原创《高层建筑结构设计中连梁设计》：这是一篇与连梁论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：高层建筑剪力墙结构中的连梁在水平荷载作用,内力较大,常出现超限,因而连梁设计是剪力墙结构设计中的重点,也是难点.简要分析了高层剪力墙结构中连梁的作用、工作和破坏机理,并对连梁的设计构造和超筋问题提出几点建议和措施,以供相关设计人员参考.
关键词：高层建筑；连梁设计；建议；计算
前言
高层建筑由于其自身高度较大的特点,地震作用对它的影响也较大.依据目前我国在建筑结构抗震设计中采用的三水准设防的思想,即保证结构做到“小震不坏,中震可修,大震不倒”,在地震区应使结构具有延性,即在地震作用下,结构进入塑性阶段,以塑性变形抵抗地震作用,又要做到结构不破坏,不倒塌.应确保剪力墙结构和框架—剪力墙结构中的连梁在罕遇地震时比剪力墙较早地进入弹塑性阶段,从而保证高层结构中主要的抗侧力构件—剪力墙处于弹性工作阶段,满足“多道设防”的抗震思想.
1连梁的概念和作用
连梁是指在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中连接剪力墙和剪力墙、剪力墙和框架柱且跨高比小于5的梁.连梁往往受建筑设计的限制具有跨度小,截面大,在水平力作用下和之相连的构件刚度大,容易出现剪切斜裂缝等特点.连梁在结构中除了承受竖向荷载外,在水平荷载作用下,也会产生不小的内力.连梁在风荷载和水平地震作用下,端部产生的弯矩、剪力和轴力,能够减小和之相连的墙肢的内力和变形,对墙肢起到一定的约束作用,改善墙肢的受力状态.
2连梁的工作和破坏机理
在风荷载和地震荷载作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁产生转角,从而使连梁产生内力；同时,连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形,对墙肢起到了一定的约束作用,改善了墙肢的受力状态.高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,即脆性破坏（剪切破坏）和延性破坏（弯曲破坏）.连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力,在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用,将成为单片的独立梁.这会使结构的侧向刚度大大降低,变形加大,墙肢弯矩加大,并且进一步增加P-Δ效应（竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩）,并最终可能导致结构的倒塌.连梁在发生延性破坏时,梁端会出现垂直裂缝,受拉区会出现微裂缝,在地震作用下会出现交叉裂缝,并形成塑性绞,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量的地震能量；同时,通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,使剪力墙保持足够的刚度和强度.在这一过程中,连梁起到了一种耗能的作用,对减少墙肢内力,延缓墙肢屈服有着重要的作用.但在地震反复作用下,连梁的裂缝会不断发展、加宽,直到混凝土受压破坏.
3连梁设计的建议
在墙肢和连梁的协同工作中,剪力墙应该具有足够的刚度和强度.在正常的使用荷载和风荷载作用下,结构应该处于弹性工作状态,连梁不应该产生塑性铰.在地震作用下,结构允许进入弹塑性状态,连梁可以产生塑性铰.根据抗震设计规范总则的要求,建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,一般不损坏或不需修复仍可使用；当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏.因此,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则.同时,要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性.因此,在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面.
3.1关于连梁刚度的折减
连梁由于跨高比小,和之相连的墙肢刚度大等原因,在水力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减弱,内力重分布.因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减.根据《高层建筑混凝土结构技术规程》中的规定：“高层·建筑结构地震作用效应计算时,可对剪力墙连梁刚度予以折减,折减系数不宜小于0.5”,一般在实际设计中我们在0.50～1之间取值,以保证连梁有足够的承受竖向荷载的能力和正常使用极限状态的性能.联肢抗震墙在水平地震力作用下,连梁两端弯矩相同,反弯点在跨中.连梁的剪跨比较小、刚度大,若按连梁实际刚度进行结构分析,所得连梁剪力值较大,可能超过剪压比限值,使连梁剪切破坏.对于抗震设计,连梁的刚度并不是越大越好,而是要适当降低连梁刚度.连梁刚度折减后,使水平地震力产生的梁端约束弯矩降低,同时也降低了连梁的剪力和剪压比,避免剪切破坏,有利于实现强剪弱弯的延性连梁.
3.2连梁剪力设计值
按强剪弱弯的设计原则,连梁的剪力设计值要由其实际的受弯承载力确定.《高层建筑混凝土结构技术规程》89版中,一级抗震墙的连梁即按实际受弯承载力计算连梁剪力设计值.2010版作了简化,采用组合剪力乘以增大系数的方法确定连梁的剪力设计值；9度时,还要按实际的受弯承载力计算剪力设计值,取两者的大者验算受剪承载力.增大系数的取值,主要考虑了材料的实际强度、连梁实配受弯钢筋的面积超过计算所需的面积,以及不同抗震等级对“强剪弱弯”的不同要求.需注意的是,连梁两端弯矩设计值之和为顺时针方向之和及逆时针方向之和两者的较大值.由于采用增大系数的方法,容易使设计人员忽略受弯钢筋量的限制,规范分别给出了连梁最小和最大配筋率的限制,防止连梁的受弯钢筋配置过多.
3.3连梁斜向配筋
跨高比小的连梁容易剪切破坏,即使是按强剪弱弯设计,在梁的两端屈服出现塑性鉸后,仍难避免剪切破坏.为了改善跨高比小的连梁的性能,从而改善联肢墙的抗震性能,规范增加在构造上的一些要求,例如钢筋锚固、箍筋配置、腰筋配置等.对跨高比不大于2的框筒梁和内筒连梁宜增配对角斜向钢筋.对跨高比不大于1的框筒梁和内筒连梁宜采用交叉暗撑.为了方便施工,交叉暗撑的箍筋不再加密.
3.4连梁跨度增加或降低连梁截面高度
在连梁设计中,刚度折减后,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况.这时可以增加洞口的宽度,以减少连梁刚度,减少了结构的整体刚度,也就减少了地震作用的影响,使连梁的承载力有可能不超限.当连梁剪力设计值超过限制时,减小连梁截面高度,从而达到较少连梁计算内力的目的,同时增大剪力墙的地震效应设计值.
3.5增加剪力墙厚度
亦即增加连梁的截面宽度,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,另一方面连梁的受剪承载力和宽度的增加成正比.该片墙厚增加以后,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限.
3.6提高混凝土等级
混凝土等级提高后,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例,有可能使连梁的受剪承载力不超限.
在实际工程设计时遇到连梁超限,可采用上述措施.若少数连梁仍超限,且超限连梁对结构承受竖向荷载无明显影响时,可考虑在大震作用下该连梁不参加工作,剪力墙按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的结构内力分析.在这种情况下,剪力墙的刚度降低,侧移增大,墙肢的内力和配筋亦增大.为保证安全,墙肢按两次计算所得的较大内力进行配筋计算,第二次计算时位移不限制.超限连梁的箍筋可按截面受剪力限制条件计算确定,超限连梁的纵向钢筋则按斜截面受剪承载力进行配筋计算.
4连梁的配筋计算
根据《混凝土结构设计规范》,在连梁设计方面,对于连梁抗震设计时跨高比大于2.5及小于2.5两种情况,在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定.在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限,这时可以将受力筋均匀布置.同时,考虑到连梁以承载水平荷载为主,支座弯矩主要由水平荷载引起,在反复的水平荷载作用下,支座截面上、下受拉筋面积相近,可以采用截面对称配筋.在连梁配筋中,配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏,这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏,耗能能力下降.若采用菱形配筋方式,可以克服这些不足之处.
5结语
综上所述,连梁设计作为剪力墙结构设计中一项重要环节,受内力、刚度等很多因素的制约,必须了解其工作机理及特性,并从概念设计的需要和可能,在满足各项要求的情况下对其进行设计,并加以重视.
参考文献：
[1]张晓刚,路福.浅析高层建筑结构中的连梁设计[J].赤峰学院学报（自然科学版）,2012（02）
[2]刘岩,邓志恒,谭宇胜.几种连梁结构体系的比较研究[J].混凝土和水泥制品,2013（01）
连梁论文参考资料：
结论：高层建筑结构设计中连梁设计为适合不知如何写连梁方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于连梁是不是剪力墙论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
