引言
连梁通常根据“小震弹性，中震屈服，大震破坏”的基本设计原则，作为抗震墙第一道防线。结构计算中，按“强剪弱弯”原则使连梁端出现塑性铰，以耗散地震能量；按“强墙肢弱连梁”原则使连梁屈服先于墙肢，且使墙肢形成多铰机构而具有较大延性。因此合理设计的连梁对于改善剪力墙有重要的作用。
1 连梁的结构定义
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.1.3条文说明指出，连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。
2 连梁受力和变形
在高层混凝土剪力墙结构体系中，连梁计算的调整比较频繁，跨度一般都比较小。和普通框架梁的受力特点上的明显区别是：1）竖向荷载下连梁产生的弯矩和剪力一般较小，而在水平地震作用下剪力墙墙肢产生变形，连梁梁端产生相对转动，使得连梁产生弯矩和剪力；2）连梁端部的弯矩、剪力和轴力反作用于墙肢，使墙肢、连梁形成共同作用，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。
3 实例分析
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中第7.1.3条规定“跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计”，故这类连梁宜按框架梁输入计算，并且可称这类梁为弱连梁。《全国民用建筑工程设计技术措施结构（混凝土结构）》（2009年版）第5.1.14条将跨高比不大于2.5且梁高不小于400mm的连梁称为“较强连梁”（简称为强连梁）。故本文将连梁分为三大类：强连梁（跨高比≤2.5且梁高>400mm的连梁）、连梁（2.5<跨高比<5的连梁）、弱连梁（跨高比≥5的连梁）。
连梁一般情况下截面大、跨度小，且与其相连的墙体刚度大，因此在水平力作用下连梁内力往往很大，特别是抗震设防烈度较高时，连梁容易出现超筋现象。高规和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）等给出了一些处理方法：1.减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施；2.剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅（在内力计算前将连梁刚度进行折减）；3.跨高比较小的连梁，可设水平缝形成双连梁，使其破坏形态从剪切破坏变为弯曲破坏；4.当连梁截面宽度大于250mm跨高比不大于2.5时可采用交叉斜筋配筋，当连梁截面宽度不小于400mm时可采用集中对角斜筋配筋或对角暗撑配筋，可以改善其抗剪性能。本文通过具体实例分析了连梁计算模型，进行单、双连梁的比较，提出具体做法构造，供实际工程参考。
3.1高层框架-剪力墙结构实例分析
甘肃省兰州市西固区福利路街道15层住宅框架-剪力墙结构，剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为二级，标准层层高为2.9m，其结构标准层平面布置如图1所示。运用PKPM系列软件对图1中的长方形标注的剪力墙连梁LL1（连梁截面为300x500，跨度1800mm，跨高比3.6）、椭圆形标注的剪力墙强连梁LL2（连梁截面300x550，跨度1200mm，跨高比2.2）以及云线标注的剪力墙弱连梁LL3（连梁截面为300x600，跨度3100mm，跨高比5.2）分别按框架梁输入分析和按剪力墙开洞口方式输入分析，得出表1,2,3的计算结构。
图1 住宅标准层平面布置图
注：LL1为连梁；LL2为强连梁；LL3为弱连梁。
3.1.1连梁计算模型分析
连梁作为各墙肢协同工作的关键构件，其分析模型的合理性会影响到整个结构的分析结构，不仅会对连梁本身内力和配筋有很大影响，对整体结构刚度、周期、位移计算都有影响。
表1 连梁LL1按不同计算模型的计算结构对比
由表1,2可知，连梁以及强连梁计算模型的不同对内力配筋有影响：1）LL1，LL2的弯矩按剪力墙开洞方式输入比按框架梁输入分别小9.2%，3.0%；2）LL1，LL2的剪力按剪力墙开洞方式输入比按框架梁输入分别小6.0%，4.4%。并且不同的输入方式对整体结构的周期、最大层间位移角等都有影响，按剪力墙开洞方式计算的结构周期、最大层间位移角都比按框架梁输入的小0.92%，2.7%。
由表3可知，弱连梁计算模型的不同对内力配筋也有影响：1）LL3的弯矩按剪力墙开洞方式输入比按框架梁输入小47%；2）LL3的剪力按剪力墙开洞方式输入比按框架梁输入大10.0%。但是周期及最大层间位移比按两种模型输入计算的结果变化较LL1、LL2小。
由以上结果可知，对于剪力墙连梁应根据跨高比的大小区分连梁的强弱，进而采用不同的计算模型。即采用PKPM系列软件对剪力墙连梁设计进行以下方式处理：当连梁类型为强连梁或者连梁时（跨高比<5），宜采用墙开洞模型计算；当连梁类型为弱连梁时（跨高比≥5），宜采用框架梁模型计算。
4 结语
高层建筑中影响连梁设计因素很多，建筑要求、连梁刚度、跨高比、墙肢的内力和刚度等均可能对其设计产生影响。因此设计时宜按构件实际受力状况，根据“强剪弱弯”的设计原则，使连梁的屈服早于墙肢屈服，使连梁充当第一道抗震防线，避免结构损伤的发生，达到理想设计效果。
论文作者:韩子刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
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