间:2020-08-21T06:50:34.872Z 来源:《建筑细部》2020年第11期作者:羊德儒[导读] 对剪刀墙结构中连梁设计的体系优化、连梁超筋的合理处理展开了相应的分析与论述,以期能够为现代高层建筑剪刀墙结构的连梁设计和超筋处理提供有益参考。
海南元正建筑设计咨询有限责任公司海南海口 570203摘要:随着城市化建设进程的加快,现代高层建筑成为了城市建筑的一种常态。
剪刀墙结构是现代高层建筑的重要结构形式,它能够在有效抵抗建筑项目的外部侧向力,同时还能够提升建筑项目的竖向荷载,在实践中有着极强的应用价值。
在高层建筑项目的剪刀墙结构体系中,连梁设计是必不可少的关键一环,它直接关系着剪刀墙结构承重能力的实现。
本文从连梁的工作原理和破坏机理入手,对剪刀墙结构中连梁设计的体系优化、连梁超筋的合理处理展开了相应的分析与论述,以期能够为现代高层建筑剪刀墙结构的连梁设计和超筋处理提供有益参考。
关键词:剪刀墙结构;连梁设计;超筋处理改革开放以后,我国的社会经济进入了高速发展的新时期,国民经济建设成就斐然,综合国力与国际竞争力与日俱增,在如此利好的背景下,我国的建筑行业获得了极为广阔的发展空间,全国各地的建筑项目如雨后春笋般涌现,建筑项目的数量和质量屡创新高。
随着建筑项目的快速发展,剪刀墙结构在现代高层建筑中的应用范围不断提升,剪刀墙结构在荷载力和抗震力层面表现出极强的适应性。
连梁是剪刀墙结构的关键构件之一,它的强度好坏会直接影响剪刀墙结构质量水平的提升。
一、连梁的工作原理和破坏机理(一)连梁的工作原理连梁一般位于剪刀墙结构的墙体结构和框架结构中,它是一系列被用于连接墙肢部件,以及连接墙肢和框架柱的横梁。
连梁的主要作用有两点:第一,实现剪刀墙主体结构的有效连接,让分散布置的墙肢和框架柱形成一个相互连接的系统,提高墙体的整体性和连续性;第二,提高墙肢段的受力,确保剪刀墙整体结构的完整有序。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
结构设计中的连梁设计及超筋问题的浅探
一、连梁的工作和破坏机理
高层建筑在风荷载和地震力作用下,由于连梁两端的墙肢受到不均匀地压缩,在连梁两端产生竖向的位移差,并在连梁内产生内力。
但是连梁端部的弯矩、剪力和轴力反过来减小了墙肢的内力与变形,对墙肢起到一定的约束作用,并改善了墙肢的受力。
高层建筑剪力墙的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,第一种属于脆性破坏(即剪切破坏),第二种属于延性破坏(即弯曲破坏)。
当连梁发生脆性破坏时其承载力丧失,如果沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏,各墙肢就丧失了连梁对它的约束作用,成为单片的独立剪力墙,从而造成结构侧向刚度大大降低,结构变形加大,并且进一步增大重力二阶效应(竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩),最终可能造成结构的倒塌。
当连梁发生延性破坏时,梁端受拉区出现裂缝(地震作用下会表现为交叉裂缝),并形成塑性铰变形,从而吸收大量的地震能量。
而塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,连梁仍能对墙肢起到一定的约束作用,使得剪力墙保持足够的刚度和强度。
二、合理结构体系的连梁设计
根据以上对连梁的工作和破坏机理的分析,为保证墙肢和连梁一致协同地工作,在正常的使用荷载和风荷载作用下,结构应处于弹性工作状态,连梁不应该出现塑性铰。
因此在日常设计中,为了建立合理的结构模型,我们应该把握以下几种方法:
1、连梁刚度的折减(刚度折减后的连梁及相应的剪力墙的配筋计算结果暂称为)
(1)《高规》第5.2.1条规定:在内力与位移计算中,抗震设计的框架剪力墙结构或剪力墙结构的连梁刚度可以折减,折减系数不宜小于0.5。
[1]《高规》中关于连梁刚度折减系数的取值范围比较含糊,没有区分抗震和非抗震两种情况。
之所以考虑对连梁刚度进行折减,是由于在水平荷载作用下,连梁混凝土的开裂引起了刚度降低。
而地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下更大,因此刚度降低更多。
在超载时,如发生强大的阵风力或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰就会出现更早,所以要加强连梁的延性并且使连梁符合强剪弱弯要求。
对位移由风荷载控制的建筑,为避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大,连梁刚度折减系数不宜小于0.8。
(2)抗震设计时,剪力墙结构的连梁的弯矩和剪力可进行适当塑性调幅,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,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加大。
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度时)和0.5倍(8、9度时)。
[2]但是我们应该注意,这调整方法考虑连梁端部的塑性内力重分布,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;经此调整,仍可确保连梁对承受竖向荷载无明显影响。
2、加大连梁跨度、减小连梁截面高度。
在连梁设计过程中,其刚度经折减后,仍有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,以减小连梁刚度。
减小结构的整体刚度,从而减小了地震作用的影响,使连梁的承载力有可能不超限。
但是调整的幅度不宜大于20%,且连梁必须满足强剪弱弯原则。
3、加大剪力墙厚度,从而增加连梁的截面宽度。
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。
4、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。
5、处于地震区的高层建筑剪力墙的连梁,在进行了上述调整后,仍有部分不符合承载力要求时,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。
然后按强剪弱弯的要求,配置相应的纵向钢筋。
6、连梁的铰接处理(连梁铰接处理后的连梁及相应剪力墙的配筋计算结果暂称为)。
这时我们应注意:
(1)事实上,通过采取恰当的构造措施可确保连梁对剪力墙的约束不完全丧失,避免出现独立墙肢。
(2)调整的连梁为其破坏对承受竖向荷载无明显影响的连梁,即该连梁不作为次梁或主梁的支承梁。
(3)此计算为第二次,是对剪力墙进行包络设计的重要步骤之一。
(4)实际操作中,经常会出现将某根超筋连梁进行铰接处理后,引起其他位置原来不超筋的连梁超筋。
但是总的原则是建立合理的模型并尽可能不超筋。
三、连梁超筋处理
1、对超筋连梁的计算处理(连梁在等弯矩情况下,截面替换后的连梁及相应剪力墙的配筋计算结果暂称为)。
对采用上述第“二.6”的方法对连梁进行计算处理后,结构的侧向位移不能满足规范要求,即层间位移角已不符合混凝土高规表4.6.3要求,且确无其他手段加大结构的侧向刚度时;或者采用第“二.6”的方法调整效果不好时(即多次调整都不能杜绝上述第“二.6.4”情况的出现),可在计算中考虑地震作用下连梁对墙实际存在的约束作用(既没有按真实截面弹性方法计算的那么大,也不是完全铰接,而是具有一定转动约束的塑性铰),在结构分析中采取降低连梁计算截面(但施工图的实际截面仍采用原有连梁截面尺寸)的方法。
其计算控制目标是,连梁的计算剪力V3小于连梁实际截面所能承担的最大剪力[V1] 即可([V1]按混凝土高规第7.2.23条计算)。
注意此时程序可能仍然判断为超筋(V3>[V3]),但其判断不真实,因为其实际截面尺寸大于计算截面尺寸,连梁所能承担的最大剪力还是[V1]。
这时我们应注意:
(1)此调整仅适合破坏后对承受竖向荷载无明显影响的连梁,即连梁不作为次梁或主梁的支承梁。
(2)此调整方法不宜作为首选方法,仅适用于上述的特殊情况。
(3)此调整计算也属于第二次,是对剪力墙进行包络设计的重要步骤之一。
2、连梁计算处理后的分析及相应的配筋设计
(1)情况一,连梁调幅处理后(计算结果),计算结果满足规范要求。
剪
力墙直接按计算结果配筋,连梁按计算结果配筋。
(2)情况二,对连梁进行计算处理后(计算结果),当结构位移仍能满足规范要求,即层间弹性位移角符合混凝土高规表4.6.3要求时。
剪力墙配筋应进行包络设计,配筋取计 (3)情况三,降低连梁截面进行计算(计算结果),剪力墙配筋应进行包络设计,配筋取计算结果、的较大值。
连梁则按实际截面出图,即计算结果的截面,按连梁所能承受的最大剪力[V1]及计算结果相应弯矩M3进行配筋,此时连梁仍能满足强剪弱弯的要求。
之所以可以这样处理,是因为当连梁承受的实际弯矩达到M3后,连梁端部达到最大弯矩承载力,形成塑性铰后连梁变形加大而弯矩不再增加,因此剪力仍能保持为V3,不会超筋。
此时应注意,当模拟连梁的计算截面取值过小(从计算结果中表现为V3小于[V1]过多)时,常出现纵向钢筋的折算值不满足最小配筋率要求,此时应适当加大至满足最小配筋率要求。
(4)实际纵向钢筋配置时可采用简化方法,根据实际连梁与计算连梁有效高度的比值,[3]对计算的连梁纵向钢筋面积(计算结果)进行调整(应同时满足最小配筋率要求)。
有文献提出按混凝土高规式(7.2.22-1)反算连梁梁端弯矩的方法(简称反算法),但是笔者认为反算法尚存以下不足之处:(a)反算法假定连梁两端弯矩相等,但当连梁两端墙肢截面刚度差异较大时,此假定误差也大,反算结果是否合理值得商榷;(b)采用反算法,补充计算工作量大,作为一种近似计算方法,实用意义不大。
(5)按连梁能承受的最大剪力配置箍筋的公式可以推导根据连梁的截面要求(混凝土高规第7.2.23条)推算出连梁所能承受的最大剪力[V1],以此作为连梁的抗剪承载力设计值,可求出连梁的箍筋面积。
非抗震设计时,按混凝土高规式(7.2.23-1)右式与式(7.2.24-1)右式相等。
抗震设计,跨高比大于2.5时,按混凝土高规式(7.2.23-2)右式与式(7.2.24-2)右式相等。
抗震设计,跨高比不大于2.5时,按混凝土高规式(7.2.23-3)右式与式(7.2.24-3)右式相等。
五、结束语
综上所述,高层建筑剪力墙结构体系在水平力作用下,连梁的内力往往很大。
在结构合理的体系情况下,设计时,即使采取了降低连梁内力的多种措施,对局部内力过大楼层的连梁进行调整时,仍难使连梁的设计符合要求。
由于设计、构造不当造成结构在抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求,进而影响承受竖向荷载的能力。
所以合理地进行连梁设计与超筋处理尤显重要。
但是由于连梁属于剪力墙结构体系,所以我们要使其互相制约的因素协调起来,让分析模型尽可能合理,并真实地反映出结构受力状态,以取得较为理想的效果。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[s].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京:
中国建筑工业出版社,2004.
[3]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2009. 算结果、的较大值(一般情况下,连梁铰接处理后,墙的计算结果较大),以
保证墙肢的安全。
连梁则按计算结果配筋,同时应采取措施确保计算中的连梁
与剪力墙的真正铰接。