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1、郑州某高层建筑剪力墙结构设计摘要：在抗震设计时,问题是比较复杂的,设计时要把互相制约的因素统一协调,以取得比较理想的结果。关键词：破坏机理抗震常见问题1、连梁的工作及破坏机理高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏有两种,即脆性破坏和延性破坏,其破坏形式。连梁在发生脆性破坏(剪切破坏)时丧失承载力,当沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用,将成为单片的独立墙肢,而使得结构的侧向刚度大大降低,变形加大,并且进一步增加P-△效应,并最终可能导致结构的倒塌。连梁在发生延性
2、破坏(弯曲破坏)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,并形成塑性铰,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。2、连梁对剪力墙的抗震性能影响9连梁的刚度、强度和延性对开洞剪力墙的抗震性能有很大的影响。最理想的情况是
3、连梁先于墙肢屈服,且连梁具有足够的延性,待墙肢底部出现塑性铰,多个连梁端部出现塑性铰,这些塑性铰可以吸收地震能量,又能继续传递弯矩与剪力,对墙肢形成的约束弯矩使剪力墙保持足够的刚度和承载力,墙肢底部的塑性铰亦具有延性,具有这种连梁的剪力墙延性最好。当连梁的刚度和抗弯承载力较高时,连梁可能不屈服,首先在墙底出现塑性铰,形成底部单铰机构,墙肢只要不过早的发生剪切破坏,这种破坏仍然属于有延性的弯曲破坏,但是与前者相比,耗能集中在底部一个铰上。这种静定结构的破坏机构不如超静定结构的多铰机构抗震性能好。当
4、连梁首先剪切破坏时,会使墙肢失去约束而形成单独墙肢。与连梁不发生破坏的墙相比,墙肢中轴力减少,弯矩加大,墙的侧向刚度大大降低。但是,如果能保持墙肢处于良好工作状态,那么结构仍可继续承载,直到墙肢截面屈服形成机构。只要墙肢塑性铰具有延性,这种破坏也是具有一定的延性。而连梁刚度和屈服弯矩较大时,在水平荷载下墙肢内的轴力很大,造成两个墙肢轴力相差悬殊,在受拉墙肢出现水平裂缝或屈服以后,塑性内力重分配的结果会使受压墙肢担负大部分剪力,造成该墙肢过早发生剪切破坏,是一种脆性破坏,几乎没有延性或延性很小。3
5、、工程中抗震设计常见的问题9工程中常常遇到连梁的设计,为了工程的需要,对4种不同截面形式的连梁相关信息进行了初步的计算。连梁截面如图1所示。LL1为设计中常采用的截面形式,LL2、LL3为在LL1截面高度中部设置水平通缝形成的所谓带缝连梁,LL4为增加门洞高度形成的连梁,各连梁跨度Ln均为1000mm,两侧现浇楼板厚度为100mm,平行于连梁方向的板底配筋假定为φ8@200。混凝土C30,主筋、箍筋均为HRB400级钢筋,抗震等级二级。一般而言,对大多数门窗洞口连梁,竖向荷载引起的连梁内力仅占很
6、小比例,因此,在算例中为简化计算,忽略竖向荷载产生的相关内力,并假定连梁反弯点在跨中。连梁每侧翼缘板宽度按6倍板厚计算,连梁截面抗弯刚度计算中分为考虑翼缘作用和不考虑翼缘作用两种情况。连梁承载力计算方法:首先按照“规程”(JGJ3一2002)中相应公式,根据连梁的跨高比,计算出连梁所能承担的最大剪力设计值,从而反算出连梁所能承担的最大弯矩设计值,由此计算出连梁配筋值,并根据实配钢筋计算出连梁的实际抗弯承载力。9(1)楼板对连梁刚度的增大作用:楼板对连梁抗弯承载力具有增强作用,因此会直接影响到连梁
7、的工作性能。现浇钢筋混凝土楼板作为连梁的翼缘,对连梁的刚度具有一定的增大作用,并且增大的程度随连梁截面形式的不同有较大的差别。本算例中楼板对连梁LL1,LL2,LL3,LL4的刚度分别增大103%,55%,14%,110%。连梁刚度的增大无疑会使结构整体地震作用加剧,连梁也会吸收更多的地震作用;另外,连梁刚度的增大也会对保证“强墙肢弱连梁”的设计造成一定的不利影响。图1(2)选用降低连梁刚度的有效方法由于连梁刚度大,地震时受到的地震作用较大,所以在高层剪力墙结构中,连梁截面的超筋、超限现象难以避
8、免。即使按“高规”规定采用05的连梁刚度折减系数,往往也无法从根本上解决连梁的超筋、超限问题。因此,大幅降低连梁刚度,是解决其超筋、超限问题的一条有效途径。①在连梁两端留设一定高度的竖向缝,以减小梁端截面高度,竖缝可采压缩性较大的聚苯板等材料填充。此时连梁的配筋仅在竖缝以上部分配置,竖缝之间的部分可认为是连梁的吊板!,仅配置构造钢筋即可。②从本算例可以看出,在连梁高度中部留设水平通缝形成带缝连梁,减小连梁截面高度,均可大幅度降低连梁刚度。③对于地震作用控制的连梁,如果结构的刚度较大,位移比规定的
