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1、高層建筑剪力墻連梁設(shè)計和其構(gòu)造探析 摘要：本文分析了剪力墻連梁的破壞形態(tài)及其影響因素，闡述了剪力墻連梁的概念設(shè)計原則，討論連梁的具體設(shè)計方法和延性連梁的具體構(gòu)造。關(guān)鍵詞：連梁；剪切破壞；彎曲破壞；延性；強剪弱彎中圖分類號：TU97文獻標(biāo)識碼：A文章編號：前言隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高層建筑越來越多地出現(xiàn)在我國的各個地區(qū)和城市，作為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，剪力墻結(jié)構(gòu)越來越多地被應(yīng)用。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，連接墻肢與墻肢的梁稱為連梁（對于一端與墻相連，一端與框架柱相連的梁，可以看成是連梁的一個特例）。連梁一般具有跨度小，截面
2、大，與之相連的墻體剛度又特別大等特點。在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下,連梁兩端承受反向彎曲作用，而其截面厚度較小，對剪切變形十分敏感、且容易出現(xiàn)斜裂縫和容易剪切破壞。連梁對于連肢剪力墻的剛度、承載力、延性等都有十分重要的影響，它又是實現(xiàn)剪力墻二道設(shè)防設(shè)計的重要構(gòu)件，所以連梁的設(shè)計成為剪力墻設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，本文從連梁的受力性能和特點，來談?wù)勥B梁概念設(shè)計原則及方法，并結(jié)合規(guī)范的相關(guān)條文說明來談?wù)勌岣哌B梁延性的具體構(gòu)造。71.連梁受力機理和破壞形式連梁除了要承受豎向荷載外，最關(guān)鍵的還要抵抗水平荷載。在風(fēng)荷載和水平地震荷載作用
3、下，剪力墻隨著主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平變形,為協(xié)調(diào)剪力墻之間的變形，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。連梁內(nèi)力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形，對墻肢起到了一定的約束作用,改善墻肢的受力狀態(tài)。在地震作用下，連梁可能因承載力超限而破壞。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)。當(dāng)連梁發(fā)生脆性破壞時，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,各墻肢喪失了連梁對它的約束作用,將成為單片的獨立梁。這會使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低,變形加大,墻肢彎矩加大,并且進一步增加Ｐ—Δ效應(yīng)(豎向荷
4、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,梁端會出現(xiàn)垂直裂縫,受拉區(qū)會出現(xiàn)微裂縫,在地震作用下會出現(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,同時通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力,對墻肢起到一定的約束作用,使剪力墻保持足夠的剛度和強度。在這一過程中,連梁起到了一種耗能的作用,對減少墻肢內(nèi)力,延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復(fù)作用下,連梁的裂縫會不斷發(fā)展、加寬7,直到混凝土受壓破壞。所以我們應(yīng)控制連梁發(fā)生延性破壞而盡量避免脆性破壞。2.連梁破壞
5、形態(tài)的影響因素如何控制連梁的破壞形態(tài)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)連梁的剪跨比在其中起著關(guān)鍵性作用。因為剪跨比較大的構(gòu)件容易發(fā)生彎曲破壞，對于連梁而言，兩端承受反向彎曲作用，反彎點一般會出現(xiàn)在跨中，而連梁的跨高比又間接地反映了剪跨比的影響，當(dāng)跨高比大于2.5時，連梁以受彎為主，兩端一般會出現(xiàn)塑性鉸，最后發(fā)生彎曲破壞。但連梁一般跨高比都比較小，除了梁端會出現(xiàn)豎向的彎曲裂縫外，連梁的中部同時會出現(xiàn)斜向裂縫，當(dāng)抗剪能力不足或截面剪應(yīng)力過大時，連梁就會發(fā)生剪切破壞或彎曲屈服以后的剪切破壞。為了避免這些破壞，就需要控制連梁的剪壓比。3.剪力墻連
6、梁設(shè)計的原則和建議在墻肢和連梁的協(xié)同工作中，剪力墻必須具有足夠的剛度和強度。一般在正常使用狀態(tài)下豎向荷載、風(fēng)荷載及小震作用下，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)，所以連梁的設(shè)計均按彈性設(shè)計，不能產(chǎn)生裂縫和破壞；但是當(dāng)在中震或大震作用下，結(jié)構(gòu)允許進入彈塑性狀態(tài)，連梁作為一耗能構(gòu)件，連梁允許出現(xiàn)塑性鉸，允許其破壞，用來保護其聯(lián)系的墻肢，降低水平地震力對剪力墻作用。。7在地震作用下，延性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的塑性變形能耗散地震能量，其變形加大而慣性力不會快速上升。所以為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計原則，必須將結(jié)構(gòu)設(shè)計成延性
7、結(jié)構(gòu)，合理控制塑性鉸出現(xiàn)的位置。連梁作為剪力墻抗震中的第二道防線和主要耗能構(gòu)件，對剪力墻的剛度、承載能力和延性都起著很大的影響。從結(jié)構(gòu)屈服機制來看，最理想的狀態(tài)時連梁先于墻肢屈服，連梁端部出現(xiàn)塑性鉸后墻肢底部在出現(xiàn)塑性鉸。因此,剪力墻的設(shè)計應(yīng)首先按照“強墻弱梁”原則,要求連梁先于剪力墻屈服，其次按照“強剪弱彎”原則來設(shè)計剪力墻和連梁，使得墻肢和連梁具有良好的延性，而避免出現(xiàn)剪切破壞。在實際工程中要使連梁設(shè)計滿足強剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個方面:3.1關(guān)于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小,與之相連的墻肢剛度大等原因
8、,在水平力作用下的內(nèi)力往往很大,連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫,剛度減弱,內(nèi)力重分布。因此在開始進行結(jié)構(gòu)整體計算時,就需對連梁剛度進行折減。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》第417條規(guī)定:“在內(nèi)力與位移計算中,所有構(gòu)件均可采用彈性剛度,在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中,連梁的剛度可予以折減,折減系數(shù)不應(yīng)小于055。”一般在實際設(shè)計中我們在055—
