高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理策略

韩晶

【摘要】对于高层建筑来说，剪力墙结构的破坏是比较严重的问题，不管延性破坏，又或者是脆性破坏，均会造成裂缝的出现，如果发生地震，很容易造成结构倒塌，做好剪力墙结构设计以及超筋处理具有重要的意义。本文主要分析了高层建筑剪力墙的连粱设计且分析了连梁超筋处理策略。

【关键词】高层建筑;剪力墙结构;连梁设计;超筋处理

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.097

随着高层建筑的不断建设，在结构设计中对剪力墙结构连梁的设计工作提出了较高的要求，这种结构也逐渐显露了较多优势，不过，为了进一步提升高层建筑结构设计水平，需要做好超筋处理工作，充分掌握连梁破坏的根本原因，尽可能减小结构形变，根本上提升高层建筑的功能、价值等，为促进我国建筑行业发展奠定基础。

1、高层建筑剪力墙的连梁设计

对剪力墙结构连梁进行设计时，设计人员需要全面掌握抗震设计规范的相关要求，在地震等级较低时不会损坏，也不需要修复，可以保证建筑物的使用功能。因此，在连梁设计中，需要满足强剪弱弯的要求，使得墙肢、连梁的延性得到合理提升，一般可以采用构建结构模型的方式，在具体设计中可以从以下几方面着手：

第一，对混凝土等级进行合理提升。针对混凝土需要对其等级给予高度关注，根据实际情况提高混凝土等级，确保结构受到的地震所影响小于混凝土受剪承载力的影响，这样可以将连梁的受剪承载力控制在安全范围之内。

第二，连梁刚度的折减。（1）根据相关要求，对内力、位移进行计算时，可以对剪力墙结构、框架剪力墙的连梁刚度进行折减，折减系数控制在 0.5之内。对连梁刚度折减的原因：在侧向荷载影响下，一旦混凝土出现裂缝，将会导致刚度的下降。再加上地震的影响，连梁裂缝逐渐扩大，变形问题也越来越严重，刚度明显下降。随着刚度折减的增加，裂缝也就会越大。处于超载的状态下，遇到大风、高等级地震时，针对塑性铰需要提升连梁的延性，保证连梁满足强剪弱弯的相关要求。为了抵抗风荷载造成的位移，减少裂缝的发生概率，要将刚度折减系数控制在0.8。（2）抗震设计剪力墙结构连梁的弯矩和剪力，随其塑性可以适当调整，减少剪力设计值。不过，进行结构计算时，已经进行折减的刚度不需要进行调整。如果部分连梁低于弯矩设计值的情况下，需要增加其余部位的连梁、墙的弯矩。通常而言，在合理调整后，弯矩设计值应该低于调幅前的0.8倍、0.5倍。

第三，铰接处理。连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响，也就是说连梁不能作为次梁的支承梁情况下，假设该连梁遇到大震情况下遭到了破坏，将剪力墙看作独立墙肢，对其进行第二次地震产生的结构内力进行计算。在具有计算时，针对结构的计工作量，应该将连梁按照两端铰接梁进行计算。不过，设计人员掌握以下几点注意事项：（1）根据实际情况采取合理的构造方式，保证连梁能够有效约束剪力墙，防止独立墙肢的出现。在铰接处理中，要分析高等级地震下连梁对剪力墙的影响，使其依然可以发挥较好的约束作用。（2）所调整的连梁为地震影响下竖向荷载无明显变化的连梁，该连梁既不能作为次梁，也不能作为主梁的支承梁。（3）这种计算属于第二次计算，针对剪力墙开展包络设计。

2、连梁超筋处理策略

在某高层建筑，建筑高度为43.5m，主要功能为办公、商业，通过测量某连梁截面为250mm×600mm，所能承受的最大剪力为等于500kN，由于超过了相关规定，此时需要进行调整。

2.1高层建筑发生连梁超筋的相关原因

对于高层建筑物来说，随着高度的不断增加，其受到的风荷载影响以及地震影响比较大，这样会产生较大的内力，同时，连梁的两端连接墙肢部分发生挤压，从而使得这些梁的两端存在一定的偏差。连梁和墙肢接触时，往往会对其带来一定的约束，设计人员进行设计时应该对连梁的内力充分考虑，但是，根据实际现状来看，不管采取何种方式减小连梁的内力，往往不能够使得连梁的结果满足规定的标准。由于结构设计存在着相应的不合理之处，在很大程度上也会使得抵抗水平力的强度以及刚度效果不够满意，这样就会使得连梁所承受的竖向荷载性能受到影响。根据建筑物的实际情况来看，连梁比较容易出现超筋现象，常位于剪力墙结构中，在地面以上的1/3处的竖梁容易发生超筋问题。在这所建筑物中，在第4层左右往往会出现超筋问题，在水平结构中，如果墙肢减少后存在着较大的高差，这样就会发生超筋现象。

2.2连梁超筋处理

在剪力墙结构设计中，可以根据建筑物的实际情况进行调整，具体的方法包括以下几方面：第一，根据高规中的相关规定，将折减系数设置为0.7，此时出现了超筋问题，此时可以将折减系数调整为0.5。第二，对连梁的截面高度进行适当减少，剪力墙连梁发生刚度折减之后，往往会对正截面的受弯承载力造成影响，此时可以對连梁刚度进行减少，通过减少连梁截面积能够满足设计的相关要求，在超筋的影响下，墙肢两侧往往会吸收较大的地震力，此时要合理调整截面高度，以此避免超筋。第三，优化混凝土等级，在超筋处理过程中需要对混凝土的等级进行合理调整，根据建筑物的实际情况控制混凝土受剪承载力，这样能够有效抵抗地震的相关影响。混凝土等级对弹性模量的影响比较小，不能改变连梁的刚度，如果超筋比较严重的情况下，这种方法不能取得满意的效果。第四，增加剪力墙的厚度。在超筋处理中可以对立墙的厚度、截面积进行扩大，这样能够提升建筑物的结构刚度，在出现地震时能够使得连梁的内力与受剪承载力相适应。

结语：

综上所述，在水平力的影响下，高层建筑剪力墙结构体系所受到的影响较大，此时需要对连梁的内力给予高度关注。对结构体系进行科学设计，针对局部内力过大楼层，需要调整连梁，如果依然不能使得连梁满足相应的设计要求，这时要进行连梁设计，做好超筋处理，采取有效措施减少连梁内力。连梁是剪力墙结构体系的重要组成，针对各方面因素要协调处理，做好分析模型的构建工作，全面掌握出结构受力状态，从而取得满意的效果。

参考文献：

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[2]张海涛.钢筋混凝土剪力墙结构连梁超筋解决方法[J].甘肃科技纵横，2018，047（008）：62-64.

[3]陈永波.剪力墙连梁设计初探[J].福建建材，2020，No.228（04）：71-73.