摘要：对于剪力墙结构以及框架―剪力墙结构而言，它们的结构体系中两端均和剪力墙相互联系，并且剪力墙轴线之间的夹角在25°的范围内，对于一些跨高较小的钢筋混凝土梁，我们将其称之为连梁。我们需要明白，对于一端支撑在剪力墙上，另一端支撑在框架柱的梁，通常是不作为连梁而是作为普通梁进行考虑。高层建筑连梁功能主要分为受力作用和构造作用。对于前者而言，其主要充当各片墙在受沿墙长方向水平力产生的弯、剪作用时的联系、支撑功用，当墙产生水平力变形时，连梁受到剪切；而对于后者而言，把过于长的墙分为较为长度合适的数片墙肢。从受力方面来说，连梁对墙肢起约束和支撑作用，如果连梁设计出现问题，势必会影响到剪力墙的受力，而剪力墙是高层房屋的主要抗侧力结构单元。因此应该要重视连梁的设计。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；连梁设计
1 连梁在剪力墙结构中的作用
剪力墙中的连梁通常梁高较大，跨度却相对较小，剪力墙结构在高层民用建筑中采用，连梁跨高比小于2.5，有时甚至接近1。这种连梁的受力性能不同于垂直荷载下的深梁，在水平荷载下其与墙肢相互作用，产生的约束弯矩和剪力在梁的两端方向相反且力较大，可能会使梁产生较大的剪切变形，使之出现斜裂缝；同时，在高层建筑中，由于连梁两端墙肢的不均匀压缩，也会使连梁产生内力。在结构设计中，即使采取在连梁中部开水平缝；剪力墙洞口宽度增加；对局部内力过大的连梁进行调整；在内力和位移计算梁的刚度降低，降低连梁措施的内在力量，是使梁的截面设计依据与相关的要求非常困难。
较理想的剪力墙极限状态应是：第一次出现在某层连梁两端出现塑性铰，然后逐渐扩展，直到连梁两端壁底前塑性，塑性铰的出现，而其他部分的壁保持弹性，这样对最大限度地发挥结构抗震能力作用明显。因此，在设计的剪力墙结构中，增加连梁的延展性是关键，应使其在理想的机构中满足需要，同时，有效增加墙肢底部的承载能力，并对该处的混凝土截面进行足够的约束。
2 连梁的受力原理及破坏机理
在剪力墙结构和框架―剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小，截面高，与连梁相连的墙体刚度大等特点。因此连梁在风荷载和水平地震荷载作用下，内力往往很大。
在风荷载和地震荷载作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形，对墙肢起到了一定的约束作用，改善了墙肢的受力状态。
高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种，即脆性破坏（剪切破坏）和延性破坏（弯曲破坏）。连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立梁。这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并且进一步增加P―Δ效应（竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩），并最终可能导致结构的倒塌。
连梁在发生延性破坏时，梁端会出现垂直裂缝，受拉区会出现微裂缝，在地震作用下会出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下，连梁的裂缝会不断发展、加宽，直到混凝土受压破坏。因此，在设计高层建筑剪力墙时，必须十分注意保证连梁的延性要求。
3 高层建筑剪力墙连梁设计的模型
高层建筑剪力墙连梁设计中的数据计算，需要依靠相关的模型，确保连梁数据的准确性。连梁设计数据对高层建筑剪力墙施工的影响比较大，尤其是受力与配筋方面，深化连梁模型的应用，保障连梁设计数据的优质性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆连梁模型设计时，需要采取有限元分析的方法，规划连梁的设计模块，单元模块中的内容越细，越有利于结果的准确性，实际模型构建中，单元模块具有一定的局限性，主要是连梁跨度引起的，此时应该重新划分单元，确保其足够精细，便于规避连梁模型中的计算误差。
连梁模型中，通过PKPM软件完成连梁设计，根据连梁模型中的参数，有效的处理数据计算。跨高对连梁模型的影响比较大，决定了连梁模型的数值。例如：当跨高>5时，可按照框架梁计算；跨高<2.5时，按照壳元计算；跨高在2.5-5范围中，需要以剪力墙连梁的实际情况计算。跨高是连梁模型中应该重点考虑的一项因素，其变形占比较高，容易引起变形，因此在连梁模型中，将跨高做为主要参数，促使连梁模型能够满足高层建筑剪力墙连梁设计的实际需求，确保高层建筑的安全与稳固。
4 连梁设计的建议
4.1 对连梁刚度折减
通过前述分析知道连梁的跨高比不大，而受到墙肢刚度较大等原因的影响，连梁的内力较大，从而容易导致梁端出现裂缝，内力进行重新分布，故而在对结构进行内力计算时，需要对连梁刚度进行折减。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》中的条款规定“在内力与位移计算中，抗震设计的框架—剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减，折减系数不宜小于0.5”。
4.2 增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度
对于剪力墙结构洞口宽度的增加，换言之就是增加连梁跨度，以此来减小连梁的刚度，进而减小地震对于剪力墙结构的影响程度，防止连梁超限。
4.3 增加剪力墙的厚度
对于剪力墙结构厚度的增加，换言之就是增加连梁的截面宽度。因此结构整体的刚度增强，剪力墙内部所受的地震作用产生的内力，将不再按照厚度增加的比例进行分配，同样防止连梁超限。
4.4 提高混凝土等级
混凝土等级与结构抗剪强度有关，提高混凝土的等级可以提高结构的抗剪强度，增加弹性模量，因此可以防止连梁超限。
4.5 采用新型连梁结构
通过近些年来的努力研究，不少学者提出了新型的连梁结构，比如前述的传统斜对角交叉配筋结构体系，这种连梁形式的受力性能较好，延性较大，但是钢筋用量较大、施工成本与难度可想而知；菱形配筋结构体系，这种连梁形式受力性能也较好，缺点和传统连梁结构一样，施工成本较高、难度较大、技术要求较高；菱形斜筋钢筋结构体系，该形式下钢筋在连梁内交叉分布较均匀，具有很好的延性；新型组合连梁结构体系，该形式与传统连梁结构形式相比，自重降低，轴力减小，而且可以很方便的安装摩擦耗能阻尼控制装置，提高结构的抗震性能。
5 结束语
综上所述，高层建筑剪力墙结构中的连梁设计，制约因素往往很多。如结构平面剪力墙的布置形式、剪力墙结构的整体抗侧力刚度、与连梁相连的墙体侧向刚度、连梁的跨高比、连梁的混凝土强度等级等因素都有关系。在结构设计过程中，应充分理解、分析、总结各个因素产生的原因和导致的结果。要综合考虑，统一协调各因素，使连梁布置合理，在结构非弹性变形阶段，连梁首先屈服，避免剪力墙在弯曲屈服前出现剪切破坏，保证连梁达到强剪弱弯的设计理念。
参考文献：
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[4]张月猛；刘洪萍.浅析剪力墙连梁在高层建筑中的设计方法[J].民营科技.2010（05）
论文作者:岳伟领
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：结构论文; 剪力墙论文; 内力论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 模型论文; 《基层建设》2019年第16期论文;