同济大学 上海市 200092
摘要：强调连梁在混凝土剪力墙中的重要作用，介绍剪力墙连梁的受力特征和破坏机理，对连梁超筋问题进行分析，并结合工程项目实例，分析各种控制连梁超筋的方案，供类似结构设计参考借鉴。
关键词：剪力墙；连梁；超限处理
引言
随着人们对建筑使用功能和空间要求越来越高，建筑物的高度不断提高，为了提高建筑物抗侧向荷载的能力，剪力墙扮演了越来越重要的决策。由于建筑立面上的要求以及结构本身的限制，往往需要在剪力墙上开洞，从而产生了将多个剪力墙连接起来的构件——连梁。连梁是剪力墙的第一道防线，是建筑结构里面重要耗能构件，尤其在高烈度区连梁超限问题突出，因此在结构设计中应重视连梁的设计。
1连梁的特性
1.1 连梁的定义
结构力学中所谓的连梁其实质指的是在框架-剪力墙以及剪力墙结构之中，连接墙肢与框架柱的梁。
1.2 连梁超限原因
剪压比的计算公式是 （1）
在上述公式中， 表示的是作用于地震状态下的连梁剪压比；V则表示的是经过调整之后的连梁剪力设计值； 指的是混凝土影响系数； 表示的是在混凝土中轴心抗压强度设计值；bb,hb0两个量，分别表示的是连梁横截面积的宽度以及有效的高度。
根据连梁剪压比公式（1）的定义可知，连梁剪压比 影响要素包括调整之后的连梁剪力设计值V以及其自身具有的特性。我们可以知道在不改变连梁横截面积参数以及混凝土强度等因素之下，假如所设计的连梁剪力值太大会使得减压比超过能够承受的限度。按照下列（2）式和（3）式，可以准确确定剪力设计值， 其中关于9度抗震时则通过（3）进行确定：
2连梁的工作和破坏机理
通常情况下，处于水平作用力下的高层建筑剪力墙所可能受到的破坏主要包括两种，即脆性（剪切）破坏以及延性（弯曲）破坏。
1）如果连梁刚度以及抗弯曲承载能力要比墙肢的小的多，并且连梁具有足够的延性，连梁顶部、墙肢底部先后出现塑性铰。此种情况之下连梁端部所形成的很多塑性铰能够大大减吸收地震能量，从而减弱地震破坏力。
2）如果连梁的刚度和弯曲能力非常大，就会使得使梁不会屈服，那么联肢剪力墙则类似于整个悬臂墙，都需要通过依靠依靠塑料铰链的底部，然后才能遭受破坏。
3）如果连梁的在抗剪承载方面承受力很小，一旦出现剪切破坏，那么墙肢会因为失去因素从而形成单独墙肢。当比较于没有遭受破坏的连梁墙肢相比，其所受到的轴力就会进一步减小，从而使得弯矩随着增大，导致了侧向刚度会急剧减小、形变增大，而且还使得P△效应进一步提高并且可能最终导致整结构的塌陷。
4）如果连梁的刚度和屈服弯矩很大，墙肢处于水平荷载作用下其内轴力则会非常大，这就使得两侧轴力具有很大的差异。一旦出现墙肢受到水平载荷作用导致裂缝的出现甚至于屈服之后，那么塑性内力会进行再次分配，其结果将导致绝大部分的剪切力都要由墙肢自身进行承载，从而出现剪坏墙肢的问题，它是一种脆性破坏，因此在设计连梁结构时必须考虑这一因素。
3连梁超限处理措施
下面针对一具体项目进行连梁超限各种处理措施分析比较。
3.1 项目概况
西安某小区地上11层剪力墙结构住宅，标准层建筑面积268m2，标准层结构平面布置如图1所示。外墙厚200mm，内墙厚200mm，墙混凝土标号3层（不含）以下为C35，其他为C30，梁板均为C30，抗震设防烈度8度，场地类别Ⅱ类；分析目标连梁：200mmx400mm，900mm跨度
3.2 具体处理措施
3.2.1 常见措施
在剪力墙的一般结构中，可以使用弯曲调幅方法来减小梁的弯矩设计值，使连梁首先屈服。主要有两种调整幅度的方法，第一种是通过减小连梁的刚度从而减少其剪切力矩和弯矩设计值，这种设计方法需要注意的是折减系数一般不小于0.55，不宜折减过大否则导致竖直方向承载力出现问题；另一种通过对连梁内力和位移的计算，以折减系数与弯矩、剪力组合值的乘积实现连梁弯矩设计值补偿。
采取改变连梁的几何尺寸的方式，顾名思义即改变连梁的几何尺寸，可以通过下面两个方面实现设计。一方面是在增加连梁高度的同时降低高度，在刚度减小之后，连梁的正、斜截面承载力可能会出现达不到标准负载的问题。另一方面增加剪切墙的厚度，地震作用内力伴随结构的整体刚度增强而增加。然而增加墙厚后，地震作用内力分配时并不是依照墙厚增加的比例进行，而是小于该比例，从而使得连梁的剪切承载力不超限。
另外按照连梁计算公式，适当降低梁高、提高混凝土强度等级、连梁的铰接处理均也有一定作用。
3.2.2 交叉配筋
连梁交叉配筋的原理是：以交叉的钢筋布设方式抵御地震方向上变化的剪切力，其方向一致于主筋，能够限制裂痕的进一步扩大。采用交叉钢筋的布设可以在水平和竖直方向上都能够提供必要的剪力，从而阻止了剪切滑移破坏的发生。
3.2.3 单缝/多缝连梁
开水平通缝后的连梁能够使得其高度得以减低从而提高了跨高比，因此能够在地震作用力下保持较好的承载力，即能够减小剪切形变以及仅为发生延性破坏。地震时主要的薄弱位置处于连梁的中部，这一部分发生大形变后产生水平缝，从而形成了单缝/多缝连梁。
3.2.4 钢-混凝土组合连梁
钢连梁不仅具有良好的抗震性能，而且由于其设计材料均匀可以方便快捷的实现施工和维护。其中以型钢混凝土组合连梁和钢板混凝土组合连梁最为常用，二者作用机理类似，均为：在钢筋混凝土中采用型钢/钢板设置，在保证连梁刚度保持不变的前提之下，两者之间的约束能够将形变性能发挥的更为出色，提高整体抗震性能。
3.3 各处理措施数据对比
采用PKPM软件，对上述措施进行分别建模处理，相应数据如下：
经对比分析，以上处理措施均对连梁超限有一定作用，增大截面、跨度、交叉斜筋（适用于截面宽度不小于250mm、跨高比不大于2.0）、连梁刚度折减等措施施工方便、交易处理；对于部分高层、超高层、超限建筑，钢-混凝土组合梁对于改善连梁性能效果更加明显，建议使用。
4结语
事实上存在诸多因素影响高层建筑剪力墙连梁的设计。跨度小、截面大是连梁的主要特征。风、地震载荷对连梁有很大作用力，因此会产生很大的内力，而且由于不均匀的墙肢的压缩造成的位移差也会产生很大内力。建筑与连梁两者间的刚度息息相关，有时会出现计算的连梁承载力满足设计需要而其它量的计算却不符合需求，所以必须充分考虑到整个建筑的抗震性能再进行连梁的设计。
参考文献
[1]包世华，方鄂华.高层建筑结构设计，清华大学出版社，1990.
[2]高立人，方鄂华，钱稼茹.高层建筑结构概念设计，中国计划出版社，2005.
[3]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）.中国建筑工业出版社，2002.
[4]项远辉、蒋欢军.改善小跨高比连梁抗震性能方法研究综述。结构工程师，2016,32（1）.
[5]任迁.对剪力墙结构中连梁的认识。山西建筑，2013,39（11）,19~20.
[6]刘满红、王东波.对剪力墙结构中连梁设计问题的讨论。山西建筑，2012,38（9）,26~27.
论文作者:邓川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/19
标签：剪力墙论文; 剪力论文; 弯矩论文; 刚度论文; 混凝土论文; 结构论文; 承载力论文; 《基层建设》2019年第3期论文;