祝寶江¹，王海亭²，鄭光偉²

1. 西北機器廠，陜西 寶雞 721000

2. 西安思維建筑設計有限責任公司，陜西 西安 710032

3. 西安思維建筑設計有限責任公司，陜西 西安 710032

 

    在剪力墻結構中，連接墻肢與墻肢的梁稱為連梁。連梁的特點是跨高比小，與連梁相連的墻肢剛度又很大等特點。一般在風荷載和地震荷載作用下，連梁的內力往往很大，而連梁剛度變化，對整體結構影響較大，它是整體結構的剛度調節器。所以連梁設計的合理與否就顯得尤為重要。

 

    高層剪力墻中連梁在水平荷載作用下的破壞分為兩種，即脆性破壞（剪切破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。連梁在脆性破壞時就喪失了承載力，在沿墻全高所有連梁均發生剪切破壞時，連梁就喪失了墻肢對它的約束作用變成單片的獨立梁。這會使結構的側向剛度大大降低，變形加大，墻肢彎矩加大，從而進一步增加P-△效應，并最終可能導致結構的倒塌。連梁在延性破壞時，梁端會出現垂直裂縫，受拉區會出現微裂縫，在地震作用下會出現交叉裂縫，并形成塑形鉸，結構剛度降低，變形加大，從而吸收大量的地震能量，同時通過塑形鉸仍能傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到一定的約束作用，使剪力墻保持足夠的剛度和強度。在這一過程中，連梁起到了一種耗能的作用，對較少墻肢內力，延緩墻肢屈服有著重要的在作用。但在地震反復作用下，連梁的裂縫會不斷發展、加寬，直至破壞。

 

    因此在實際工程設計時就必須注意以下三個方面：

 

    一般剪力墻中，可采用彎矩調幅的方法降低連梁的彎矩設計值，使連梁先于墻肢屈服和實現彎曲屈服。調幅的方法有兩種：1.在小震作用下的內力和位移計算時，通過折減連梁剛度，使連梁的彎矩、剪力值減少。但折減系數也不能過小，否則無法保證連梁有足夠的承受豎向荷載的能力。根據《鋼筋混凝土高層建筑結構技術規程》第5.2.1條規定：“抗震設計的剪力墻結構中，連梁剛度可予以折減，折減系數不應小于0.5.”一般在實際設計中，我們在0.5-1之間取值，以符合截面設計的要求。2.按連梁彈性剛度計算內力和位移，將彎矩和剪力組合乘以折減系數，用這種方法時應適當增加其他連梁的彎矩設計值，以補償靜力平衡。

 

    根據“強墻肢弱連梁”的抗震設計要求，連梁屈服先于墻肢。連梁應具有較大的延性和耗能能力。現介紹三種延性耗能連梁，供同行參考，不妥或錯誤之處，敬請讀者指正。

    2.1 開縫混凝土連梁

    對跨高比較小的連梁，在連梁腹板上沿跨度方向預留一條或兩條縫或槽，將連梁沿梁高方向分成幾根跨高比較大的梁。在大震作用下，發生延性較好的彎曲破壞。

 

    2.2交叉配筋

    利用交叉配筋來抵抗地震作用不斷改變的剪力，斜筋方向和主拉應力方向接近，斜筋抵抗由彎剪作用所引起的主拉應力，從而有效地限制裂縫的開展。

    交叉配筋連梁有明顯的優越性：交叉配筋的豎向分量可以提供兩個方向的剪力，有效防止剪切滑移破壞；交叉鋼筋可以承擔混凝土開裂、退出工作后的拉力，有效防止裂縫繼續開展，避免剪切破壞。

    試驗結果表明，交叉配筋連梁的延性和耗能能力明顯優于普通水平配筋連梁，具有良好的抗震性能。

 

    2.3 鋼板混凝土連梁

    鋼板混凝土連梁是在混凝土連梁中配置鋼板的連梁，由鋼板抵抗剪力，鋼筋混凝土與鋼板共同抵抗彎矩，鋼板提高了連梁的抗剪承載力，防止連梁發生脆性剪切破壞，更重要的是，鋼板作為一個連續體在連梁中有效地防止了斜裂縫的產生和發展，在梁、墻交界處有效地防止了反復荷載作用下的彎曲滑移破壞。鋼板有良好的塑形變形能力，可以減少箍筋用量，給施工帶來便利。

 

    在連梁設計中，我們將剛度折減后，仍可能發生連梁受彎或受剪承載力不足的情況，這時可以采用增加連梁洞口寬度、減少連梁高度來降低連梁的剛度；也可以通過增加該片剪力墻厚度來降低連梁的剛度，因為該片剪力墻厚度增加后，結構整體剛度加大，地震作用產生的內力增加，而連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比，但地震產生的內力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。

 

    高層剪力墻連梁的設計還受到很多因素的制約。連梁的內力和剪力墻的多少、剛度等都有關。因此設計時，應盡量符合“強剪弱彎”的原則，以取得比較理想的結果。