剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超筋問題的處理

□王維偉

（臨汾市建筑勘察設(shè)計(jì)院　山西　臨汾　041000）

剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超筋問題的處理

□王維偉

（臨汾市建筑勘察設(shè)計(jì)院山西臨汾041000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)收入水平的提高，人們不斷追求建筑舒適與安全的匹配度，尤其在城市化背景下，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主的建筑形式中，剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分。剪力墻具有較好的整體性，其主要功能是承受建筑的水平、縱向荷載，避免結(jié)構(gòu)受剪遭到破壞，相應(yīng)地，在剪力墻結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)墻肢之間連接的連梁，在地震、風(fēng)荷載作用下發(fā)揮著重要的作用。由于連梁兩端的墻肢普遍存在不均勻壓縮問題，導(dǎo)致連梁的內(nèi)力較大，并在這一受力特點(diǎn)下容易出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致潛在的安全隱患。本文中基于連梁超筋問題展開研究，并提出剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超筋現(xiàn)象的若干處理策略，以供建筑從業(yè)者參考。

剪力墻結(jié)構(gòu)；連梁；超筋；脆性破壞

本文DOI：10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.07.086

1　剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超筋破壞概述

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)破壞分析

基于現(xiàn)代建筑廣泛應(yīng)用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，剪力墻是一種重要的建筑組成部分，通常被分為平面剪力墻和筒體剪力墻兩種形式，剪力墻又被稱之為“抗震墻”或“結(jié)構(gòu)墻”，它能夠提供給建筑整體結(jié)構(gòu)較強(qiáng)的剛度和強(qiáng)度，以及產(chǎn)生較強(qiáng)的抗坍塌功能。由于存在這一優(yōu)勢，剪力墻在現(xiàn)代建筑體系中應(yīng)用廣泛，包括住宅、寫字樓、工廠建筑等，其中以高層建筑為主要采用對象。很顯然，剪力墻屬于建筑局部空間的載荷結(jié)構(gòu)，在剪力墻與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，用來連接墻肢與墻肢，或者墻肢與建筑框架之間的部分，就是連梁。連梁所要面臨的問題是，連接兩端通常會(huì)出現(xiàn)受力不均勻的問題，由此導(dǎo)致在外部載荷變動(dòng)較大的情況下，連梁內(nèi)力也會(huì)持續(xù)增大，發(fā)生位移甚至破壞現(xiàn)象。連梁的破壞本身不影響建筑整體性，但在風(fēng)荷載或地震作用下，連梁應(yīng)該具有合理的破壞形式，避免超筋問題導(dǎo)致的脆性破壞，并進(jìn)一步避免造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

從鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)來說，建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的形式分為兩種，分別是脆性破壞和延性破壞。這其中，脆性破壞的一大問題就是，建筑構(gòu)件在發(fā)生破壞之前往往沒有任何的預(yù)兆，外表也沒有明顯的被破壞痕跡，存在較大的安全隱患。相應(yīng)地，延性破壞與此相反，構(gòu)建在被破壞前有明顯的征兆。

簡單地說，剪力墻就是建筑體系內(nèi)部一類承受彎曲剪力作用的建筑構(gòu)件，當(dāng)外部施加力達(dá)到一定級別之后，不僅剪力墻會(huì)出現(xiàn)彎曲、破裂現(xiàn)象，同時(shí)聯(lián)系墻肢、建筑框架的連梁也不能幸免，并會(huì)對剪力墻的受力作用產(chǎn)生重大影響。

剪力墻出現(xiàn)脆性破壞的形式又包括兩種，其一是基于墻肢出現(xiàn)的脆性破壞現(xiàn)象，其主要原因是由于剪力墻的墻肢抗剪能力不足，導(dǎo)致剪切破壞出現(xiàn)，而剪力墻在短時(shí)間內(nèi)就喪失了承重能力，會(huì)在毫無征兆的情況下發(fā)生整體坍塌，所以在當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)和施工中，都要保持剪力墻截面軸壓比及限制符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)要求；其二，基于連梁發(fā)生剪切破壞造成的脆性破壞，連梁超筋是剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)該規(guī)避的現(xiàn)象之一，簡單地說，超筋現(xiàn)象就是指構(gòu)件內(nèi)鋼筋配量較高，在破壞時(shí)受拉鋼筋不會(huì)屈服，而破壞力達(dá)到混凝土的極限之后發(fā)生碎裂，發(fā)生破壞前沒有預(yù)警能力，而被破壞的鋼筋混凝土構(gòu)建同時(shí)也失去了應(yīng)用效果，鋼筋的強(qiáng)度雖然很大，也沒有被充分地應(yīng)用，既不經(jīng)濟(jì)又導(dǎo)致安全問題。

此外，剪力墻的延性破壞也包括了兩種情況，其中一種是墻肢屈服而連梁不屈服，當(dāng)外部壓力達(dá)到一定程度后，剪力墻首先被破壞，但連梁出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，但不至于完全碎裂、坍塌。其二是墻肢不屈服連梁屈服，與前者相反，連梁最先崩塌而墻肢可以繼續(xù)維持。本質(zhì)上說，造成這兩者區(qū)別的原因是破壞吸收力的差異。

1.2連梁受力特征與破壞分析

結(jié)合現(xiàn)階段對建筑荷載的研究表明，連梁的主要受力作用來源于風(fēng)力荷載（水平方向）和地震作用（水平、縱向），當(dāng)承載力超過極限之后發(fā)生兩種破壞形式，即剪切破壞（脆性破壞）和彎曲破壞（延性破壞），如果連梁出現(xiàn)了剪切破壞，就意味著徹底失去了承載能力，無論坍塌與否都不可能發(fā)揮承載作用，相應(yīng)地，如果建筑內(nèi)部的全部連梁都出現(xiàn)了剪切破壞，也就意味著墻肢失去了關(guān)聯(lián)性，成為獨(dú)立支撐的懸臂墻。在這一過程中，由于墻肢的側(cè)向剛度不斷降低，變形程度越來越大，最終會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的坍塌。

相應(yīng)地，彎曲破壞一般會(huì)有明顯的表現(xiàn)，例如在連梁上出現(xiàn)的裂縫、位移等，一方面可以繼續(xù)發(fā)揮支撐作用，另一方面，也有足夠的實(shí)踐采取措施。

以地震作用的水平作用力為例，持續(xù)的外力作用會(huì)導(dǎo)致連梁出現(xiàn)大量交叉裂縫，連梁結(jié)構(gòu)的剛度下降，形狀扭曲，但依然可以繼續(xù)吸收地震賦予的能量，進(jìn)而減少整個(gè)建筑的壓力；一直到連梁全部被破壞，整個(gè)過程中實(shí)現(xiàn)的耗能作用都在進(jìn)行。決定這一特點(diǎn)的是連梁現(xiàn)塑性，在發(fā)生彎曲之后依然可以通過塑性鉸傳遞實(shí)現(xiàn)彎矩和剪力作用，對減少墻肢承載力、延緩墻肢屈服發(fā)揮著重要功能。因此上，連梁超筋處理基本上也遵循這一原則。

2　剪力墻連梁超筋問題處理策略

通過上文分析可知，連梁超筋導(dǎo)致的問題有兩個(gè)，第一是鋼筋材料浪費(fèi)，第二是造成構(gòu)件破壞毫無征兆、存在潛在安全隱患，要解決這一問題，應(yīng)該從規(guī)劃設(shè)計(jì)角度出發(fā)，嚴(yán)格控制施工過程。整體上，從不同荷載和外力作用角度來說，剪力墻超筋問題處理策略有以下兩個(gè)方面。

2.1豎向荷載與風(fēng)力作用下的剪力墻連梁超筋處理策略

連梁超筋現(xiàn)象包括了豎向荷載和水平荷載作用下兩種情況，豎向荷載主要是由于樓面活載、重力恒載構(gòu)成，水平荷載主要有風(fēng)力荷載和地震作用的橫波力構(gòu)成。出于對連梁剛度靈活調(diào)整的需求，針對不同的連梁超筋問題，要采取區(qū)別對待的方式。例如在豎向載荷作用下，要確保連梁的剛度，在一定壓力區(qū)間下不會(huì)輕易發(fā)生折減，主要利用的是彎矩幅度調(diào)整實(shí)現(xiàn)。而風(fēng)力荷載作用下，需要對整個(gè)建筑中的連梁自身剛度采取控制。具體的策略如下：

第一，增加剪力墻的厚度，通過提升連梁界面的抗剪力（增加寬度）來提升剪力墻的支撐力。第二，減少單個(gè)剪力墻的水平力作用。可以采取加大洞口寬度的方式，實(shí)現(xiàn)連梁的跨度增加，減少連梁界面高度或者通過疊加梁的方式實(shí)現(xiàn)。

2.2水平荷載與地震作用下的剪力墻連梁超筋處理策略

現(xiàn)階段，連梁普遍存在水平力作用下的內(nèi)力較大問題，這主要是由于連梁的跨高比較小導(dǎo)致的，高層建筑由于每個(gè)樓層的垂直距離有限，跨高比一般約4，在發(fā)生連梁屈服的時(shí)候，容易出現(xiàn)裂縫，并以此重新調(diào)整整體的受力分布，無疑會(huì)造成剛度減弱的情況。根據(jù)我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求，連梁剛度可以進(jìn)行適當(dāng)折減，但這件的系數(shù)億5；同時(shí)，高層建筑構(gòu)件可以采取彈性剛度參與的方式，并允許降低剛度來實(shí)現(xiàn)內(nèi)力轉(zhuǎn)移，將一定比例的施加力嫁接到墻肢上。

結(jié)束語

事實(shí)上，現(xiàn)代建筑剪力墻連梁的設(shè)計(jì)受到的制約因素很多，在沒有更好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和新型材料的前提下，平衡連梁的內(nèi)力和剪力墻的施加力轉(zhuǎn)移，促進(jìn)內(nèi)力分布平衡，是一個(gè)重要的解決措施，這關(guān)系到單個(gè)剪力墻水平力的大小、連梁自身的剛度、墻肢剛度等問題。簡單地說，要遵循“強(qiáng)墻弱梁”或“強(qiáng)剪弱彎”的原則，有效地保障整體結(jié)構(gòu)，提升建筑整體質(zhì)量。

[1]鄭有偉.高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計(jì)及超筋處理問題探討[J].福建建設(shè)科技,2010,04:26-28.

[2]丁永君,付春兵.關(guān)于剪力墻連梁中若干問題的探討[J].建筑結(jié)構(gòu),2013,S1:633-636.

[3]林世森.剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁超筋應(yīng)如何處理[J].才智,2009,19:35.

[4]楊國浩.剪力墻的連梁超筋處理及雙連梁墻有限元分析[J].山西建筑,2013,01:34-35.

[5]紀(jì)福宏,郭惠琴.剪力墻連梁超筋的處理[J].山西建筑,2005,07:36-37.

1004-7026（2016）07-0122-02中國圖書分類號：TU375.1

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