駱欽杰

浙江中成建工集團(tuán)有限公司

淺談高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)

駱欽杰

浙江中成建工集團(tuán)有限公司

隨著我國(guó)生產(chǎn)水平的不斷提升，建筑量與體積也在不斷的上升，作為城市的主要建筑形式，高層建設(shè)的穩(wěn)固性與耐久度被人們逐漸的重視起來(lái)。而在高層建筑當(dāng)中，剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁設(shè)計(jì)是十分重要的一個(gè)方面。本文對(duì)于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析研究。

高層建筑；剪力墻；連梁

1 前言

為了保證高層建筑的質(zhì)量合格，設(shè)計(jì)師們都會(huì)在其內(nèi)部設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)，其中連梁的設(shè)計(jì)滿足了高層建筑的抗震性以及經(jīng)濟(jì)性，可謂意義重大。

2 連梁在剪力墻中的作用以及在地震下的破壞形式

2.1 連梁在剪力墻中的作用

合格的建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)時(shí)，保證連梁連接的兩側(cè)墻體存在塑性膠體，利用其塑性緩解部分內(nèi)力。并且，理想狀態(tài)的連接梁應(yīng)當(dāng)有一定的延展性，以滿足建筑自身結(jié)構(gòu)的需求。對(duì)于剪切墻，于墻底部進(jìn)行合理設(shè)計(jì)承擔(dān)部分建筑荷載也是保證高層建筑穩(wěn)定性的有效手段之一，這是連梁在剪力墻當(dāng)中的作用，其能夠?qū)炷恋慕孛娈a(chǎn)生有效的約束力，幫助提升剪力墻的作用。

2.2 墻體的剪切破壞

所謂剪力墻的剪切破壞，首先是由于剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁部分受力，然后連梁與墻體之間出現(xiàn)剪切力的傳遞，平時(shí)狀況下如果不出現(xiàn)意外狀況，這種力的相互作用能夠維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)地震等狀況，會(huì)使得建筑內(nèi)部的力出現(xiàn)急劇快速的傳遞，連梁受力反向與受力力度都會(huì)發(fā)生變化，本來(lái)維持穩(wěn)定的狀態(tài)被破壞，墻體所受的剪切力加大，使得剪力墻的承載能力下降，其可能會(huì)出現(xiàn)裂痕，受力嚴(yán)重時(shí)裂痕擴(kuò)大導(dǎo)致剪力墻崩塌。國(guó)家針對(duì)這種現(xiàn)象做出相應(yīng)的規(guī)定，限制了剪力墻的截面剪壓比，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，在最大程度上降低外力干擾導(dǎo)致的剪力墻塌陷。這種破壞是在連梁受損前發(fā)生的，因此叫做墻體的剪切破壞。

2.3 連梁的剪切破壞與彎曲破壞

一旦剪力墻中的連梁遭到破壞，就會(huì)使得剪力墻的承重能力下降。因此，若想要保證剪力墻的穩(wěn)定，首先要保證連梁不受破壞。在高層建筑當(dāng)中，連梁所受到的破壞有兩種形式，一是剪切破壞，二是彎曲破壞。連梁的剪切破壞對(duì)于剪力墻的影響是最為嚴(yán)重的，這種破壞會(huì)使得剪力墻失去其自身的承重功能，無(wú)法進(jìn)行有效的重力承載作用。連梁出現(xiàn)彎曲破壞的現(xiàn)象時(shí)，墻體出現(xiàn)裂隙的幾率便會(huì)增加，地震造成的建筑晃動(dòng)使得裂隙進(jìn)一步加大，導(dǎo)致剪力墻對(duì)建筑的承載力與約束力逐漸喪失。這種影響對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)是一種延時(shí)性的破壞，也許一次的破壞會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裂痕，墻體變彎，隨著時(shí)間的推移，這種損害逐漸加大，直至連梁與剪力墻的完全破壞。連梁的破壞在剪切墻破壞之后發(fā)生，其剪切與彎曲受損都會(huì)促使剪切墻出現(xiàn)損壞，進(jìn)而導(dǎo)致建筑整體的安全性與穩(wěn)定性。

3 連梁抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 跨高比的控制與內(nèi)部鋼筋的作用形式

所謂的跨高比，即連梁的跨度與其高度的比值，這種比值的大小決定著連梁的變形能力。如果連梁的變形能力較好，在發(fā)生地震時(shí)，力的作用就難以導(dǎo)致連梁出現(xiàn)裂痕。一旦連梁的變形能力較差，再出現(xiàn)受力情況變化的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致連梁的破壞，使得剪力墻失去其自身的作用。這個(gè)比值有一定的規(guī)定，一般情況下，跨高比的數(shù)值大于2的時(shí)候，該連梁的抗形變能力較好。且可以在連梁上添加水平縫，幫助提升其形變能力。內(nèi)部鋼筋由于自身的材料特性具有較好的變形性能，能夠有效的增加連梁的變形程度。但是，如果配置過(guò)多的鋼筋，則會(huì)適得其反，導(dǎo)致連梁的彎曲性能下降。因此，在進(jìn)行板內(nèi)鋼筋配置時(shí)，需要合理分布，充分運(yùn)用傳統(tǒng)的連梁側(cè)面面積對(duì)稱(chēng)方法?？梢哉f(shuō)，解決跨高比問(wèn)題與內(nèi)部鋼筋的配置問(wèn)題是解決連梁抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題首要目標(biāo)。

3.2 連梁配筋率以及剛度折減

連梁的配筋率與上述提及的翼緣板內(nèi)設(shè)置鋼筋有一定的聯(lián)系。由于鋼筋自身特性的影響，使得部分設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻連梁配筋設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能多的配置鋼筋，然而這種鋼筋配置使得剪力墻的形變能力下降，不利于抵抗外力的影響，而且在進(jìn)行鋼筋配置時(shí)，浪費(fèi)了較多的人力以及財(cái)力。鋼筋的配置率要依據(jù)墻體的橫截面積來(lái)進(jìn)行確定，按減壓比確定的數(shù)量安裝鋼筋。由于墻體的剛度相比較于連梁還說(shuō)相對(duì)較差，這種情況需要進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算才能在一定的程度上進(jìn)行緩解，減緩水平作用力下的內(nèi)力。在剪力墻的整體計(jì)算當(dāng)中，要對(duì)其剛度進(jìn)行科學(xué)的折減。經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算后的設(shè)計(jì)可以使剪力墻與連梁的整體剛度有效的下降，保證建筑的穩(wěn)固性與承力性。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行剛度折減計(jì)算時(shí)，其系數(shù)不可小于0.5，否則易出現(xiàn)裂痕以及其他的不良現(xiàn)象。連梁的配筋率問(wèn)題與剛度折減問(wèn)題的有效解決可以幫助提升剪力墻與連梁的穩(wěn)固性，延長(zhǎng)高層建筑的壽命與使用期限。只有連梁的彎曲性得到有效的提升，剪力墻的彎曲性才會(huì)有所提高。

3.3 其他問(wèn)題與解決方式

對(duì)于剪力墻的其他調(diào)整，包括塑性調(diào)幅，增加剪力墻的厚度，個(gè)別連梁的多道設(shè)防以及構(gòu)造措施。在塑性調(diào)幅中，對(duì)剪力墻的連梁進(jìn)行剪力與彎度的塑性調(diào)幅，將其能夠承載的剪力設(shè)計(jì)的比一般情況要更高，給連梁一定的緩沖空間，減少連梁的開(kāi)裂情況，增加剪力墻的穩(wěn)定性。增加剪力墻的厚度也能增加其承載能力，這并不是因?yàn)閴w的體積增大而導(dǎo)致的，所謂增加剪力墻厚度，便是增加了墻體的橫截面積，有利于鋼筋的配置。個(gè)別連梁的多道設(shè)防就是對(duì)剪力墻進(jìn)行多種手段的防裂措施，防治其在地震中開(kāi)裂，通常的防線設(shè)置依舊是配筋。構(gòu)造措施中，主要是設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)建筑形式時(shí)，依據(jù)連梁的跨高比，墻體的橫截面積進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使其對(duì)力度的承載能力加大。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)出發(fā)，首先在連梁在剪力墻中的作用以及在地震下的破壞形式展開(kāi)分析，包括連梁在剪力墻中的作用，墻體的剪切破壞以及連梁的剪切破壞與彎曲破壞，之后對(duì)于連梁抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，涉及到跨高比的控制與內(nèi)部鋼筋的作用形式，連梁配筋率以及剛度折減與其他問(wèn)題的一些問(wèn)題，從而為我國(guó)的高層建筑當(dāng)中的剪力墻的連梁設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展。

[1]陳永生,高層剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的設(shè)計(jì)與分析[J].商品與質(zhì)量，2013.

[2]羅素玲,高層剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的設(shè)計(jì)與分析[J].新材料新裝飾,2014.