剪力墻連梁超筋的解決方法

【摘要】在實(shí)際的工程當(dāng)中，用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)，剪力墻中的連梁經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超筋的現(xiàn)象。本文首先分析了剪力墻連梁超筋的產(chǎn)生原因，然后闡述了剪力墻連梁超筋的解決方法，并通過工程案例做了進(jìn)一步的說明。

【關(guān)鍵詞】剪力墻；連梁；超筋；跨度；內(nèi)力調(diào)幅

一、剪力墻連梁超筋的產(chǎn)生原因

一般在風(fēng)荷載和地震作用下，連梁的內(nèi)力往往很大。此外，高層建筑中，由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮會(huì)引起連梁兩端的豎向位移差，這也將在連梁內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。在水平荷載作用下，墻肢發(fā)生彎曲變形，使連梁端部產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力，同時(shí)連梁端部的內(nèi)力又反過來減小與之相連的墻肢的內(nèi)力和變形，對(duì)墻肢起到一定的約束作用，改善墻肢的受力狀態(tài)。

連梁對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻尤為重要，它在起到連接墻肢作用的同時(shí)，還對(duì)所連接的墻肢起到一定的約束作用。但在設(shè)計(jì)時(shí)，即使采取降低連梁內(nèi)力的各種措施，如增大剪力墻的洞口寬度、在連梁中部開水平縫、在計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減、對(duì)局部內(nèi)力過大樓層的連梁進(jìn)行調(diào)整等，仍難以使連梁的設(shè)計(jì)符合要求。由于設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)此沒有明確規(guī)定，故使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)感到無所適從。而設(shè)計(jì)及構(gòu)造不當(dāng)將會(huì)造成結(jié)構(gòu)在抵抗水平力時(shí)的強(qiáng)度及剛度不符合要求，進(jìn)而影響承受豎向荷載的能力。連梁易超筋的部位，在一般剪力墻結(jié)構(gòu)中，豎向自下而上總高度1/3左右的豎向樓層的連梁；在平面中，較長墻段中部的連梁，某墻段中墻肢截面高度懸殊不均勻時(shí)，在大墻肢連梁易超筋。

二、剪力墻連梁超筋的解決方法

（一）減少連梁的計(jì)算截面

根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范總則的要求，剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)該可以按照“強(qiáng)墻弱梁”的原則設(shè)計(jì)整體剪力墻結(jié)構(gòu)，按照“強(qiáng)剪弱彎”的原則設(shè)計(jì)墻肢和連梁，由于連梁的剛度越大，吸收的水平地震力越大，所以并不是連梁截面越大，對(duì)結(jié)構(gòu)越有利，所以在周期和位移比允許的情況下，可以適當(dāng)?shù)臏p小連梁的剛度，使連梁不再超筋。

（二）增加連梁跨度

在連梁設(shè)計(jì)中，可以增加洞口的寬度，增加跨高比，以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力能滿足要求。

（三）連梁的內(nèi)力調(diào)幅

將連梁彎矩與剪力進(jìn)行塑性調(diào)幅，以降低剪力設(shè)計(jì)值。塑性調(diào)幅可采用兩種方法，一是在內(nèi)力計(jì)算前將連梁剛度進(jìn)行折減，二是在內(nèi)力計(jì)算之后，將連梁彎矩和剪力組合值乘以折減系數(shù)。兩種方法的效果都是減小連梁內(nèi)力和配筋。但是在結(jié)構(gòu)計(jì)算中已對(duì)連梁進(jìn)行了剛度折減的連梁，其調(diào)幅范圍應(yīng)當(dāng)限制或不再繼續(xù)調(diào)整。當(dāng)部分連梁降低彎矩設(shè)計(jì)值后，其余部位連梁和墻肢的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)相應(yīng)提高。無論采用何種方法，連梁調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計(jì)值不應(yīng)低于使用狀況的

值，也不宜低于比設(shè)防烈度低一度的地震組合所得的彎矩設(shè)計(jì)值，以避免在正常使用條件下或較小的地震作用下連梁出現(xiàn)裂縫。一般情況下，調(diào)幅后的彎矩不小于調(diào)幅前的彎矩（完全彈性）的 0.8 倍 （6～7 度） 和 0.5 倍（8～9 度）。

（四）在與超筋連梁相連的墻肢上開洞

剪力墻截面尺寸過大，剛度比連梁大很多，幾乎成為連梁的嵌固端，可以受很大的水平力，所以在按照剛度分配時(shí)，就承擔(dān)了較大的分配力和力矩，與之相連的連梁也分配了較大的內(nèi)力，就會(huì)出現(xiàn)超筋的現(xiàn)象，所以規(guī)范中明確規(guī)定了剪力墻不宜過長，超過 8 米要開結(jié)構(gòu)洞。針對(duì)連梁超筋也可以按此方法解決，在各項(xiàng)指標(biāo)允許的情況下，在剛度很大的剪力墻靠近連梁一端開結(jié)構(gòu)洞，使剪力墻剛度減小，從而使連梁不再超筋。

（五）連梁的鉸接處理

當(dāng)連梁的破壞對(duì)承受豎向荷載無明顯影響（即連梁不作為次梁的支撐梁） 時(shí)，可假定該連梁在大震作用下退出工作，對(duì)剪力墻按獨(dú)立墻肢進(jìn)行第二次多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析（為減少結(jié)構(gòu)計(jì)算工作量可將連梁按兩端鉸接梁計(jì)算），墻肢應(yīng)按兩次計(jì)算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計(jì) （一般情況下，連梁鉸接處理后，墻的計(jì)算結(jié)果較大），以保證墻肢安全。

（六）合理考慮連梁剛度的實(shí)用方法

當(dāng)對(duì)連梁進(jìn)行鉸接處理后，剪力墻的配筋往往很大，很不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)該合理利用連梁梁端塑性鉸的工程特性，適當(dāng)減小剪力墻配筋，這種塑性鉸可以承擔(dān)相應(yīng)彎矩，不同于結(jié)構(gòu)力學(xué)絞。通過改變連梁的計(jì)算截面高度，實(shí)際截面仍采用原來截面，尋求對(duì)應(yīng)于連梁實(shí)際截面的最大抗剪承載力時(shí)所對(duì)應(yīng)的截面彎矩設(shè)計(jì)值，及與之相應(yīng)的剪力墻內(nèi)力和配筋。

如果計(jì)算剪力 V1 超過容許剪力 [V1]，顯示超筋，則減小連梁截面，進(jìn)行第二次計(jì)算，使計(jì)算剪力 V2< [V1]，可按第二次計(jì)算內(nèi)力配筋，實(shí)際施工圖截面不變。但是剪力墻配筋需要取兩次計(jì)算結(jié)果的較大值進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

三、工程實(shí)例

下面結(jié)合筆者在工程中實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)介紹一些處理方法，供設(shè)計(jì)人員參考（使用程序?yàn)镻KPM）。某項(xiàng)目為地處烏魯木齊市的高層住宅樓，剪力墻結(jié)構(gòu)，地下2層地下室，地上30層，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0m。在整體計(jì)算中，根據(jù)規(guī)范對(duì)連梁折減系數(shù)的規(guī)定以及實(shí)際情況合理選定連梁的折減系數(shù)，如圖1所示。

在剪力墻上根據(jù)建筑要求和規(guī)范對(duì)墻上的規(guī)定合理開洞口，盡量避免上下洞口錯(cuò)位過大，造成連梁因?yàn)樨Q向荷載過大引起超筋，另外調(diào)整洞口高度減小連梁截面高度，減小剛度。局部平面及開洞如圖2所示。

對(duì)于中部墻肢的連梁（圖2中LL-8），一般該處的配筋都比較大，且經(jīng)常超筋，本工程通過改變連梁高跨比后并沒用取得理想效果，于是增加墻厚到250mm，通過設(shè)置交叉鋼筋，實(shí)現(xiàn)連梁的“強(qiáng)剪弱彎”。根據(jù)以上方法的調(diào)試，收到比較好的效果。對(duì)于無論如何調(diào)試都超筋的連梁可通過設(shè)置鉸接使其不參與工作，進(jìn)行二次計(jì)算進(jìn)行分析和配筋設(shè)計(jì)亦可達(dá)到連梁的設(shè)計(jì)效果。

結(jié)語

綜上，連梁超筋的解決方法，首選是控制連梁的剛度折減，再者是內(nèi)力調(diào)幅，但應(yīng)遵循“強(qiáng)剪弱彎”的原則，如調(diào)幅未果，可考慮連梁不參與工作，這時(shí)就相當(dāng)于按“強(qiáng)墻弱梁”計(jì)算，把結(jié)構(gòu)的剪力墻變成第二道防線，這種情況下需加大墻肢的內(nèi)力和配筋，以保證墻肢安全。最后，還得注意加強(qiáng)連梁的構(gòu)造措施。

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