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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、截面大 ,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。在风荷载和地震荷载的作用下,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小与之相连的墙肢的内力和变形,对墙肢起到一定的约束作用,改善墙肢的受力状态。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,即成为单片的独立梁。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-△效应,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,并形成塑性铰,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量的地震能量,同时通过塑形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。在同一过程中,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。
2.几点建议
2.1 在内力和位移计算中应区分竖向荷载和水平荷载两种情况
竖向荷载作用下,连梁刚度不宜折减,其支座弯矩可以通过弯矩调幅来降低。在水平荷载
作用下,连梁的刚度可以折减:当风荷载为控制性水平荷载时不宜小于0.8;当地震力为控制
性水平荷载时不宜小于0.55。
2.2 风荷载起控制作用时
在风荷载起控制作用的高层建筑中,如果对连梁采取了刚度折减后,仍出现受弯或抗剪承载力不够时,不宜再调整连梁内力,应采取下列几点措施:增加剪力墙的厚度即增加连梁截面宽度,提高剪力墙刚度的同时亦提高连梁的抗剪能力;增加剪力墙数,以减少每片剪力墙的水平力;加大洞口宽度以加大连梁跨度,如图1所示;减少连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等,以降低连梁刚度,如图2所示。
2.3 水平地震作用起控制作用时
对于地震作用控制的高层,如果对连梁采取了刚度折减后,仍发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够时,则可区别不同情况,采取相应的措施。如果结构的刚度较大,位移比规定的限值小得较多,而超筋或超限的连梁数量又较多时,则可采取加大连梁洞口,减少连梁截面高度等办法,使连梁的内力减小。如果只是部分连梁超筋或超限,则可采取调整连梁内力的方法来解决,调整的幅度不宜超过20% ,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。不管是什么抗震等级,都应按连梁实配的纵向钢筋,并考虑材料的超强因素后,反算出连梁的剪力,在没有发生剪压比超限的情况下配置足够的箍筋。超筋或超限的连梁所不足的内力应在符合平衡条件下,按内力重分布的方法调整各层墙体和连梁的内力。如果结构的刚度较小,则不应再对连梁的内力进行调整,而应采取增加剪力墙的厚度或数量的方法,以减小连梁的内力,使之符合要求。
2.4 构造措施
从前面的分析与探讨以及各种震害表明,要使建筑经受得住较大水平力的作用,连梁的延性起到很大的作用. 因此,在设计过程中,不但要保证连梁在内力计算中符合要求,而且构造措施也是重要的一环,只有构造合理才能保证计算受力的实施。连梁高度一般是从洞顶算到上一层洞底或从洞顶算到楼面标高,对于门洞,上述2种情况的梁的高度是一样的,但对于窗底,连梁高度如果从窗顶算到上一层窗底,有时高度太高,高跨比太大。因此,连梁高度应当从洞顶算到板面或屋面,窗洞可由窗洞向下边一直开到楼板面,此部分窗台再用其它轻质材料填筑,以减低连梁高度,如图4所示。连梁配筋一般采用上下对称配筋,连梁两侧的腰筋应同墙体的水平筋。施工时,墙体的水平筋在连梁范围内可以连续不断,以便施工(由于墙体的水平筋在外,因此,在连梁范围内要求墙体水平筋弯入连梁箍筋内)。连梁所受的剪力由箍筋和混凝土共同承担,一般并不设弯起筋和交叉筋。箍筋按计算确定,并且要满足《高规》7.2.26的规定的构造要求,连梁两侧构造钢筋以拉筋联系,拉筋直径同墙体,竖直和水平方向每隔300~400mm设1道。
3.连梁的配筋
根据《钢筋混凝土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。 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。在连梁配筋中 ,配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏 ,这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏 ,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ,可以克服这些不足之处。
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