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
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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
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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.