對連梁超限設(shè)計的幾個處理方法

王瑜

大連華洋建筑設(shè)計有限公司 遼寧大連 116000

連梁是高層建筑中改善剪力墻和核心筒受力性能的重要的構(gòu)件。一方面,水平荷載作用下,剪力墻墻肢產(chǎn)生變形,連梁兩端產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。最理想的情況是連梁先于墻肢屈服，且連梁具有足夠的延性，待墻肢底部出現(xiàn)塑性鉸，多個連梁端部出現(xiàn)塑性鉸，這些塑性鉸可以吸收地震能量，又能繼續(xù)傳遞彎矩與剪力，對墻肢形成的約束彎矩使剪力墻保持足夠的剛度和承載力，墻肢底部的塑性鉸亦具有延性?？墒窃趯嵉墓こ坍?dāng)中，用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析時，剪力墻中的連梁經(jīng)常會出現(xiàn)超筋的現(xiàn)象，工程中針對這些情況，通長有如下的解決辦法。

1 減少連梁的計算截面

根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范總則的要求，剪力墻的設(shè)計應(yīng)該可以按照“強墻弱梁”的原則設(shè)計整體剪力墻結(jié)構(gòu)，按照“強剪弱彎”的原則設(shè)計墻肢和連梁，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。

2 增加連梁跨度

在連梁設(shè)計中，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。

3 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)計值。塑性調(diào)幅可采用兩種方法，一是在內(nèi)力計算前將連梁剛度進(jìn)行折減，二是在內(nèi)力計算之后，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)計算中已對連梁進(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[1]。無論采用何種方法，連梁調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計值不應(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）。

4 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，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。針對連梁超筋也可以按此方法解決，在各項指標(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。

5 連梁的鉸接處理

當(dāng)連梁的破壞對承受豎向荷載無明顯影響（即連梁不作為次梁的支撐梁）時，可假定該連梁在大震作用下退出工作，對剪力墻按獨立墻肢進(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)計算工作量可將連梁按兩端鉸接梁計算），墻肢應(yīng)按兩次計算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計（一般情況下，連梁鉸接處理后，墻的計算結(jié)果較大），以保證墻肢安全。

6 合理考慮連梁剛度的實用方法

當(dāng)對連梁進(jìn)行鉸接處理后，剪力墻的配筋往往很大，很不經(jīng)濟，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。通過改變連梁的計算截面高度，實際截面仍采用原來截面，尋求對應(yīng)于連梁實際截面的最大抗剪承載力時所對應(yīng)的截面彎矩設(shè)計值，及與之相應(yīng)的剪力墻內(nèi)力和配筋。

舉例如下：某連梁截面為250mmx600mm，該連梁所能承擔(dān)的最大剪力（按“混凝土高規(guī)”第6.2.6條計算，也可從電算結(jié)果的超筋信息中直接讀?。V1]=400kN，初次計算（對應(yīng)計算結(jié)果①）剪力為V=500kN＞[V1]，需調(diào)整計算。減小連梁的計算截面至250mmx450mm，此時連梁的計算剪力（對應(yīng)計算結(jié)果③）V2=380kN＜[V1]，相應(yīng)計算彎矩為M2，調(diào)整計算結(jié)束。施工圖設(shè)計時，連梁截面仍取為250mmx600mm，取用內(nèi)力V2、M2計算配筋。

連梁超筋調(diào)整計算要點：

實際配筋時可進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕幚?，參見“混凝土高?guī)”第7.2.23條的要求。

7 雙連梁

雙連梁是將單根連梁分解為兩個有一定協(xié)同功能的上、下連梁,上、下連梁間設(shè)有一定的間距,以便于施工,上下梁間不需進(jìn)行連接,并可以分別進(jìn)行設(shè)計、施工。因此，與普通連梁相比,雙連梁具有兩大優(yōu)點：一是能夠較好地降低連梁的內(nèi)力；另一方面能夠通過設(shè)置不同的連梁間距,便于建筑設(shè)備、管線的布置。在建模計算時可以實現(xiàn)，但是在施工中有一定的困難，設(shè)計時應(yīng)考慮。實際工程中，剪力墻連梁的設(shè)計受很多因素的影響，連梁的內(nèi)力和剪力墻數(shù)量的多少、每片剪力墻的剛度大小、連梁的高跨比等都有關(guān)。在設(shè)計時，首先要依靠概念設(shè)計選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的布置框架柱和剪力墻的大小及位置，盡量做到各結(jié)構(gòu)構(gòu)件均勻受力，使連梁及墻肢均不超限，但也難免出現(xiàn)連梁超筋的情況，就要采取各種有效辦法解決好該問題。