高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計及超筋處理策略

韓晶

【摘要】對于高層建筑來說，剪力墻結(jié)構(gòu)的破壞是比較嚴(yán)重的問題，不管延性破壞，又或者是脆性破壞，均會造成裂縫的出現(xiàn)，如果發(fā)生地震，很容易造成結(jié)構(gòu)倒塌，做好剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計以及超筋處理具有重要的意義。本文主要分析了高層建筑剪力墻的連粱設(shè)計且分析了連梁超筋處理策略。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;剪力墻結(jié)構(gòu);連梁設(shè)計;超筋處理

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.097

隨著高層建筑的不斷建設(shè)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的設(shè)計工作提出了較高的要求，這種結(jié)構(gòu)也逐漸顯露了較多優(yōu)勢，不過，為了進(jìn)一步提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，需要做好超筋處理工作，充分掌握連梁破壞的根本原因，盡可能減小結(jié)構(gòu)形變，根本上提升高層建筑的功能、價值等，為促進(jìn)我國建筑行業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1、高層建筑剪力墻的連梁設(shè)計

對剪力墻結(jié)構(gòu)連梁進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計人員需要全面掌握抗震設(shè)計規(guī)范的相關(guān)要求，在地震等級較低時不會損壞，也不需要修復(fù)，可以保證建筑物的使用功能。因此，在連梁設(shè)計中，需要滿足強(qiáng)剪弱彎的要求，使得墻肢、連梁的延性得到合理提升，一般可以采用構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型的方式，在具體設(shè)計中可以從以下幾方面著手：

第一，對混凝土等級進(jìn)行合理提升。針對混凝土需要對其等級給予高度關(guān)注，根據(jù)實際情況提高混凝土等級，確保結(jié)構(gòu)受到的地震所影響小于混凝土受剪承載力的影響，這樣可以將連梁的受剪承載力控制在安全范圍之內(nèi)。

第二，連梁剛度的折減。（1）根據(jù)相關(guān)要求，對內(nèi)力、位移進(jìn)行計算時，可以對剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻的連梁剛度進(jìn)行折減，折減系數(shù)控制在 0.5之內(nèi)。對連梁剛度折減的原因：在側(cè)向荷載影響下，一旦混凝土出現(xiàn)裂縫，將會導(dǎo)致剛度的下降。再加上地震的影響，連梁裂縫逐漸擴(kuò)大，變形問題也越來越嚴(yán)重，剛度明顯下降。隨著剛度折減的增加，裂縫也就會越大。處于超載的狀態(tài)下，遇到大風(fēng)、高等級地震時，針對塑性鉸需要提升連梁的延性，保證連梁滿足強(qiáng)剪弱彎的相關(guān)要求。為了抵抗風(fēng)荷載造成的位移，減少裂縫的發(fā)生概率，要將剛度折減系數(shù)控制在0.8。（2）抗震設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的彎矩和剪力，隨其塑性可以適當(dāng)調(diào)整，減少剪力設(shè)計值。不過，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，已經(jīng)進(jìn)行折減的剛度不需要進(jìn)行調(diào)整。如果部分連梁低于彎矩設(shè)計值的情況下，需要增加其余部位的連梁、墻的彎矩。通常而言，在合理調(diào)整后，彎矩設(shè)計值應(yīng)該低于調(diào)幅前的0.8倍、0.5倍。

第三，鉸接處理。連梁的破壞對承受豎向荷載無明顯影響，也就是說連梁不能作為次梁的支承梁情況下，假設(shè)該連梁遇到大震情況下遭到了破壞，將剪力墻看作獨(dú)立墻肢，對其進(jìn)行第二次地震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行計算。在具有計算時，針對結(jié)構(gòu)的計工作量，應(yīng)該將連梁按照兩端鉸接梁進(jìn)行計算。不過，設(shè)計人員掌握以下幾點(diǎn)注意事項：（1）根據(jù)實際情況采取合理的構(gòu)造方式，保證連梁能夠有效約束剪力墻，防止獨(dú)立墻肢的出現(xiàn)。在鉸接處理中，要分析高等級地震下連梁對剪力墻的影響，使其依然可以發(fā)揮較好的約束作用。（2）所調(diào)整的連梁為地震影響下豎向荷載無明顯變化的連梁，該連梁既不能作為次梁，也不能作為主梁的支承梁。（3）這種計算屬于第二次計算，針對剪力墻開展包絡(luò)設(shè)計。

2、連梁超筋處理策略

在某高層建筑，建筑高度為43.5m，主要功能為辦公、商業(yè)，通過測量某連梁截面為250mm×600mm，所能承受的最大剪力為等于500kN，由于超過了相關(guān)規(guī)定，此時需要進(jìn)行調(diào)整。

2.1高層建筑發(fā)生連梁超筋的相關(guān)原因

對于高層建筑物來說，隨著高度的不斷增加，其受到的風(fēng)荷載影響以及地震影響比較大，這樣會產(chǎn)生較大的內(nèi)力，同時，連梁的兩端連接墻肢部分發(fā)生擠壓，從而使得這些梁的兩端存在一定的偏差。連梁和墻肢接觸時，往往會對其帶來一定的約束，設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)該對連梁的內(nèi)力充分考慮，但是，根據(jù)實際現(xiàn)狀來看，不管采取何種方式減小連梁的內(nèi)力，往往不能夠使得連梁的結(jié)果滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計存在著相應(yīng)的不合理之處，在很大程度上也會使得抵抗水平力的強(qiáng)度以及剛度效果不夠滿意，這樣就會使得連梁所承受的豎向荷載性能受到影響。根據(jù)建筑物的實際情況來看，連梁比較容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象，常位于剪力墻結(jié)構(gòu)中，在地面以上的1/3處的豎梁容易發(fā)生超筋問題。在這所建筑物中，在第4層左右往往會出現(xiàn)超筋問題，在水平結(jié)構(gòu)中，如果墻肢減少后存在著較大的高差，這樣就會發(fā)生超筋現(xiàn)象。

2.2連梁超筋處理

在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以根據(jù)建筑物的實際情況進(jìn)行調(diào)整，具體的方法包括以下幾方面：第一，根據(jù)高規(guī)中的相關(guān)規(guī)定，將折減系數(shù)設(shè)置為0.7，此時出現(xiàn)了超筋問題，此時可以將折減系數(shù)調(diào)整為0.5。第二，對連梁的截面高度進(jìn)行適當(dāng)減少，剪力墻連梁發(fā)生剛度折減之后，往往會對正截面的受彎承載力造成影響，此時可以對連梁剛度進(jìn)行減少，通過減少連梁截面積能夠滿足設(shè)計的相關(guān)要求，在超筋的影響下，墻肢兩側(cè)往往會吸收較大的地震力，此時要合理調(diào)整截面高度，以此避免超筋。第三，優(yōu)化混凝土等級，在超筋處理過程中需要對混凝土的等級進(jìn)行合理調(diào)整，根據(jù)建筑物的實際情況控制混凝土受剪承載力，這樣能夠有效抵抗地震的相關(guān)影響?；炷恋燃墝椥阅Ａ康挠绊懕容^小，不能改變連梁的剛度，如果超筋比較嚴(yán)重的情況下，這種方法不能取得滿意的效果。第四，增加剪力墻的厚度。在超筋處理中可以對立墻的厚度、截面積進(jìn)行擴(kuò)大，這樣能夠提升建筑物的結(jié)構(gòu)剛度，在出現(xiàn)地震時能夠使得連梁的內(nèi)力與受剪承載力相適應(yīng)。

結(jié)語：

綜上所述，在水平力的影響下，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)體系所受到的影響較大，此時需要對連梁的內(nèi)力給予高度關(guān)注。對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，針對局部內(nèi)力過大樓層，需要調(diào)整連梁，如果依然不能使得連梁滿足相應(yīng)的設(shè)計要求，這時要進(jìn)行連梁設(shè)計，做好超筋處理，采取有效措施減少連梁內(nèi)力。連梁是剪力墻結(jié)構(gòu)體系的重要組成，針對各方面因素要協(xié)調(diào)處理，做好分析模型的構(gòu)建工作，全面掌握出結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，從而取得滿意的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李玉潔.高層剪力墻設(shè)計中連梁超筋的解決方法[J].產(chǎn)城（上半月），2019（2）：0238-0238.

[2]張海濤.鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)連梁超筋解決方法[J].甘肅科技縱橫，2018，047（008）：62-64.

[3]陳永波.剪力墻連梁設(shè)計初探[J].福建建材，2020，No.228（04）：71-73.