摘要：高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。连梁的内力和剪力墙的多少、每片剪力墙的水平力大小、连梁的刚度、与之相连的墙肢刚度等都有关。因此在设计时，问题是比较复杂的，设计时要把互相制约的因素统一协调，以取得比较理想的结果。在高层建筑中，剪力墙结构应用非常广泛，本文就高层剪力墙结构中的连梁设计及配筋计算等问题进行了探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙；连梁设计；配筋
1 剪力墙连梁概念
由于钢筋混凝土剪力墙抗侧及抗扭刚度大，地震作用下变形小、承载能力大，成为高层建筑钢筋混凝土结构的主要抗侧力结构构件。连梁与一般形式的普通梁的有区别，它不仅是单纯的受力构件，它还能在墙与墙或墙与框架柱之间通过它的连接相互传力，使两个相离的构件能整体工作。
2 设计的建议
在墙肢和连梁的协同工作中，剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下，结构应该处于弹性工作状态，连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下，结构允许进入弹塑性状态，连梁可以产生塑性铰。根据抗震设计规范总则的要求，建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不损坏或不需修复仍可使用，当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面：
2.1 关于连梁刚度的折减
连梁由于跨高比小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减弱，内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中规定：“在内力与位移计算中，所有构件均可采用弹性刚度，在框架―剪力墙结构中，连梁的刚度可予以折减，折减系数不应小于0.55。”一般在实际设计中我们在0.55―1之间取值，以符合截面设计的要求.
2.2 加连梁跨度减少高度
在连梁设计中，刚度折减后，仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况，这时可以增加洞口的宽度，以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度，也就减少了地震作用的影响，使连梁的承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限，则可采取调整连梁内力来解决。调整的幅度不宜大于20%，且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。
2.3 增加剪力墙厚度
亦即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后，地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.4 提高混凝土等级
混凝土等级提高后，结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例，有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.5 对连梁进行塑性调幅
连梁的塑性调幅可采用两种方法，一是在内力计算前就将连梁的刚度进行折减，见上述2.1；二是在内力计算之后，将连梁的弯矩和剪力组合乘以折减系数。两种方法的效果都是减少连梁的内力和配筋。在一般情况下，可掌握调幅后的弯矩不小于调幅前按刚度不折减计算的弯矩（完全弹性）的80%（6~7度）和50%（8~9度），并不小于风荷载作用下的连梁弯矩。需注意，是否“超限”，必须用弯矩调幅后对应的剪力进行验算。
2.6 对连梁铰接处理
对承受竖向荷载无明显影响的连梁，可假定连梁在大震下剪切破坏，不再能约束墙肢，因此可考虑连梁不参与工作，而按独立墙肢进行第二次结构内力分析，它相当于剪力墙的第二道防线，这种情况往往使墙肢的内力和配筋加大，可保证墙肢的安全。第二道防线的计算没有连梁的约束，位移会加大，但是大震作用下就不必按小震作用要求限制其位移。
2.7 地震区高层建筑的剪力墙连梁按“强剪弱弯”的要求，配置相应的纵向钢筋
如果不能保证连梁在大震时的延性要求，应重新计算整个结构，必要时调整结构布置，使连梁的承载力符合要求。
上述各种措施中，在能满足整体刚度的情况下，可先采用刚度折减，如仍超限可采用其余各种措施。注意内力计算时已经按规定降低了刚度的连梁，其弯矩值不宜再塑性调幅，或限制再调幅范围。
3 连梁的配筋计算
3.1 根据《钢筋混凝士高层建筑结构设计和施工规程》>在连梁设计方面，对于连梁非抗震设计，抗震设计时跨高比大于2.5及小于2.5两种情况，在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定。
3.1.1 非抗震设计 连梁的截面尺寸要求：
连梁的斜截面受剪承载力：
3.1.2 抗震设计：①连梁跨高比大于2.5时，连梁的截面尺寸要求：
连梁的剪力设计值（一级抗震时）：
（式中系数：1.27=1.05×1.1×1.1）
连梁的斜截面受剪承载力：
由上可见，连梁跨高比大于2.5时，三个公式均与抗震设计中框架梁相似，因此这时连梁的截面配筋方式也同框梁。
连梁跨高比小于2.5时，连梁的截面尺寸要求：
连梁的剪力设计值（一级抗震时）：
连梁的斜截面受剪承载力：
在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限，这时可以将受力筋均匀布置，同时考虑到连梁以承载水平荷载为主，支座弯矩主要由水平荷载引起，在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近，可以采用截面对称配筋。
3.2 菱形配筋连梁的承载力计算
3.2.1 正截面承载力。菱形配筋连梁的正截面承载力可按下式计算：
式中：As单根主钢筋的截面积；n主钢筋根数
（由于主斜钢筋和主水平钢筋成对出现，故n为偶数）；!主斜钢筋与连梁水平轴线之间的夹角；h0连梁截面有效高度。
3.2.2 斜截面承载力。为防止连梁发生剪切破坏，需提高连梁的抗剪承载力，为此在计算中引入强屈比来适当调整剪力设计值，即：Ky•V≤Vcs
式中：Ky强屈比，即：连梁端截面的最大破坏剪力与纵筋屈服时的剪力之比，建议取Ky≥1.10；V作用在连梁端截面的剪力设计值；Vcs连梁的抗剪承载力。
菱形配筋连梁的抗剪承载力Vcs由混凝土、横向钢筋（箍筋）和主钢筋斜向段等三部分所承担的剪力值组成，可按下式计算：
式中：b连梁截面宽度。
由上海城建学院戴瑞同等的实验结果表明，主钢筋斜向段所承担的剪力值约占连梁承担的总剪力值的56%~71%，所以在相同条件下，菱形配筋梁可承载较大的剪力。在满足菱形配筋连梁的剪压比限制条件和相应的平衡条件基础上，根据主钢筋配筋率的定义可得到菱形配筋连梁纵向主钢筋配筋率ρ菱的限制条件：
4 结语
鉴于城市化建设进程的加快，城市建设不断朝着高层、超高层建筑方向发展，提出了连梁的概念设计方法及配筋计算，希望对大家所帮助。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）
论文作者:李娜,牛丹蕊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
标签：承载力论文; 截面论文; 刚度论文; 剪力论文; 内力论文; 钢筋论文; 弯矩论文; 《基层建设》2018年第34期论文;