淺談剪力墻中雙連梁設(shè)計

李小寧

摘要：在抗震設(shè)計時，很多情況下設(shè)計計算會出現(xiàn)連梁抗剪超筋的情況，本文簡述對剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁設(shè)計的建議，引出“雙連梁”這一處理連梁超筋措施，并例舉雙連梁在實際工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：連梁，雙連梁，超筋措施

1、引言

剪力墻結(jié)構(gòu)的延性主要通過連梁實現(xiàn)，連梁對剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、延性等均具有重要影響，是剪力墻結(jié)構(gòu)塑性耗能機構(gòu)的關(guān)鍵部件，是剪力墻結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)防的第一道防線，它的合理設(shè)計將為整體結(jié)構(gòu)安全做出重大貢獻。

在抗震設(shè)計時，很多情況下設(shè)計計算會出現(xiàn)連梁抗剪超筋的情況，雙連梁是一種比較有效的處理連梁超筋措施，是對單連梁形式的優(yōu)化，震害經(jīng)驗表明，跨高比較大的雙連梁比跨高比較小的深連梁具有更好的抗震性能。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁設(shè)計的建議

剪力墻結(jié)構(gòu)中墻肢和連梁協(xié)同工作。在正常使用狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)應(yīng)處于彈性工作狀態(tài)，連梁不應(yīng)產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下，結(jié)構(gòu)允許進入彈塑性狀態(tài)，連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。要求“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)保證不發(fā)生剪切破壞，即要求墻肢和連梁的設(shè)計符合“強剪弱彎”的原則，同時要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服，而且要求墻肢和連梁均具有較好的延性。在此，筆者對剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁設(shè)計提幾點建議：

2.1 連梁剛度進行折減

在進行結(jié)構(gòu)整體計算時，需對連梁剛度進行折減。折減系數(shù)不宜小于0.5，6、7度時可取0.7，8、9度時可取0.5。位移和配筋計算時宜盡量取相同的折減系數(shù)，根據(jù)文獻第6.2.13條2款的條文說明，計算位移時，連梁剛度可不折減。

2.2 增加連梁跨度以減少剛度

剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膭偠炔⒕哂凶銐虻暮哪苣芰?，一般可取連梁的跨高比在2.5～5之間。當(dāng)連梁剛度折減后，仍發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不足時，可以增加連梁的跨度，以減少連梁剛度。此時結(jié)構(gòu)的整體剛度會減少，也就減少了地震作用的影響，使得連梁的承載力有可能不超限。

2.3 增加剪力墻厚度

可增加墻肢和連梁的截面寬度，結(jié)果會使結(jié)構(gòu)整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加，但由于構(gòu)件截面寬度增加后承載力會提高，而地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按截面寬度增加的比例分配給墻肢和連梁，往往墻肢會承擔(dān)大部分內(nèi)力，使得連梁的承載力有可能不超限。

3、提高混凝土強度等級

可提高連梁的混凝土強度等級，因其結(jié)果對整體結(jié)構(gòu)的地震作用影響遠(yuǎn)小于連梁自身承載力提高的幅度，所以連梁的承載力有可能不超限。

3.1 雙連梁水平縫的處理方式

雙連梁水平縫的處理方式主要有兩種：一種是水平縫處留模板或聚苯板等柔性材料，一般縫寬度為20～50mm;另一種是當(dāng)專業(yè)的管線需穿梁時，雙連梁中間需設(shè)置寬度為200～300mm的縫，形成水平開洞，縫間后用砌塊墻填充。

3.2 雙連梁較深連梁的抗彎剛度減小

假設(shè)連梁的截面寬為B，高為H，中部設(shè)一道寬度為a的縫，分縫前后連梁的抗彎剛度計算公式如下：

由上述公式可知，分縫后連梁的剛度有所減小，可更好實現(xiàn)“強墻肢弱連梁”、“強剪弱彎”的設(shè)計原則。

3.3 雙連梁在工程中的應(yīng)用

某住宅樓結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，地上8層，地下1層，總高度為24.3米。抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，地震分組為第二組，建筑場地類別為Ⅱ類，設(shè)計特征周期為0.40s，地震影響系數(shù)最大值為0.16。在一端山墻采用雙連梁形式。設(shè)計時，采用SATWE軟件進行了深連梁和雙連梁兩種形式的結(jié)構(gòu)整體計算，并對比計算結(jié)果。

連梁分縫前的截面尺寸為200x940mm，凈跨為2.05m，分縫后，縫寬20mm，上、下連梁的截面尺寸均為200x460mm。

連梁計算結(jié)果如下：

表中所選擇的內(nèi)力值為分縫后兩個連梁的內(nèi)力較大值。

由表1及表2中數(shù)據(jù)，分縫前的連梁不滿足規(guī)范規(guī)定的抗剪要求，而分縫后的連梁可滿足規(guī)范規(guī)定的抗剪要求。

結(jié)構(gòu)整體計算結(jié)果如下：

由表3中數(shù)據(jù)分析可知，兩模型振型相同，在無雙連梁方向結(jié)構(gòu)的周期幾乎保持一致，模型中僅在一個方向存在差異性。對比發(fā)現(xiàn)雙連梁比單連梁的樓層位移有所增加，但仍能很好的控制結(jié)構(gòu)的位移。說明雙連梁也能很好的維持結(jié)構(gòu)剛度，并沒有明顯降低結(jié)構(gòu)剛度。結(jié)構(gòu)的位移與周期共同反應(yīng)了雙連梁對結(jié)構(gòu)剛度的影響較小。

4、小結(jié)

雙連梁相對于深連梁剛度減小，當(dāng)在水平地震力的作用下，吸收更多的地震能量，更好的保護兩側(cè)墻體，實現(xiàn)了“強墻肢弱連梁”、“強剪弱彎”的設(shè)計原則。在設(shè)計中，部分連梁抗剪超筋時，可以用雙連梁這一處理超筋措施來解決。

參考文獻：

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（2015年版）：GB 50010-2010 [S].

[2]建筑抗震設(shè)計規(guī)范（2016年版）：GB 50011-2010 [S].