高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题探讨

王健

（延安大学西安创新学院，陕西西安710100）

高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题探讨

王健

（延安大学西安创新学院，陕西西安710100）

随着时代的进步以及科技的不断发展，我国的建筑行业也得到了十分迅猛的发展，而建筑面积的增加也使得高层建筑成为我国建筑工程发展的重要趋势.在这样的背景下，高层建筑的结构设计已经受到了社会各界的广泛关注，在高层建筑结构当中，剪力墙结构是十分重要的组成部分，能够对墙的应力进行有效的传导，但是，耦合强度、延性等都会对剪力墙的性能造成一定的影响，因此，本文从实际出发，结合笔者的实际工作经验，就高层建筑剪力墙结构连梁设计当中的相关问题展开了探讨.

高层建筑；剪力墙结构；连梁设计；问题

为了能够对高楼大厦的整体结构功能进行满足，并使其能够更加的丰富多样，设计师就需要利用剪力墙的体系来对建筑结构的内力进行分析以及设计.实际上，由于水平力作用，往往会使得高层建筑中连梁的内力不断增大，不管使用什么方法来对内力进行降低，都难以使得连梁截面符合需求.又因为对统一的标准胶缺乏，设计师往往需要根据自己的经验来进行实际的设计，如果一旦出现失误，就会对整体的设计造成影响.

1 高层建筑剪力墙结构设计概念分析

高层建筑的连梁需要对梁的内重力荷载作用进行承受，与此同时，还需要对一定的刚度进行保证，以免出现建筑水平移动以及震动情况的发生，使得高层建筑的工作人员能够获得舒适的工作环境[1].

高层建筑结构需要对竖向荷载以及水平荷载进行承担，除此之外，还能够一定程度上对地震进行抵抗，在低层结构当中水平荷载都会成为建筑的控制因素，而随着建筑高度的不断增加，也会使得位移、弯矩出现增加的情况，因此在对高层建筑进行设计的过程当中，也需要保证建筑结构具有更大的承载能力，在一定的范围当中对高层建筑的侧向变形进行控制.在水平力的作用下，剪力墙结构的侧向变形是一种弯曲侧向变形.剪力墙需要对很大的竖向荷载以及水平荷载进行承担，整体性以及侧向刚度都较好，而高层建筑如果具有剪力墙结构，则能够使得侧移较小，并且在剪力墙结构当中，不会存在外露以及突出的梁或者是柱，能够更好地对房间进行布置，但是在该结构当中房屋空间比较缺乏，也没有足够的结构延性.

2 连梁在剪力墙结构中的作用

一般来讲，在建筑结构当中剪力墙的连梁通常有着较大的梁高.在高层民用建筑当中采用剪力墙结构，连梁跨高比应小于2.5，在一些特别的情况下，连梁跨高比甚至会小于1.这样的手里性能与垂直荷载下的沈亮存在着一定的却别，在水平荷载下能够与墙肢相互作用，并在梁的两端方向产生较大的作用力，有可能会使得梁产生一定的剪切变形；与此同时，在高层建筑当中，由于建筑当中，由于连梁受到两段墙肢的压缩并不均匀，也会使得连梁在一定程度仧产生一定的内力.从结构设计的角度来看，降低连梁的内在力量是一项十分重要的问题[2].

比较理想的状态为：第一次出现在某曾连梁两段出现塑性铰，塑性铰的出现会使得其他部分的墙壁保持足够的弹性，从而使得结构的抗震作用能够最大限度地得到发挥.因此在对剪力墙结构的设计过程当中，需要对连梁的延展性进行增加，使得连梁能够对实际的需求进行满足，与此同时，也能够对承载能力进行提高，并对混凝土截面产生一定的约束作用.

3 高层建筑剪力墙存在的破坏因素

3.1 脆性破坏

从脆性破坏的角度来看，还存在着另外一种区分行驶，也就是按照出现的位置来对其进行区分.第一种是在墙肢当中发生的脆性破坏，由于墙肢缺乏足够的抗剪能力，因此时常会出现破坏的情况，这样的情况会降低抗剪承载能力，更有甚者，会导致结构出现崩溃的情况.第二种剪切破坏的发生会使得梁丧失对墙肢的约束，由于所有的梁都有可能发生剪切破坏，因此会使得剪力墙出现破碎的情况，整体下降其承受与能力，但并不会造成承受能力的全部丢失.只要受损之前没有收到较大的竖向荷载强度，就不会造成建筑物的倒塌[3].

3.2 延性破坏

延性破坏当中还划分成为两个类型，第一种类型是连梁先于墙肢屈服，第二种类型则是墙肢先与连梁屈服.不管是哪一种情况，都会降低抗地震的能力，因此需要尽量避免两者的发生.如果连梁含有足够的延性，则能够利用变形的方式来对能量进行吸收，同时也能够更好地对墙肢进行约束，同时也能够使得连梁拥有更强的强度.而在实际的设计过程当中，对于连梁有着较高的需求，因此在设计的过程当中要对其延展性进行充分的保障.

4 高层建筑剪力墙结构连梁设计中存在的问题

4.1 连梁刚度折减

由于受到各方面因素的影响，因此连梁会在水平力的影响产生较大的内力，在短时间内难以进行有效的解决.由于在设计规范当中，并没有对抗震做出较多的考虑，因此在实际的设计过程当中需要对连梁截面设计的安全性进行保证.除此之外，之所以需要对连梁刚度进行折减，是因为要在侧向荷载的作用下刚度能够因为混凝土的开裂而降低.而在外力的作用下，会对这样的情况不断加重，因此需要对连梁延性进行不断加强，并对“强剪弱弯”的原则进行符合.此外，一些建筑对于抗震性能存在着一定的需求，需要使用的刚度折减系数是较小的[4].

4.2 关于内力与位移

在对内力以及位移进行计算的过程当中，需要针对不同的情况来对水平荷载以及竖向荷载进行采取.如果处于竖向盒子啊的情况当中，则需要利用支持弯矩调幅的方式来对刚度以及弯矩进行减少.而在处于水平荷载的过程当中，由于会降低刚度，因此需要在风荷载当中保证折减系数不能够小于0.8.

4.3 控制风荷载

从高层建筑的角度来看，对风荷载的控制能够对剪力墙的数量进行增加.通过对数量的增减能够使得每一面墙的受力得到减少.之所以能够出现这样的情况，主要是因为梁正截面刚度的降低会使得耦合梁鞋面抗剪承载力的不足.除此之外，利用对剪力墙厚度的提高，也能够使得剪力墙的承载力得到增强，而利用对界面高度的更改，则会使得刚度得到减小.

5 高层建筑剪力墙连梁设计的注意事项

5.1 遵循国家标准

在对高层建筑剪力墙结构连梁进行设计以及施工的过程当中，需要按照相应的标准来进行.如果没有标准规范，则会使得建筑设计难以有序地开展，同时也难以有效的保证建筑的整体安全情况，因此设计过程当中，应对这一点进行关注，对国家各项相关规定进行严格遵循并实施，更重要的是，还需要从剪力墙的刚度、弹性等角度出发，对相关的设计规范标准进行严格的遵循.

5.2 进行合理的设计

具体来讲，之所以会对连梁的功能造成影响，主要的影响因素是连梁的高度以及连梁的跨度.一般来讲，通常会对连梁的高度进行减少，并对跨度进行增加.此外还需要根据实际需求以及不同的环节来对重点因素进行关注.之所以需要利用这样的方法，主要是能够最大程度地发挥连梁在高层建筑剪力墙结构当中的作用.但同时也需要注意到的是，对于高度以及跨度的选取需要在一定的范围当中进行把握，这样一方面能够免除对剪力墙结构的破坏，另一方面也能够有效的体现调整过程当中“强剪弱弯”的原则[5].

5.3 提高施工质量

不管是剪力墙还是连梁，只有设计而不与实际施工相结合都是纸上谈兵，不管是哪一个建筑环节，都需要与实际的施工紧密相连.而对整体建筑的施工质量进行保证，也能够使得建筑的安全性得到有效的提高.因此，在实际的施工过程当中，更需要对工人的施工技术进行把控，对施工材料进行严格的管理，并对管理流程进行关注，对实际施工当中出现的一些漏洞，则应该做到有效的改善，从多个方面对施工质量进行有效地提高.而在这些角度当中，混凝土的施工则是其中的重中之重，只有保证混凝土施工的质量，才能够真正地做好连梁工作.这就需要在实际的施工当中对混凝土的质量进行注重，混凝土质量的提高能够从多个层面提高连梁的整体承载能力.从整体结构的角度来看，混凝土也有着十分密切的联系，而混凝土的质量如果出现问题，也会对整体结构造成十分严重的影响.

总而言之，对于高层建筑剪力墙连梁设计产生影响的因素是很多的，建筑需求、建筑高跨等都会对剪力墙结构连梁设计产生一定的影响，在对实际的设计工作进行开展的过程当中，应对“强剪弱弯”等原则进行坚持，从而使得高层建筑结构的稳定性能够得到有效的保证，防止结构发生损坏的情况，最后还需要对其他因素的影响进行考虑，保证剪力墙结构连梁设计的质量.

〔1〕顾尚平,王力芡.高层剪力墙结构连梁设计探析[J].有色金属设计,2017(01)：12-14.

〔2〕杨睿.刍议高层建筑剪力墙的连梁设计[J].山西建筑,2013(32)：23-25.

〔3〕严伟,王豪.高层建筑连梁设计及处理方法[J].四川建材,2012(01):19-21.

〔4〕李丹丹,曹勇.高层中连梁设计的一些问题探讨[J].辽宁建材,2011(06)：34-35.

〔5〕张晓刚,路福.浅析高层建筑结构中的连梁设计[J].赤峰学院学报(自然科学版),2010(02):49-51.

〔6〕郑文飞，等.斜拉桥水滴形主塔钢混结合段施工技术[J].河南科技学院学报(自然科学版)，2015（02）.

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