试论高层建筑剪力墙中连梁设计存在的几个问题

　　【摘要】连梁也就是与剪力墙相连的梁。而连梁一般来说具有截面大、跨度小的特点，而与连梁相连的墙体又拥有很大的刚度等特点。所以，在高层建筑的水平力之下，往往具有较大的内力。在进行连梁设计的时候，就算使用各种措施来尽量地降低连梁的内力，例如以下的措施：在连梁的中间位置开出水平缝;剪力墙洞口的宽度加大等等，却依然使得连梁的截面设计不能够满足设计之初对于连梁的要求。此外，由于在设计的时候，没有相应的明确规范，所以，建筑设计者就有种无所适从的感觉。而设计上的缺陷将会导致在抵抗水平力时结构所具有的刚度以及强度都达不到要求，从而影响了竖向荷载的承受能力。在文中，笔者主要讨论了高层建筑剪力墙在连梁设计当中存在的几个问题，并且针对问题提出了几点设计方面的建议。

　　【关键词】高层建筑;剪力墙;连梁设计;问题;建议

　　【 Abstract 】 Even beam is connected with shear wall beam. And even the beam in general has bigger section, the characteristics of the little span, and even the wall and connected to beam with greater stiffness etc. So, in high-rise buildings under horizontal force, often have larger internal force. In the design of coupling beam, even the use of all kinds of measures to try to reduce the internal force of coupling beam, such as the following measures: in the middle of the coupling beam position open horizontal seam; Shear wall the width of the increase and so on, but still allows even the beam section design can not meet at the beginning of the design for the requirement of coupling beam. In addition, because of the design, no corresponding clear standards of building designers will have a feeling of loss. And it defects in design which will lead to in the resistance level having the force structure stiffness and strength are short of asks, which affects the vertical load to bear ability. In this paper, the author mainly discusses the high-rise building shear wall of coupling beam of design in the existing problems, and then proposes some suggestion on the design.

　　【 Key Words 】 High-rise buildings; Shear wall; Even the beam design; Problem; Suggest

　　中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

　　一、水平力作用下的联肢墙破坏机制

　　联肢墙的脆性破坏主要分为以下两种情况：其一，墙肢发生了脆性破坏。墙肢因为没有足够的抗剪能力而导致了剪切破坏的现象出现，也会使得剪力墙承载能力会很快的丧失，甚至有可能因此导致建筑倒塌，所以必须在设计当中避免此类情况的出现;其二，在连梁中出现了剪切破坏的情况。连梁出现了剪切破坏会导致联肢墙的各个墙肢会因为破坏使得对墙肢失去了约束力。当连梁发生了剪切破坏的时候，联肢墙的各个墙肢都会因此成为独立墙体。这样的结构也就会导致侧向的刚度大幅度的降低，而加大墙肢弯矩。但是，相比第一种的脆性破坏，第二种情况的承载能力并未完全的丧失，在墙肢的破坏之前，如果需要考虑到的连梁并未承担到竖向的荷载力，就不会导致建筑物得倒塌。

　　而联肢墙的延性破坏主要分为以下两种情况：其一，因为连梁不屈服性，在墙肢出现了弯曲破坏。而此种墙在受到破坏的时候，其极限的变形较小。所以，从对建筑物的抗震设计的要求来看，虽然它也属于一种延性的破坏，但是只有很低的吸收地震能量的能力。所以在剪力墙的设计当中应当尽量地避免此类情况的出现;其二，连梁先出现了屈服，而墙肢再最后屈服。在连梁的延性足够的情况下，能够通过塑性铰的变形而对地震的能量进行大量的吸收。另外，塑性铰可以传递剪力与弯矩，也能够在一定程度上约束墙肢，从而让联肢墙保持一定的强度与刚度。这也是在设计之初就应当考虑的问题。所以在高层建筑物对剪力墙的设计当中，要注意到连梁的延性这一要求。

　　二、在连梁设计中的几个问题

　　针对高层建筑物的连梁设计，为了解决其截面及内力过大的问题，可以从如下几个方面来考虑：

　　(一)折减连梁的刚度

　　连梁由于相连的墙肢的刚度较大或者是跨高比比较小等方面的原因，在水平力的作用之下，具有很大的内力，很难在设计当中将其解决。而在《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》的第四章对于结构设计的讲解中的第4.1.7有如此规定：“在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度，在框架-剪力结构，连梁的刚度可予以折减，折减系数不应小于0.55”。

　　我们可以这样认为，之所以考虑到折减连梁的刚度，主要是由于在侧向的荷载力的作用之下，混凝土发生开裂会降低其刚度。在地震的时候，连梁的塑性变形和裂缝开展相比风荷载作用更大，所以，其刚度有更多的降低。但是折减的刚度越多，可以取用的折减系数也就越小，也就是说在设计当中所承受的荷载之下，裂缝的开展也就越大。在超荷载的情况下，例如遇到强烈的地震以及强大的阵风的时候，就会更早的出现塑性铰，这也就要求了在设计时，要多考虑到连梁的延性需要加强以及让连梁设计符合“强剪弱弯”这一要求。如果高层建筑是以风荷载为主要的控制因素，则为了尽量地避免其在荷载的作用下裂缝过大的开展，对于刚度折减系数应当尽量取较大的值。而对于高层建筑中以地震作用为主要的控制因素的，其刚度折减系数则需要取得较小。但是为了确保连梁对于延性的要求，此系数不应该小于了0.55。

　　(二)在折减系数采用了之后，依然存在部分连梁的承载力未能达标，应采取的措施

　　在《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》的第五章中，对于结构构造与截面的设计的5.3.6有这样的规定：“当联肢剪力墙中某几层连梁的弯矩设计值超过其最大受弯承载力时，可降低这些部位的连梁弯矩设计值，并将其余部位的连梁弯矩设计值相应提高，以满足平衡条件，经调整的连梁弯矩设计值，可均取为最大弯矩连梁调整前弯矩设计值的80%。”

　　其一，对于连梁弯矩的设计值是由于竖向与水平两部分荷载的作用而产生的内力。竖向荷载所产生的弯矩的调整已经经过了负弯矩调幅进行了适当的改变。另外，在竖向荷载作用之下的连梁负弯矩的调整也不能够通过调整其他构件的弯矩来进行提高。所以，在此处所说的调整弯矩不应该将竖向荷载所产生的弯矩包括在内。

　　其二，连梁的弯矩之所以允许对其进行调整，是因为当连梁受弯达到了一定程度的时候就会出现屈服。但在已经折减了连梁的刚度之后，还进行弯矩调幅，就会导致塑性铰提前的发展。所以，当已经充分地折减了连梁刚度的时候，弯矩的调整也不能够过大。

　　三、设计中的几点建议

　　针对以上情况，笔者认为对于高层建筑中剪力墙的连梁设计有如下的建议：

　　(一)在对位移以及内力进行计算的时候，首先要对于竖向与水平方向的两种不同情况的荷载作用进行区分。在竖向的荷载作用之下，不宜折减连梁的刚度，可以通过对支座弯矩的调幅来解决连梁支座弯矩降低的问题。在水平方向的荷载作用之下，可以折减连梁的刚度。在风荷载的作用之下，折减系数最好不能小于0.8.在地震的作用之下，最好是不小于0.55。

　　(二)对于由风荷载控制的高层建筑，如果对连梁采取了刚度折减后，仍发生连梁的正截面受弯承载能力或斜截面受剪承载能力不够的情况，不宜再调整连梁的内力。而应采取以下措施来解决问题：增大剪力墙的厚度，即增加连梁载面的宽度，来提高连梁的截面承载能力;增加剪力墙的数量，以减少每片剪力墙承担的水平力;加大洞口，以增加连梁的跨度或减小连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等，以降低连梁的刚度等方法，使连梁的内力符合截面设计的要求。

　　(三)对于受到地震作用的高层建筑，如果采用折减连梁的刚度，依然出现了正截面受弯承载力或者是斜截面受剪承载能力不能够达到规范的情况，就可以针对不同的情况采取应对措施。当结构的刚度较大的时候，位移比规定的限值小得较多，而超筋或超限的连梁数量又较多时，则可采取加大连梁洞口，减小连梁截面高度等方法，使连梁的内力减小。当结构的刚度较小的时候，就不需要再调整连梁的内力，而需要增加剪力墙的数量或者增大剪力墙的厚度等方式来让连梁的内力减小，使其逐渐的符合设计的要求。

　　总之，对于高层建筑剪力墙的连梁设计，我们还需要多注意发生的问题，针对发生的问题，多提出有利于连梁设计的建议。这也就需要连梁的设计者在之后的设计当中多注意以上的问题，以求让连梁设计满足高层建筑剪力墙的设计要求。

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