关于高层建筑连梁几点浅析 摘 要 本文结合创业家园工程实践,对高层建筑连梁的概念、特点,解决连梁超筋现象的有效措施以及在程序计算过程中应注意的问题等几方面进行了分析和归纳总结。 关键词高层建筑;抗震;连梁;超筋 中图分类号TU974文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)022-0044-01 双肢剪力墙或多肢剪力墙中的连梁,起着连接墙肢、传递荷载的作用,震害情况及试验研究都表明,连梁容易产生受弯或受剪破坏导致剪力墙最后丧失承载能力。因此连梁的截面设计成为高层建筑剪力墙设计中的一个关键。 1连梁的概念 1.1规范中有关连梁的规定 《高规》5.2.1条规定:“在内力与位移计算中,抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5”。 《高规》7.1.8条规定:“剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁,应按本章有关规定进行设计;当跨高比不小于5时,宜按框架梁进行设计”。 《抗规》6.1.8条规定:“一、二级抗震墙的洞口连梁,跨高比不宜大于5,且梁截面高度不宜小于400mm。 …… 根据规范精神,剪力墙连梁的含义可归纳为:两端都与剪力墙相连,可作刚度折减的梁。
有些资料中将连梁定义为“连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁”;而在《高规》5.2.1条条文说明中, “对框架-剪力墙结构中一端与柱连接、一端与墙连接的梁以及剪力墙结构中的某些连梁,……”,则并未将一端与柱连接一端与墙连接的梁定义为连梁。 在PKPM程序计算中,程序把两端都与剪力墙相连,且至少一端与剪力墙轴向的夹角不大于30的梁隐含定义为连梁。 1.2连梁的特点及设计中易出现的问题 连梁一般具有跨度小,截面大,与连梁相连的墙体刚度很大等特点;高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但连梁刚度相对墙体较小,而高层建筑在水平力作用下连梁承受的弯矩和剪力很大,尤其在抗震设防烈度较高时,连梁配筋困难,极易出现超筋现象。 2 解决剪力墙连梁超筋的措施 2.1降低连梁刚度,减少地震作用 2.1.1 容许开裂,刚度折减 在墙肢和连梁的协同工作中,剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常使用状态和风荷载作用下,结构应处于弹性工作阶段;在地震作用下,结构允许进入弹塑性状态。当连梁有足够的延性时PG电子app下载,在地震作用下会出现交叉裂缝并形成塑性铰,刚度降低PG电子注册首页,变形加大,从而吸收大量的地震能量,同时通过塑性铰仍能传递弯矩和剪力,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。
在这一过程中连梁消耗地震能量,对减少墙肢内力、延缓墙肢屈服有重要作用。 由此,可考虑在不影响连梁承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂(降低刚度)而把内力转移到墙体上。通常,设防烈度较低时可少折减一些(6、7度时折减系数可取0.7),设防烈度高时可多折减一些(8、9度时折减系数可取0.5)。但为了避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大,规范规定,折减系数不宜小于0.5,以保证连梁承受竖向荷载的能力。 2.1.2降低梁高、增加梁长 在连梁设计中PG电子app下载,刚度折减后,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够、连梁超筋现象。此时可增加洞口宽度或减少连梁高度,以降低连梁刚度。在图1所示平面户型图外墙窗洞口(层高2800,窗高1500)开洞形成的连梁跨高比较小,程序计算连梁超筋。此时加高窗洞口(开大洞口,后用轻质砌块砌筑以满足建筑要求)以降低梁高,有效的改善了连梁的承载力超限问题;若一味因超筋而增加梁截面高度,梁刚度加大内力增大,超筋现象只会愈发严重。 图1实例平面图 同时,在设计中,LL-1、LL-2(图1)为两窗洞口合并为大洞口所形成的连梁,以此进一步保证连梁的合理设计,而窗间墙则采用轻质砌块砌筑以满足建筑功能要求。
2.2提高连梁抗剪承载力 2.2.1 提高混凝土强度等级 混凝土强度等级提高后,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例,从而提高连梁的抗剪承载力。 2.2.2 增加剪力墙厚度 亦即增加连梁的截面宽度。其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加;另一方面连梁受剪承载力与宽度的增加成正比。由于增加墙厚,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例,故可改善连梁配筋超限问题。 增加连梁截面宽度与上述2.1.2中增加连梁截面高度不同。在程序计算中,若对超限的连梁增加其截面高度,地震作用的增加大于其抗剪承载力的提高;而墙厚增加的抗剪承载力的提高大于地震作用的增加,二者有着相反的结果。 3程序计算中关于连梁的识别问题 PKPM软件对剪力墙的设置有两种方式:1)直接在剪力墙上开洞形成连梁;2)在剪力墙两端加设节点后,按普通梁输入。 由于形成方式的不同,对结构的整体刚度、周期、位移以及连梁的内力计算都会有所不同。 3.1按第1)种方法建模形成连梁 以此方法形成连梁时,当连梁跨高比大于5,根据《高规》的规定,宜按框架梁设计。为此,我们可以利用SATWE中的控制参数,来设定程序对跨高比大于某一数值的连梁转化为框架梁。
3.2按第 2)种普通梁方式输入以此方法输入时,程序对只有两端与剪力墙相连的梁默认为连梁,对于如图1中LL3-LL7,虽然梁两端均与墙相连,但有主次梁搭接,程序并未将其归为连梁。 对于只有两端与剪力墙相连的梁,程序中刚度计算公式采用普通梁的刚度公式,并默认该梁为连梁,自动对其刚度进行折减。此时需注意的是折减后的连梁是否满足正常使用状态下的承载力。若对跨高比大于5的连梁―如图LL-8(梁宽200,跨度3500)―按框架梁进行设计,则需人为在中将程序默认的连梁对其逐个进行修改。 4结束语 剪力墙结构中连梁的设计比较复杂,受到诸多因素的制约:连梁内力与剪力墙数量、每片剪力墙所分担的水平力,连梁刚度、与连梁相连的墙肢刚度等都有关。这就要求我们在连梁设计中必须熟悉各种规范,并在实践中不断的予以总结才能更好的满足设计要求。 参