对剪力墙结构中连梁设计问题的讨论

连梁 的跨 高比是指连梁净跨与其截 面高度之 比 ， 在整 体结构 还容易形成交叉裂 缝 ， 混凝 土酥裂 ， 使 延性 较差 。连 梁一般 具有 截面大 ， 与连 梁相连 的墙体 刚度 又很大 等特 点。一 般在 侧 向刚度 足够 大的全剪 力墙结 构 中， 宜选 用跨 高 比偏大 的连 梁 ， 跨度小 、
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５ 连 梁超 筋处 理及 配筋 方案讨 论
强度 。在正常 பைடு நூலகம்使用荷载和风荷载作 用下 ， 构应该处 于 弹性 工 结
连梁 不应 该产 生塑 性铰 。在地 震作 用下 ， 构允 许进 入 结 增大剪力墙 的洞 口宽度 ； 在连 梁 中部开 水平缝 ； 在计 算 内力 作状态 ， 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 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
也就是要求墙 肢和连 梁的设计 符 在实 际工程 中这是一种极为 常见 的配筋方式 ， 由于其 施工简单 方 设计应该保证不发生剪切破坏 ，
便， 故使用 比较多 。唯一的问题就是在这种 配筋 的情 况下经 常会 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
出现超筋 ， 遇到这类 问题 时常采用 降低 连梁 刚度 ， 减少地 震作 用 且要求墙肢 和连梁具有 良好 的延性 。 及提高连梁抗剪 承载力 的方 法处理 。即容许 开裂 ， 刚度折 减 ； 降 加连梁 的截 面宽度等 。
对 剪 力 墙 结 构 中 连 梁 设 计 问 题 的 讨 论
刘 满红
摘
王 东波
要： 肯定 了剪力墙结构在 高层 建筑中的重要性 ， 并对剪力墙 结构设计 中的薄弱环 节进 行 了讨论 ， 出作 为剪 力墙 结 得
构抗震设计 的第一道 防线的连梁设计的重要 性 ， 通过对既有的连 梁设 计方案 以及正在探 索的 一些方案进行 了讨论和 比
坏都是 由钢筋屈服 后变 形引起 的剪切 变形 破坏 。弯 曲破 坏和 剪 在连梁 中用钢板代替钢筋 ， 用来 改善混凝 土连梁 的各 种受 力 切滑移破坏具有一定的延性 ， 而剪切斜拉破 坏几乎没 有延性 。影 性能 。内置钢板混凝 土连梁 与混凝 土剪 力墙 节点具 有更 高 的承 响普通配筋梁 的破坏形态 和延性 因素 ， 主要是剪 压 比（ 面上 的 载力 、 性和更好 的变 形性能 ； 截 延 内置钢板 混凝 土连 梁与混凝 土 剪 平均剪应力相对值 ） 配箍数量 。所 以改 善普通 配箍 梁延性 的主 力墙节点具有 良好 的抗震 性 能， 载力和 刚度 的退化较 慢 ； 钢 和 承 因 板属于平面构 件 ， 去节 点 区竖 向钢 筋需 要穿 过 型钢 翼缘 的麻 免 要措施是限制剪压 比和提高配箍数量 。限制连梁 的平均剪 应力 ，
法， 以及有一定理论及 实验数 据支持 的连 梁设计 方法 ， 并对 各种 设计方法进行讨论 、 鉴别 、 比较 ， 出各 种设计方 法的优缺点 以及 得 ［ ０ 曹玉生 ， ３］ 王 东， 王卉娜． 钢管混凝土 隅撑框 架的抗震性 能
４ 连梁 的破坏 形态
当跨高 比大于 ２ ５时 ， ． 连梁的破坏形态 以弯曲破坏为主 ； 当跨
整等 ， 难使 连梁的设 计符合要 求。 仍
１ 普通配筋方案 。 ）
求， 建筑物在遭受低于 本地 区设 防烈 度 的多遇地 震影 响 时， 般 一 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
即在连梁 中只 配置 纵 向受力 钢 筋和 箍 筋 的一种 配 筋 方式 。 地震 时， 不致 倒塌或 发生危及 生命 的严 重破坏 。因此 ， 力墙 的 剪
以便 能以常规 配筋方式 和截 面抗剪设 计方法 达到不 致过 早发生 风荷 载和地震荷载 的作用下 ， 连梁 的内力往往很大。
梁端 剪切破坏 ， 从而使连梁具有足够延性 的 目的 。而在剪力墙 ３ 连梁在 剪力墙 结构 设计 中的重 要性 结 构中 ， 因剪力墙承 担绝 大部分水 平荷载 ， 建议 当有必要 时宜 故 连梁是剪力 墙 结构 中连接 墙肢 与墙 肢 的梁 ， 一般 具有 截 面 选用跨 高比偏 小 的连 梁 以保证结 构所需 的侧 向刚度 。在 这种情 大 ， 刚度大等特点。高层 结构 中的连梁 是一个 耗能构 件 ， 高层 结 况下 ， 就有可能使用跨高 比偏小 的连梁 。在按延 性要求设 计 的剪
比相对较大 ， 若仍采用包括 “ 强剪弱弯 ” 措施 等常规抗震框架梁 的 终破坏均发生在连梁上 ， 在连梁与墙肢相交处 ． Ｌ下方 出现垂直 裂 截面抗剪设计 方法 及 配筋方 式 ， 已无法 避免 梁 过早 出现 剪切 破 缝 ， 随着荷载循环次 数 的增多 、 数值 的增 大 ， 垂直 裂缝发 展很 快 ． 坏 ， 而无法实 现对 连梁 的高延性 、 从 高耗能能力 要求 ， 而且连梁设 很快 成为 主裂缝 并上 下贯通 ， 最终裂 缝 附近 的混 凝 土被压 碎崩 计是剪力墙结构设计 中的薄弱环节 。因此 ， 如何找 到一种施工 难 落， 纵筋屈 服 ， 别纵筋 甚 至屈 曲外鼓 。同时连 梁上有 相 当数 量 个 度不大 ， 又能使 连梁具有 高延性 、 高耗能能力 的配筋方 案 ， 成为 的斜裂缝 出现 ， 就 这说 明连梁承担 的剪力 也很大 。连梁是整 个剪力 钢筋混凝土延性抗震 结构 设计 中所剩不 多 的需 要重 点突破 的问 墙结构 的薄弱环节 ， 必须引起重视 。 题之一 。本文主要介 绍 了当今实 际工程 中最常 见的连 梁设计 方
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２ ・ ６
第３ ８卷 第 ６期 ２０ １ 年 ２ 月 ２
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ６ １３ ． Ｆ ｂ． ２ ２ ｅ ０ｌ
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ０ —０ ６ ０ １０ —８ ５ ２ １ ） ６０ ２ －２
较， 结合 实际工程项 目实例 ， 分析 了各种设计方案的优缺 点及使 用范围， 旨在对以后 的连 梁设计提 出一些建议 。
关 键 词 ： 力 墙 ， 梁设 计 ， 筋 剪 连 配 中 图分 类号 ：Ｕ ９ ． Ｔ ３ ８２ 文献 标 识 码 ： Ａ
１ 研 究 背景
合等要求的不断提高 ， 不断把建筑 的高 度推 向更 高的等级 。随 之 而来 的问题就是如何提高高层建筑物抵抗侧 向荷载 的能力 ， 力 剪
收 稿 日期 ：０ １１ －７ ２ １ －１０
作者简 介： 满红 （９ ３ ） 男 ， 理 工大 学建筑与 土木 工程 学院硕 士研 究生 ， 刘 １８ 一 ， 太原 山西 太原 王 东波 （９ ５ ， ， １８ 一） 男 太原 理工 大 学建筑与 土木 工程 学院硕 士研 究生 ， 山西 太原
００２ ３０４ ００２ ３０ ４
研究 ［］ 工业建筑 ， ０ ，８ ｓｐ ：５ —６ ． Ｊ． ２ ８ ３ （ｕ ） ４９ ４２ ０
Ｏｎｓｉｍｉ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｔｅ－ ｂ ｏ ｃｅｅｃｌｍｎｊ ｉｔｏ ｔｌ ａ ｅ ｅｓ ｃｐ ｒｏｍａ ｃ ｆ ｅｌ ｕ ｅｃｎ ｒｔ ｏｕ ｏｎ ｆｍｅａ ｍｐ ｒ ｓ ｔ ｄ
爹 荦 掌
刘 红 ： 力 结 中梁 计 题 讨 满 等对 墙 构 连 设 问 的 论 剪
－・ ２ ７
高比大于 ５时 ， 连梁的力学性能与框架 相似 。对 于跨高 比较小 的 个击破 ， 以实现 大震不 倒 的抗 震设 计基本 要求 ， 建议 在抗震 难 不 连梁而言 ， 普通配箍梁受弯钢筋屈 服后有三种 破坏形 态。弯 曲破 建筑尤其是强震区使用 。 ５ 钢板连梁设 计方 案。 ） 坏、 剪切滑移破坏 和剪切斜拉破 坏。剪切 滑移破 坏和剪切 斜拉破
构在水平力作用下连梁 的内力往往很大 ， 可能 因承 载力超 限而 破 力墙中 ， 这类 主要受水平荷载引起 的内力作用 的小跨 度 比连梁属 坏 。从大量的试验结果资料来看 ， 力墙的破坏往 往首先发生 在 剪 于两端刚接 、 弯点在跨 中的反对称 弯曲深梁 。这类 连梁 因剪 弯 连 梁 与 墙 肢相 交接 的地 方 。有 关 实 验 数 据 显 示 ， 力 墙 试 件 的 最 反 剪
墙结构在高层建筑 中的应用解决 了这个 问题 ， 剪力墙 结构 由于其 侧 向刚度大 ， 变形小 ， 能承受较大的侧 向力 ， 在实 际高层建筑 中已
最适应 的使用范畴 。
随着社会 的发展 ， 科技的进步 ， 人们对 房屋使用 功能 、 房间组 ２ 连梁 的类别及 受 力特点
连梁分为两种类 型 ：
与其他形式 的组合 结构节 点相 比施工更 加便 利 ， 值得 推 广 是 实际上是 限制连梁纵 向钢筋 的配筋数 量。跨高 比愈小 ， 限制愈严 烦 ， 。 格， 有时甚至不能满足 弹性计 算所 得设计 弯矩 的要 求 。此 时 ， 用 的一种节点形式 Ｊ 加高梁断面尺寸 的做法 是不 明智 的， 当设 法 降低连 梁 的弯矩 ， ６ 设 计建 议 应 加大连梁截面厚度或提高混凝土等级 。 在墙肢和连梁 的协 同工作 中， 力墙应该 具有足够 的 刚度 和 剪
１ 在框架一剪力墙结构 中， ） 连接框架与剪力墙的梁 ；
２ 在剪力墙结构 中， ） 连接墙肢与墙肢的梁 。 本文主要介绍后 者 ， 且跨高 比小于 ５的梁 。连 梁与普通梁 在
经得到 丁广泛 的应 用 。由于建筑形 式上 的限制及 建筑使 用功 能 截面尺寸和受力变形等方 面有所不 同 ， 由于其跨度 小而梁截面 高 上的要求 ， 往往需 要在墙 上开 一些空 洞 ， 而形成 两个或 多个 相 度大 ， 从 与深粱 比较接 近 ， 计算普 通梁所 用的平截 面假 定 已经 不 在 连 的墙片 。一般来 说 ， 力墙通 过连梁把 单片墙连 接在一 起 ， 剪 是 再适用 。同时 ， 向荷 载产生 的弯矩 与剪力 不大 ， 竖 而在 风荷 载和 延性剪力墙 的第一道 防线 ， 因而连 梁是剪力墙结构 中 的重要 耗能 水平荷载作用下与墙肢相互作用 产生的约束弯矩 与剪力较 大 ， 约 构件 。在结构设计过程 中， 地震作用是 高层 建筑结构设计 需要考 束弯矩在梁两端方 向相反 。这种 反弯作 用使 梁产生很 大 的剪 切 对剪应力十分敏感 ， 容易出现斜裂缝 。在 反复荷载作 用下 ， 虑的主要 因素之一 ， 决定最终 的设计结果 ， 以必须考虑延性设计 。 变形 ， 所