论高层建筑剪力墙结构的连梁设计

徐思燕

摘 要：在高层建筑剪力墙构造与框架中，连接墙肢和墙肢，墙肢和框架柱的梁称为连梁。在高层建筑中连梁剪力墙关键是起着连接支撑的功能，相对建筑截面相对大，跨越度相对小。高层建筑水平受力大时，连梁的内力支撑变大，连梁容易受到破坏，因此高层建筑对连梁的刚度要求非常高。本文主要分析了高层建筑剪力墙的连梁设计 。

关键词：高层建筑；剪力墙；连梁设计

1 引言

高层建筑的中心结构之一是剪力墙结构，剪力墙结构的连接墙体部分是连梁。其高度宽度比较大，其承载能力要求相对高。一般在风荷载与地震荷载状况下，剪力墙的内力作用常常非常大，因此剪力墙的抗震抗风能力也是设计的核心。相关剪力墙构造中连梁的设计，需要考虑许多原因的影响，连梁设计的合理性，将直接影响到剪力墙的安全功能，所以怎样合理科学的设计连梁构造，需要实施系统的分析研究。

2 在剪力墙结构中连梁的作用

剪力墙中的连梁一般梁高相对大，却比较小的跨度，在高层建筑中使用剪力墙结构，连梁小于2.5的跨高比，有时甚至接近1。这种连梁的受力功能跟垂直荷载下的深梁不同，在水平荷载下其和墙肢互相作用，形成的约束弯矩与剪力在梁的两端相反的方向而且相对大，也许会让梁形成相对大的剪切变形，让其发生斜裂缝；同时，在高层建筑中，因为连梁两端墙肢的不均匀压缩，也会让连梁形成内力。在构造设计中，就算使用在连梁中部开水平缝；增加剪力墙洞口宽度；对部分内力太大的连梁实施调整；在内力与位移计算梁的刚度降低，使连梁措施的内在力量降低，是让梁的截面设计根据和有关的要求特别困难。

相对理想的剪力墙极限状态应是：第一次发生在某层连梁两端产生塑性铰，之后渐渐扩展，直至连梁两端壁底前塑性，塑性铰的发生，而其他部分的壁保持弹性，这样对最大限度地发挥构造抗震能力作用明，所以，在设计的剪力墙构造中，增加连梁的延展性是重点，要让其在理想的机构中满足需要，同时，使墙肢底部的承载能力有效的增加，并对这处的混凝土截面实施足够的约束。

3 连梁的受力机理及破坏形式

水平荷载作用时，墙肢形成弯曲变形，让连梁端部形成转角，从而让连梁形成内力，同时连梁端部的剪力、弯矩与轴力又反过来使墙肢的内力与变形减小了，对墙肢起到一定的限制作用，使墙肢的受力状态得到了改善。

在地震作用下，连梁也许会由于承载力超限而破坏。连梁破坏有2种状况：首先是脆性破坏就是剪切破坏；其次是延性破坏，就是弯曲破坏。弯曲破坏又能分为弯曲滑移型破坏与弯曲剪切破坏。剪切破坏是一种突然出现而没有预先警告的破坏方式，连梁出现剪切破坏就使抗剪与抗压能力丧失了。假如沿墙高的所有连梁都产生了剪切破坏，各墙肢就成为了单片悬臂墙，造成降低了墙肢的侧向刚度，加大变形，增加弯矩，最后威胁到结构的安全。

4 有关高层建筑中剪力墙连梁设计的几点建议

4.1 对连梁刚度折减

我们知道连梁的跨高比不大，而受到墙肢刚度相对大等因素的影响，连梁的内力相对大，从而容易造成梁端发生裂缝，内力实施重新分布，所以在对结构实施内力计算时，需要对连梁刚度实施折减。依据《高层建筑混凝土结构技术规程》中的条款规定“在内力和位移计算中，抗震设计的框架—剪力墙或剪力墙构造中的连梁刚度能给予折减，不能小于0.5”的折减系数。

4.2 加连梁跨度减少高度

在设计连梁中，刚度折减后，依然也许会出现连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的状况，这时能够增加洞口的宽度，以让连梁刚度减少。使结构的整体刚度减少了，也就使地震作用的影响减少了，让连梁的承载力有可能不超限。假如只是一些连梁超筋或超限，则能使用调整连梁内力来解决。不能大于20%的调整幅度，而且连梁一定满足“强剪弱弯”的要求。

4.3 连梁的内力调幅

把连梁弯矩和剪力实施塑性调幅，以使剪力设计值降低。塑性调幅能使用2种方法，首先是在计算内力前实施折减连梁刚度，其次是在计算内力以后，把连梁弯矩与剪力组合值乘以折减系数。两种方法的效果都是使连梁内力与配筋减小。然而在计算结构中已对连梁实施了刚度折减的连梁，其调幅区域要限制或不再进行调整。当一些连梁降低弯矩设计值后，要相应提高其余位置连梁与墙肢的弯矩设计值。不管使用哪种方法，连梁调整后的弯矩、剪力设计值不能低于应用情况的值，也不能低于比设防烈度低一度的地震组合所得的弯矩设计值，以避免在正常应用条件下或相对小的地震作用下连梁发生裂缝。

4.4 连梁超限、超筋

（1）加大洞口宽度，增加连梁的跨度。（2）降低连梁刚度，考虑在水平力作用下，连梁因为开裂而降低刚度，所以在实施弹性内力分析时，连梁刚度合理的降低。连梁6、7度的刚度折减系数时能取0.7，8、9度时能取0.5，并不能小于0.5，以确保连梁承受竖向荷载的能力。降低连梁刚度，内力转移到墙体上，然而要注意折减系数不能小于在平时应用荷载作用下的内力，也就是说在竖向荷载与风荷载功能下的内力，尤其是风荷载相对大的区域。不然平时连梁也许会开裂，影响正常应用，在這种状况下，我们能够考虑不折减连梁刚度，并依照设防烈度6度的状况实施验算。（3）墙体厚度的增加，也就是增加连梁的宽度，而增加墙厚所形成的地震力不依照墙厚比例分配给墙体，而是小于这个比例，因此承载力不超限。（4）提升混凝土强度等级，混凝土等级和结构抗剪强度相关，提升混凝土的等级能够使结构的抗剪强度提高，增加弹性模量，所以能够避免连梁超限。（5））设置成双连梁，使用在连梁中部设置水平缝的方法，把整个截面高度的连梁分割成2个截面高度一样的小截面连梁，就是连梁依照抗剪截面相等的原则等效。等效后宽度为小截面连梁宽度2倍，相等的高度和小截面连梁。（6）处理连梁的铰接。当连梁的破坏不会直接影响到承受竖向荷载时，把连梁两端依照铰接处理，在大震下，连梁终止工作，重新分配独立墙肢的内力，因此依照第二次多遇地震作用下独立墙肢的构造内力分析，墙肢依照两次计算所得的相对大内力实施配筋设计，确保墙体安全。

5 高层建筑剪力墙的连梁设计注意事项

5.1 严格遵循国家的有关规范

在高层建筑中剪力墙和连梁的关键作用需要严格遵循国家的《建筑抗震设计规范》等规定的有关技术指标等，对剪力墙与连梁的弹性与刚度的设计，需要运用国家认可的数学模型在计算机流程中严格验算，确保数据的区域符合国家的每一项标准。

5.2 连梁的跨度与高度要满足设计要求

连梁具体作用的发挥依赖高度与跨度的设计，设计中使用减小连梁的高度与提升连梁的跨度形式保证连梁在剪力墙结构中发挥作用效果，调整的范围根据国家的行业规范不能超过20%，放置破坏剪力墙结构的状况产生。

6 结语

总体而言，高层建筑剪力墙结构中的连梁设计，制约原因常常有非常多。所以，在设计中要依据“强墙弱梁”的设计原则，同时，依照“强剪弱弯”的设计连梁，以防止结构损伤的产生。之后考虑其他原因，为了达到理想的结果。

参考文献：

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