高层建筑剪力墙结构连梁设计和超筋处理研究

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1、高层建筑剪力墙结构连梁设计和超筋处理研究　　【摘要】高层建筑中剪力墙连梁结构的应用非常广泛，由于连梁设计模型的种类繁多，在满足合理的设计要求下，对于剪力墙结构连梁设计的标准很高。我国针对连梁设计的规范标准不一，本文通过对剪力墙连梁结构做出简要的分析，并且在连梁的结构设计上提出几点建议，针对连梁结构容易出现的超筋现象进行一系列的原因分析，进而采取适当的措施来改善和解决超筋问题。【关键词】高层建筑剪力墙连梁设计超筋处理引言随着我国在城市建设发展的速度越来越迅猛，在城市建设中城市人口密度过大，各大城市的

2、建筑都开始朝着高层、超高层发展。由此可见，高层建筑在近几年来的发展前景极为广阔，同时对于高层建筑在结构上的创新和质量上也提出更高的要求。1高层建筑剪力墙连梁结构的简易分析：7在高层建筑中，连梁作为连接剪力墙墙肢与墙肢或框架柱之间的重要结构（图1），其主要功能是将墙与墙或墙与框架柱之间连接起来相互传力，使其分离的构件整体工作，对其材料要求有一定的刚度，一般具有跨度较小、横截面较大，且连梁两端与剪力墙的跨高比一般具有小于5的特点。若连梁的跨高比不足5，则在竖向荷载下的弯矩比例过小，水平载荷对其产生的形

3、变表现的十分敏感；若连梁的跨高比超过5，则竖向弯矩比例过大，但由于其刚度达不到一定标准，表现为不能实现传力作用，对于跨高比超过5的连梁应按照框架梁结构设计。2高层建筑剪力墙结构连梁设计：根据剪力墙连梁的结构分析，为了保证其在正常的使用荷载和风荷载作用下，剪力墙在刚度和强度两方面应满足一定的要求，连梁结构在正常工作状态下需保持弹性，避免出现塑性铰现象。在国家抗震设计规范要求中，发生地震时能保持弹塑性状态，连梁可以产生塑性铰，建筑在遭受低于当地设防地震强度时，不会造成太大损坏或不需修复便可继续使用；在

4、遭受高于当地设防地震强度影响时，不会发生坍塌或者发生严重危害的破坏。因此在连梁设计中重点强调要满足强剪弱弯的规范，并且对墙肢和连梁的延性具有更高的要求，在实际的建筑工程中就必须要求配筋率达到4.6%以上。3因此在构建剪力墙连梁的结构中要注意：3.1《钢筋混凝土高层建筑结构技术规程》（下简称《高规》7）中第5.2.1条可知在抗震条件下框架剪力墙连梁结构的刚度可折减，尽量避免小于0.5。这里要将竖向荷载作用和水平荷载作用区分开来，在竖向荷载的作用下，连梁刚度尽量避免折减，在满足规定的载荷要求时，可对其

5、降低连梁支座弯矩；在水平荷载作用下，要达到规定的载荷要求时，连梁刚度可以做适当的折减。在地震危害的作用下，连梁会出现结构变形甚至出现裂缝，其刚度下降较大。刚度过低会使设计荷载下的裂缝开展过大，塑性铰现象会更早的出现，所以在连梁的延性和强剪弱弯具有更高的要求。在风荷载影响下，折减系数应采用0.8以上规格；在地震作用下，这件系数应采取0.55以上规格。3.2在考虑地震因素时，并不是刚度越大越好，通常情况在剪力墙结构中采取弯矩调幅的做法，减小连梁的弯矩来使连梁先于墙肢屈服，考虑到连梁在经过刚度折减后仍不

6、能满足承载能力的要求时，则可结合实际的情况，采取一定的措施避免其达不到所规定的承载能力。3.3在高层建筑采取连梁刚度折减后仍不能达到规定的承载能力时，调整连梁的内力作用不明显，可通过加大剪力墙的厚度来提高它的界面承载能力；通过增加剪力墙的数量，使剪力墙所承担的水平力能被其平摊；扩大洞口来增加连梁的跨度或者在连梁内增加一个水平缝，从而降低连梁的刚度，满足连梁的设计标准。3.47设计中常采用多道设防方法来设计连梁，剪力墙结构在设计之初，应考虑到提高连梁承载力的是为改善高层建筑的抗震能力。如果连梁的延性

7、不能保证，则要注意强震影响下建筑结构的安全性，由于这里涉及到连梁在抗震作用后被破坏掉，不能正常工作，只由单墙肢来保证建筑的结构稳定。3.5在连梁设计中采取“X形”交叉配筋结构（图2），交叉配筋具有的优势是可以提供两个方向的剪力，其所提供的水平和竖向两个方向的剪力，在阻止剪切滑移的破坏上起到一定作用。连梁和剪力墙发生位移时，X形的钢筋可进行轻微转动，从而不会破坏节点钢筋，在发生裂纹和屈服现象时，仍可以保持X形，不至立即破坏。4高层建筑连梁超筋的原因：超过一定高度的建筑物中，由于其对风荷载和地震作用反

8、应明显，会使连梁产生较大的内力，并且连梁两端连接墙肢部分的挤压会造成连梁两端一定的偏差。连梁与墙肢接触时，也会对其产生一定的约束作用。设计过程中，尽管利用多种方式来降低连梁内力，仍难以使连梁的结构满足规定的标准。结构设计的不合理，将会使其在抵抗水平力的强度和刚度不符合标准，从而会影响到连梁承受竖向荷载的性能指标。7连梁容易发生超筋的部分，一般位于剪力墙结构中，始于地面并在其高度1/3处的竖向楼层连梁，例如在30层高的建筑，在其第10层左右易出现超筋问题；在水平结构中，较长墙段中部的