浅谈剪力墙结构中的连梁设计

赵健

摘要：本文介绍了连梁（两端与剪力墙在平面内相连的梁）的定义、受力机理，给出了连梁的设计建议，及连梁抗剪、配筋等超限的解决措施，供设计人员参考。

关键词：连梁;剪力墙结构;延性

在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢，在墙肢平面内相连的梁称之为连梁。连梁一般具有如下特点：跨度短、截面高，而与连梁相连的剪力墙刚度又很大等。一般在风荷载和地震水平力作用下，连梁的内力常常很大。在进行位移计算时，连梁刚度一般不折减，但在内力计算，如配筋计算中，一般对连梁进行刚度折减。连梁是与剪力墙连为一体，使两端剪力墙连为一体受力的构件。

一般情况下，连梁可根据跨高比（ln/hb）分为深连梁（ln/hb≤1.5）、强连梁（1.5

一、连梁的受力机理

剪力墙连梁是主要的抗震耗能构件。连梁与框架梁一样，既承受由楼面传来的竖向荷载与风荷载或地震作用的水平荷载，但与框架梁不同的是，竖向荷载对连梁的破坏形态仅起次要作用，当剪力墙在风、地震等水平荷载作用下，墙肢产生侧移、发生弯曲变形时，连梁由于受到两端墙肢的约束而产生相应的弯矩及剪力，反过来连梁对两端的墙肢的约束作用减小了墙肢的内力和变形。剪力墙弯曲变形越大，在连梁内产生的内力就越大。在高层建筑中，一般中间楼层的层间位移角较大，这些楼层的连梁内力一般比较大。而连梁的刚度越大，则受到的约束作用就越强，产生的约束弯矩及剪力也越大。在地震荷载反复作用下，连梁两端会产生斜裂缝，产生塑性铰，使结构刚度减弱，变形增大，从而吸收大量的地震能量。连梁两端的塑性铰还会继续传递弯矩和剪力，对墙肢还有一定的约束效果，使剪力墙能够维持够多的刚度和强度。在这个过程中，连梁起到了耗能效果，降低了墙肢的内力，减慢了墙肢的屈服，使得结构具有良好的抗震性能。

二、连梁的设计建议

剪力墙与连梁共同受力，应该具有足够的刚度和强度。剪力墙墙肢和连梁的设计应以强剪弱弯为原则，设计时同时按强墙肢弱连梁为原则，并要求墙肢和连梁具有良好的延性[3]，大部分或全部的连梁破坏应优先于墙肢，这就需要对连梁进行内力调整，内力调整一般包含两个方向，一个是内力调幅，直接降低连梁的内力设计值，另一个是连梁刚度折减，从而减少连梁的内力。

连梁做为剪力墙抗震中的第一道防线，地震时是允许破坏的，但是也需要能够承受足够的竖向荷载，即在正常使用荷载（包括在小震作用下），连梁都要处于弹性状态;但连梁也不能产生过大的刚度，若刚度太大，则地震力越大，不利于保证剪力墙的延性的，对整体结构不利，应使连梁在中震作用下会局部出现塑性铰。

剪力墙结构的连梁应采用合理的截面尺寸，具有恰当的承载力、刚度和延性，并具有较好的经济性，剪力墙的跨高比宜取2.5～5。连梁的抗震等级及混凝土强度等级同剪力墙。在计算模型中，剪力墙中连梁一般按开洞计算。

三、连梁超限的处理办法

首先复核结构的抗侧刚度及结构布置是否合理。结构整体应具有足够的刚度，抗侧力结构构件的布置宜均匀对称，两个正交方向的刚度宜接近;选用较高的混凝土强度等级，一般普通结构可用到C60;加大連梁的跨高比，即降低连梁高度或加大连梁跨度，会明显降低连梁及结构的刚度，从而减小连梁受力，相应增大剪力墙肢的受力。当连梁内力的降低幅度大于连梁承载力的降低幅度时，使得连梁的截面剪压比及斜截面抗剪承载力能够满足规范要求;增设剪力墙扶壁柱，是连梁宽度相应增加，此时连梁受剪承载力加大，使连梁不超限[4];采用设缝双连梁，将连梁在梁高方向分成跨高比较大的双梁，从而降低了连梁的刚度，减小了连梁的弯矩和剪力，使连梁的延性增强，构造上，水平缝处留模板或泡沫隔开上下梁即可，上下梁之间一般留20mm缝;对有地震作用效应组合工况，均可考虑连梁刚度折减，由于连梁刚度本身就很大，“能者多劳”，连梁在地震时会吸引很多的能量，为了不让其他构件先于连梁破坏，就需要对连梁进行刚度折减，但折减系数不宜小于0.5，以保证连梁承受竖向荷载能力，对于重力荷载、风荷载作用计算应不考虑连梁刚度折减[1];连梁中设置对角斜筋、交叉配筋或对角暗撑;当竖向荷载对连梁不起控制作用时，可考虑该连梁在大震下破坏，对剪力墙按单独墙肢进行第二次小震作用下的结构计算分析[5]，单独墙肢和其他连梁按照两次计算的较大值进行包络设计。实际工程设计时，可将连梁按两端定义铰接（应注意强连梁的情况，实际铰接难以采用）梁计算。

四、其它注意事项

一般情况下，连梁不应作为楼面梁的支座。因为连梁做为第一道防线，地震作用的时候是允许破坏的，一旦连梁失效，搭在连梁上面的楼面梁及楼板就会相应破坏。若有楼面梁搭在连梁上，导致其承受较大重力荷载，会产生以下的不利因素：一方面楼面梁端部达不到一定刚度要求，连梁无法全部抵抗平面外弯矩;另一方面因连梁本来剪切应力就很大大，在增加楼面梁传来的内力会使连梁出现更大的剪切斜裂缝;而且连梁作为耗能构件，在地震作用下会首先开裂甚至破坏，从而，楼面梁失去支撑作用而相应破坏。因此在实际项目中应避免连梁做为其他楼面梁的支座。

当确实无条件避免时，则必须要保证连梁能够承受楼面梁带来的不利作用，一般应采取如下措施：考虑超限的连梁退出抗震（连梁两端简支）、剪力墙按独立墙肢复核。连梁应有足够的抗剪、抗剪能力;连梁中应设置钢板或型钢，确保满足抗剪要求。

五、结语：

剪力墙连梁的设计经常受到很多因素的影响。本文介绍了连梁的受力机理、设计建议、超限的处理办法及其他的一些注意事项，因此，剪力墙连梁设计时，需要设计人员从理论到实际，不断的分析、总结经验的基础上才能做出合理的设计。

参考文献：

[1] JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2] 中国建筑设计研究院有限公司，结构设计统一措施[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2018.

[3] 李奎明， 孙春毅， 李杰. 高性能混凝土双连梁短肢剪力墙试验研究[J]. 地震工程与工程振动， 2006， 26（3）：121-123.

[4]林雪. 高层建筑连梁设计探讨[J]. 福建建筑，2015（9）：49-51.

[5]朱炳寅. 混凝土剪力墙连梁的设计计算及超筋处理[J].建筑结构.技术通讯，2007，1～2.