蔣青松

（重慶惠庭都市建筑設計事務所 重慶市 渝北區(qū) 401120）

淺析建筑結構設計中的框架梁、次梁和連梁

蔣青松

（重慶惠庭都市建筑設計事務所 重慶市 渝北區(qū) 401120）

針對連梁、框架梁、次梁和基礎梁的構造和使用范圍，如果我們的設計人員不清楚這些梁的區(qū)別，導致設計違反建筑規(guī)范。筆者經(jīng)過幾年的實踐經(jīng)驗，現(xiàn)結合規(guī)范、標準圖集和構造手冊對這些梁加以簡單的分析說明，且重點討論高層剪力墻中連梁的設計和配筋計算。

高層結構；連梁；框架梁；次梁；基礎梁；構造；連梁計算

1 定義

1.1 連梁

是指兩端與剪力墻相連且跨高比小于5的梁。

1.2 框架梁

是指兩端與框架柱相連的梁，或者兩端與剪力墻相連但跨高比不小于5的梁。

1.3 次梁

次梁是指兩端搭在框架梁上的梁。

2 區(qū)別與聯(lián)系

2.1 聯(lián)系

一方面從概念設計的角度來說，在抗震時都希望首先在框架梁或連梁上出現(xiàn)塑性鉸而不是在框架柱或剪力墻上，即所謂“強柱弱梁”或“強墻弱連梁”；另一方面從構造的角度來說，兩者都必須滿足抗震的構造要求，具體說來框架梁和連梁的縱向鋼筋（包括梁底和梁頂?shù)匿摻睿┰阱^入支座時都必須滿足抗震的錨固長度的要求，對應于相同的抗震等級框架梁和連梁箍筋的直徑和加密區(qū)間距的要求是一樣的。

2.2 區(qū)別

（1）次梁梁頂鋼筋在支座的錨固長度為受拉錨固長度la，而框架梁的梁頂鋼筋在支座的錨固長度為抗震錨固長度laE。

（2）次梁梁底鋼筋在支座的錨固長度一般情況下為12d，而框架梁的梁底鋼筋在支座的錨固長度為抗震錨固長度laE。

（3）次梁的箍筋沒有最小直徑的要求、沒有加密區(qū)和非加密區(qū)的要求，只需滿足計算要求即可。而框架梁根據(jù)不同的抗震等級對箍筋的直徑和間距有不同的要求，不但要滿足計算要求，還要滿足構造要求。

（4）在平面表示法中，框架梁的編號為KL，次梁的編號為L。

（5）在次梁的平法表示中，對箍筋按加密區(qū)和非加密區(qū)來表示，如φ8@100/200等。

（6）當次梁為單跨簡支梁時，支座的負筋數(shù)量往往不滿足“混凝土規(guī)范”第10.2.6條的規(guī)定（第10.2.6條當梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應在支座區(qū)上部設置縱向構造鋼筋，其截面面積不應小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積的1/4，且不應少于兩根）。

（7）次梁是不宜搭在連梁上的，但是次梁是可以搭在框架梁上的。

（8）要求連梁的箍筋是全長加密而框架梁可以分為加密區(qū)和非加密區(qū)。

（9）綜上述，連梁、框架梁、次梁的區(qū)別可用表1來表示。

表1

3 基礎梁的計算方法

3.1 墻下基礎

可視承臺梁以上墻體為半無限平面彈性地基，基礎梁與墻體（半無限彈性體）共同變形，視基礎梁為樁頂荷載作用下的倒置彈性地基梁，按彈性理論求解基礎梁的反力，經(jīng)簡化后作為作用在基礎梁上的荷載，然后按普通連續(xù)梁計算內力。

3.2 對柱下條形基礎梁

可視為彈性地基梁計算，即將樁頂反力作為集中力作用在梁上，柱為梁的支座，按普通連續(xù)梁分析其內力，樁頂反力按彈性地基梁計算確定。對于以上兩種不同情況的基礎梁，在計算過程中，均曾視其為彈性地基梁，所不同者，墻下基礎梁視為倒置彈性地基梁，而柱下基礎梁則視為彈性地基梁。但應指出的是，現(xiàn)有觀點的以上處理方法，是與彈性地基梁的定義不符合的。

4 梁的工作和破壞機理

在風荷載和地震荷載作用下，墻肢產(chǎn)生彎曲變形，使梁產(chǎn)生轉角，從而使梁產(chǎn)生內力。同時梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內力和變形，對墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻梁在水平荷載作用下的破壞有兩種：脆性破壞（剪切破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。梁在發(fā)生脆性破壞時就喪失了承載能力，沿墻全高所有梁均發(fā)生剪切破壞時，各墻肢喪失了梁對它的約束作用，成為單片獨立墻。使結構側向剛度大大降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并且進一步增加△-P效應，最終導致結構倒塌。梁發(fā)生延性破壞時，梁端出現(xiàn)垂直裂縫，受拉區(qū)出現(xiàn)微裂縫，在地震作用下出現(xiàn)交叉裂縫，并形成塑性絞，結構剛度降低，變形加大，從而吸收大量的地震能量，同時通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳力，對墻肢起到一定約束作用，使剪力墻保持足夠剛度和強度。此過程梁起耗能作用，對減少墻肢內力、延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復作用下，裂縫會不斷發(fā)展，直至混凝土壓碎破壞。

5 抗震設計的建議

在墻肢和梁協(xié)同工作中，剪力墻應具有足夠的剛度和強度。在正常使用荷載和風荷載作用下，結構應處于彈性工作狀態(tài)，梁不應產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下，結構允許進入彈塑性狀態(tài)，梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)《抗規(guī)》要求，當建筑物遭受低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震影響時，一般不損壞或不需修復仍可使用；當遭受高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。因此，剪力墻設計應保證不發(fā)生剪切破壞，也就是要求墻肢和梁設計符合強剪弱彎的原則，同時要求梁屈服要早于墻肢屈服，且要求墻肢和梁具有良好的延性。因此在實際工程中要使梁設計滿足強剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個方面：

5.1 梁剛度折減

由于跨高比小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下內力大，梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減弱，內力重分布。因此在開始進行結構整體計算時，須對梁剛度進行折減。根據(jù)《高規(guī)》第5.2.1條規(guī)定：“高層建筑結構地震作用效應計算時，可對剪力墻梁剛度予以折減，折減系數(shù)不宜小于0.5?！币话阍趯嶋H設計中我們在0.55～1.0之間取值，以符合截面設計的要求。

5.2 增加跨高比

在梁設計中，剛度折減后，仍可能發(fā)生梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不滿足的情況，此時可以增加洞口寬度，以減少梁剛度。減小結構整體剛度，也就減少了地震作用影響，使梁承載力有可能不超限。如果只是部分梁超筋或超限，則可采取調整梁內力來解決，調整幅度不宜大于20%。

5.3 增加剪力墻厚度

增加剪力墻厚度，一方面結構整體剛度加大，地震作用力增加，另一方面梁受剪承載力與寬度增加成正比。由于該片墻厚增加，地震作用力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使梁受剪承載力不超限。

5.4 提高混凝土等級

混凝土等級提高后，結構地震作用影響增加的比例遠小于混凝土受剪承載力提高的比例，有可能使梁受剪承載力不超限。上述各種措施中，在能滿足整體剛度的情況下，可先采用剛度折減，如仍超限可采用其余各種措施。

6 結語

綜上所知，其實連梁、框架梁、次梁的構造和使用范圍都是很明確，我們的設計人員應結合規(guī)范、標準圖集和構造手冊認真區(qū)分，恰當使用。同時，高層建筑剪力墻連梁的設計受很多因素的制約。連梁的內力和剪力墻的多少、每片剪力墻的水平力大小、連梁的剛度、與之相連的墻肢剛度等都有關。因此在設計時要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調，以取得比較理想的結果。

[1]《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）（第一版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）（第一版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）（第一版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2011）（第一版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖》（11G101-1）（第一版）[M].北京：中國計劃出版社，2011.

TU375.4

A

1673-0038（2015）37-0030-02

2015-8-13

蔣青松（1986-），男，助理工程師，大學本科，從事建筑結構設計工作。