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低温建筑技术2012年第11期（总第173期）
高层建筑剪力墙连梁设计的探讨
范小平
（湖北工业大学，武汉430068）
【摘要】针对高层建筑剪力墙连梁具有跨高比（跨度与截面高度的相对比值）较小，而与之相连接的钢筋
混凝土墙体刚度很大的特点。介绍了连梁的工作和破坏机理，并指出整体分析时剪力墙连梁模型建立的原则。通过结构设计中常遇到连梁超筋问题的讨论，提出了在实际设计中解决连梁超筋问题的方法及应注意的问题。
【关键词】连梁；剪切破坏；剪力墙结构；超筋【中图分类号】TU973.16
【文献标识码】B
【文章编号】1001－68（2012）11－0050－02
STUDYONTHECONNECTINGBEAMSDESIGNOFSHEARWALLINHIGH-BUILDINGS
FANXiao-ping
（HubeiUniversityofTechnology，Wuhan430068，China）
Abstract：Connectbeamhascharacteristicsofsmallspanandlargesize，alsothestiffnessofthewallbetweenthebeamisverylarge.Thepaperintroducedworkingandfailuremechanismofconnectingbeams，pointedouttheestablishmentprincipleoftheconnectingbeamsofshearwallsduringtheunitaryanalysisofstructure.Over-reinforcedconnectingbeamisoftenmetinstructuredesign，whichisdis-cussedinthisarticle.Themethodtodealwiththeover-reinforcedconnectingbeamandsomenotestobepaidattentiontoareputforward.
Keywords：connectingbeam；shearfailure；shear-wallstructure；over-reinforced
在剪力墙结构和框架—剪力墙结构等结构体系两端都与剪力墙相连，且与剪力墙轴线的夹角不中，
大于25°，跨高比较小的钢筋混凝土梁称为连梁。需要说明的是一端支撑在剪力墙上，另一端支撑在框架柱的梁，一般不作为连梁，应作为普通梁考虑。在高层建筑中连梁的功能主要表现在两个方面：①受力作用：充当各片墙在受沿墙长方向水平力产生的弯、剪作用时的联系、支撑功用，当墙产生水平力变形时，连梁受到剪切；②构造作用：把过于长的墙分为较为长度合适的数片墙肢。从受力方面来说，连梁对墙肢起约束和支撑作用，如果连梁设计出现问题，势必会影响到剪力墙的受力，而剪力墙是高层房屋的主要抗侧力结构单元。因此应该要重视连梁的设计。1
连梁的工作机理和破坏形态
在水平荷载如风荷载和地震荷载作用下，建筑物的侧移使墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形，对墙肢起到了一定的约束作用，改善了墙肢的受力状态。
高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏形态可分两种，即剪切型破坏和弯曲型破坏。连
梁的剪切破坏是一种脆性破坏，连梁在发生脆性破坏在沿墙全高所有连梁均发生剪切时就丧失了承载力，
破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的梁。这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并且进一步增加P－Δ效应，并最终可能导致结构的倒塌。这种情况多发生在连梁的跨高比较小（跨高比＜5）时。当连梁的跨高比较大（≥5）时，通常连梁发生弯曲型破坏，是一种延性破坏。其破坏时梁端会出现垂直裂缝，受拉区会出现微裂缝，在地震作用下会出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强连梁充当了耗能梁的作用，对减少墙肢内度。此时，
力，延缓剪力墙屈服有着重要的作用。2
计算分析中连梁模型的建立
连梁作为一种重要的、敏感的结构刚度调节器，其分析模型的合理性会影响到整个结构的分析结果，即不仅对连梁本身内力和配筋计算有很大影响，对整周期、位移计算也有影响。连梁可以按体结构刚度、
壳元划分单元进行有限元分析，如单元划分得较细，
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则连梁跨高比再大，计算结果也是正确的。但当单元划分受到，对跨高比较大的连梁，由于单元划分不够细，将造成较大的分析误差。
有关研究表明，剪力墙连梁剪切变形在整个变形中所占的比重与连梁跨高比的大小密切相关。随着跨高比的增大，剪切变形在连梁变形中所占的比例逐渐减小。当跨高比为0.5时，剪切变形占连梁变形的90%以上，以剪切变形为主；剪切变形只占连梁变形的10%左右，以弯曲变形为主。为此，在用PKPM系列软件对剪力墙连梁设计时可按以下方式处理：①跨高比大于5时，连梁按框架梁输入、分析；②跨高比小于2.5时，连梁按壳元（即剪力墙开洞口方式）输入、分析；③跨高比介于5和2.5之间时，
由设计人员根据工程实际酌情处理。如按壳元（洞口）分析，应细化单元划分；按框架梁分析，结构刚度将偏柔。3
连梁超筋的解决方法
连梁一般截面大，跨度小，与连梁相连的墙体刚度很大等特点，
因此房屋结构在水平力作用下，连梁内力往往很大，特别是抗震设防烈度较高时，连梁在抗震计算中容易出现超筋现象，下面介绍几种常用处理方法，设计人员可根据工程实际情况灵活运用。
（1）
在整体计算中进行连梁刚度的折减。2010
年新版《钢筋混凝土高层建筑结构设计规程》的第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。考虑对连梁的刚度进行折减，主要是由于在水平力作用下连梁的内力往往很大，连梁混凝土出现裂缝，刚度减弱，
内力发生重分布。因此在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。
（2）
加大连梁的跨度与截面高度的比值。在连
梁设计中，刚度折减后，仍可能发生连梁承载力（正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力）不够的情形，可这样处理：增大门窗洞口宽度（增大连梁跨度）见图1或减小连梁截面高度，以减少连梁刚度，从而减小结构整体刚度，也就减小了地震作用的影响，避免连梁配筋超限。
（3）
对连梁弯矩和剪力进行塑性调幅。若只是
个别连梁超筋或超限，可采取调整连梁内力来解决。但在整体计算时已将连梁刚度进行过折减的，不应再考虑调幅。一般调整幅度宜小于20%为宜，且必须满足“强剪弱弯”要求。
（4）
连梁中部设水平缝。当连梁截面高度较高
时，如框筒结构中的高窗裙梁，为加大连梁跨高比，又能较好地起到在墙肢间传递剪力和弯矩的作用，可在连梁中间预留一道水平缝，
形成开缝连梁，见图2。这种连梁由于跨高比加大，减少了剪切变形的影响，可
有效防止斜拉剪切破坏，
增加延性。（5）连梁的铰接处理。当连梁破坏对承受竖向
荷载无大影响时，
例如连梁不作为其它梁的支承梁，可考虑在大震作用下该联肢墙的连梁不参与工作，按墙肢进行第二次结构内力分析（第二道防线），墙肢应按两次计算的较大内力配筋，
其实质是将连梁按铰接处理。但应注意按此种处理后结构的层间位移比要满足规范要求，
连梁本身必须满足非抗震设计的承载能力和正常使用极限状态的设计要求。4
连梁设计应注意的事项（1）当连梁跨高比不大于2时，宜配置对角斜向钢筋，当连梁跨高比不大于1时，宜配置交叉暗撑。（2）
《高规》7.1.5条规定，“楼面梁不宜支承在
剪力墙或核心筒的连梁上。”由于连梁刚度较弱，承载在连梁上的主梁端部约束达不到要求，
连梁也不能提供足够的抗扭刚度；其次连梁跨高比小以剪切变形为主，
支撑主梁会进一步加大连梁的剪切内力，在地震作用下连梁的脆性破坏会导致主梁随之破坏。因此应尽量避免主梁支承在连梁上。5
结语
高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。设计连梁时要考虑连梁与墙肢的协同工作，相互影响，遵循“强墙弱梁”、“强剪弱弯”的设计原则，也就是要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服，
使连梁充当第一抗震防线，连梁的弯曲破坏早于剪切破坏，这样设计出的剪力墙才具有良好的延性。
参考文献
1］JGJ3－2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.2］GB50011－2010，建筑抗震设计规范［
S］.3］郝卫清，徐小峰.超限剪力墙连梁的设计［J］
.北京工业职业技术学院学报，
2009，8（2）：7－9.4］朱炳寅.混凝土剪力墙的连梁设计计算及超筋的处理［J］.建
筑结构技术通讯，
2007，（3）：1－2.［收稿日期］2012－06－12
［作者简介］范小平（1972－），男，湖北鄂州人，硕士，副教授，
研究方向：建筑结构的抗震设计及改造加固。
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