剪力墙连梁设计
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高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题摘要:近年来,高层建筑的不断增加,作为高层建筑的一个重要组成部分的连梁剪力墙结构,是墙的应力传递纽带的一个重要环节之间的耦合强度、刚度、延性等特性均会对剪力墙的性能产生直接影响。
本文将针对高层建筑剪力墙结构连梁的合理设计进行探讨。
关键词:高层建筑剪力墙结构连梁设计1 连梁在剪力墙结构中的作用剪力墙中的连梁通常梁高较大,跨度却相对较小,剪力墙结构在高层民用建筑中采用,连梁跨高比小于2.5,有时甚至接近1。
这种连梁的受力性能不同于垂直荷载下的深梁,在水平荷载下其与墙肢相互作用,产生的约束弯矩和剪力在梁的两端方向相反且力较大,可能会使梁产生较大的剪切变形,使之出现斜裂缝;同时,在高层建筑中,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩,也会使连梁产生内力。
在结构设计中,即使采取在连梁中部开水平缝;剪力墙洞口宽度增加;对局部内力过大的连梁进行调整;在内力和位移计算梁的刚度降低,降低连梁措施的内在力量,是使梁的截面设计依据与相关的要求非常困难。
较理想的剪力墙极限状态应是:第一次出现在某层连梁两端出现塑性铰,然后逐渐扩展,直到连梁两端壁底前塑性,塑性铰的出现,而其他部分的壁保持弹性,这样对最大限度地发挥结构抗震能力作用明显因此,在设计的剪力墙结构中,增加连梁的延展性是关键,应使其在理想的机构中满足需要,同时,有效增加墙肢底部的承载能力,并对该处的混凝土截面进行足够的约束。
2 高层建筑联肢剪力墙的破坏机理在水平剪力墙高层建筑的耦合作用下,会产生两种破坏模式,即脆性破坏(也被称为剪切破坏)和延性破坏(也称为弯曲破坏)。
常见的联肢剪力墙脆性破坏有两种情况。
一种情况是脆性破坏发生于墙肢。
墙肢由于抗剪的能力不够而发生剪切破坏,导致快速的抗剪承载力的损失,甚至导致结构的突然崩溃,这是设计时必须要加以避免的。
另一方面,即使连梁剪切破坏。
连梁发生剪切破坏会使连梁丧失对联肢剪力墙各墙肢的约束作用,在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,联肢剪力墙的各墙肢将成为单片的独立墙,这会极大地降低结构的侧向刚度,使墙肢弯矩加大。
剪力墙连梁设计分析在建筑结构设计中,剪力墙连梁是一个十分重要的组成部分。
它在剪力墙结构体系中起着连接墙肢、协调变形、分配内力等关键作用。
合理的剪力墙连梁设计对于保证结构的安全性、稳定性以及经济性都具有重要意义。
剪力墙连梁的工作原理相对复杂。
在水平荷载作用下,比如风荷载或者地震作用,连梁会受到弯矩、剪力和轴力的共同作用。
连梁两端与剪力墙相连,其变形和内力会受到相邻墙肢的约束和影响。
当连梁的变形超过一定限度时,会进入屈服阶段,从而消耗能量,减轻整个结构所受到的地震作用。
在进行剪力墙连梁设计时,首先需要考虑的是其截面尺寸。
连梁的截面高度一般与相连的剪力墙墙肢厚度相同,而其宽度则需要根据结构的受力情况和建筑要求来确定。
如果连梁的截面尺寸过大,可能会导致其刚度增加过大,吸引过多的地震力,从而对结构的整体抗震性能产生不利影响;反之,如果截面尺寸过小,又可能无法满足承载能力和变形要求。
连梁的配筋设计也是至关重要的环节。
纵向钢筋的配置需要根据计算的内力来确定,以保证连梁在受力时能够有足够的强度和延性。
同时,箍筋的配置不仅要满足抗剪要求,还要能够约束混凝土,提高连梁的抗震性能。
在配筋设计中,需要注意避免钢筋过于密集,以免影响混凝土的浇筑质量。
剪力墙连梁的跨高比是影响其性能的一个重要因素。
跨高比较小的连梁,其受力性能更接近于深梁,剪切变形所占比例较大;而跨高比较大的连梁,则更接近于普通受弯构件。
在设计中,需要根据跨高比的不同,采用相应的计算方法和构造措施。
对于跨高比较小的连梁,由于其剪切变形较为显著,往往容易发生剪切破坏。
为了提高这类连梁的抗剪能力,可以采取增加箍筋数量、提高混凝土强度等级、配置交叉斜筋等措施。
同时,在计算其内力时,需要考虑混凝土的软化效应和受剪承载力的折减。
在实际工程中,有时会出现连梁超筋的情况。
这可能是由于地震作用过大、连梁截面尺寸不合理或者配筋过多等原因导致的。
当遇到连梁超筋时,不能简单地通过增加钢筋来解决,而需要综合考虑结构的整体性能,采取调整连梁截面尺寸、降低连梁刚度、设置水平缝将连梁分成两根连梁等方法来处理。
混凝土剪力墙连梁的设计计算及超筋处理朱炳寅(中国建筑设计研究院北京100044)剪力墙结构、框架-剪力墙结构中连梁及框筒结构中的裙梁一般较易出现超筋现象,应采取适当的处理方法。
本文讨论的是在结构体系合理的情况下,当某些剪力墙连梁仍然超筋时,设计如何根据混凝土高规第7.2.25条的相关规定,进行适当地处理的方法。
1 对连梁的计算处理方法1.1 连梁调幅处理(计算结果①)抗震设计剪力墙中连梁的弯矩和剪力可进行塑性调幅,以降低其剪力设计值。
但在结构计算中已对连梁进行了刚度折减,其调幅范围应限制或不再调幅。
当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位的连梁和墙肢的弯矩应相应加大。
一般情况下,经全部调幅(包括计算中连梁刚度折减和对计算结果的后期调幅)后的弯矩设计值不宜小于调幅前(完全弹性)的0.8倍(6,7度)和0.5倍(8,9度)。
注意:1)本调整方法考虑连梁端部的塑性内力重分布,对跨高比较大的连梁效果比较好,而对跨高比较小的连梁效果较差;2)经本次调整,仍可确保连梁对承受竖向荷载无明显影响。
1.2 连梁的铰接处理(计算结果②)当连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响(即连梁不作为次梁的支承梁)时,可假定该连梁在大震下破坏,对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。
实际计算时,为减小结构计算工作量,可将连梁按两端铰接梁计算。
注意:1)事实上,通过采取恰当的构造措施可确保连梁对剪力墙的约束不完全丧失,避免出现“独立墙肢”。
采用铰接处理就是考虑了大震时连梁对剪力墙仍能保持一定的约束作用。
2)本次调整的连梁为其破坏对承受竖向荷载无明显影响的连梁,即该连梁不作为次梁或主梁的支承梁。
3)应注意到本次计算为“第二次”,是对剪力墙进行包络设计的重要步骤之一。
4)实际操作中,经常会出现将某根超筋连梁进行铰接处理后,引起其他位置原来不超筋的连梁超筋。
1.3 对超筋连梁的计算处理(计算结果③)对采用上述1.2的方法对连梁进行计算处理(计算结果②)后,结构的侧向位移不能满足规范要求,即层间位移角已不符合混凝土高规表4.6.3要求,且确无其他手段加大结构的侧向刚度时;或者采用1.2的方法调整效果不好(即多次调整都不能杜绝上述情况4)的出现)时,可在计算中考虑地震作用下连梁对墙实际存在的约束作用(既没有按真实截面弹性方法计算的那么大,也不是完全铰接,而是具有一定转动约束的塑性铰),即在结构分析中采取降低连梁计算截面(但施工图的实际截面仍采用原有连梁截面尺寸)的方法。
浅谈高层建筑剪力墙中连梁的设计摘要:本文首先分析了连梁的破坏机理,进而论述了剪力墙连梁设计满足“强剪弱弯”原则须注意的事项,最后阐述了连梁的构造要求、截面设计及配筋计算,以供参考。
关键词:高层建筑;剪力墙;连梁;设计在高层建筑剪力墙结构和框架中,连接墙肢与墙肢,墙肢与框架柱的梁称为连梁。
连梁一般具有跨度小、截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。
一般在风荷载和地震荷载的作用下,连梁的内力往往很大。
因此,在设计中须采取一些措施来降低连梁的内力,在本文中,主要对高层建筑剪力墙连梁设计进行了研讨,并提出了相应的设计建议,以供参考。
1 连梁的破坏机理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)。
脆性破坏:当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—△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。
延性破坏: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。
在墙肢破坏前,只要所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载,就不会造成结构的倒塌。
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。
2 剪力墙连梁设计满足“强剪弱弯”原则须注意的事项2.1关于连梁刚度或弯矩设计值的折减根据jgj3-1991《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中的规定:“在内力与位移计算中,所有构件均可采用弹性刚度,在框架一剪力墙结构中,连梁的刚度可予以折减,折减系数不应小于0.55。
剪力墙洞口连梁做法一、引言随着高层建筑和大型公共设施的发展,剪力墙在结构中的地位日益突出。
洞口连梁作为剪力墙的重要组成部分,对于保证结构的整体性、承载能力和抗震性能具有重要意义。
本文将就剪力墙洞口连梁的做法进行详细探讨。
二、剪力墙洞口连梁的定义与重要性剪力墙洞口连梁是指在剪力墙中设置的连接洞口两侧墙体的水平梁。
其主要作用是传递剪力墙中的水平剪力和弯矩,增强结构的整体性和稳定性。
在地震等外部载荷作用下,洞口连梁能够有效地将剪力和弯矩传递到整个结构体系中,减轻局部受力,防止结构发生破坏。
因此,正确设计和施工剪力墙洞口连梁对于保证结构安全至关重要。
三、剪力墙洞口连梁的分类根据洞口连梁跨度、截面尺寸和受力特点的不同,可以将洞口连梁分为以下几类:1.按跨度可分为单跨和多跨;2.按截面尺寸可分为矩形、T形和L形等;3.按受力特点可分为弯矩主导和剪力主导。
四、剪力墙洞口连梁的设计原则在进行剪力墙洞口连梁设计时,应遵循以下原则:1.根据结构整体性和稳定性要求,合理确定洞口连梁的跨度、截面尺寸和配筋;2.充分考虑地震等外部载荷作用下的剪力和弯矩传递,采取相应的加强措施;3.保证洞口连梁的施工可行性,考虑施工条件和施工难度;4.优化设计方案,降低成本,提高经济效益。
五、剪力墙洞口连梁的施工方法剪力墙洞口连梁的施工方法主要包括以下步骤:1.准备:熟悉图纸,进行技术交底;准备施工所需的材料和机具;确保施工场地安全。
2.支模:按照设计图纸的要求进行支模,确保模板的稳定性和位置准确性。
3.钢筋绑扎:按照设计要求进行钢筋的选择、加工和绑扎,确保钢筋的位置、间距和数量符合规范要求。
4.混凝土浇筑:浇筑前应对模板和钢筋进行检查,确认符合要求后进行混凝土浇筑,并确保混凝土的配合比、坍落度和浇筑方式符合规范要求。
浇筑时应分层振捣,确保混凝土密实。
5.养护:混凝土浇筑完成后应进行养护,保持适当的温度和湿度,防止混凝土开裂。
6.拆模:达到规定的拆模时间后,应按照规范要求进行拆模,并清理施工现场。
浅谈剪力墙结构的连梁设计[摘要]探讨了在实际设计应用中剪力墙连梁的计算模型该如何合理选取,连梁超筋后应如何用合适的方式处理等设计思路。
[关键词]连梁计算模型超筋处理中图分类号:[f213.2] 文献标识码:a 文章编号:1009-914x (2013)23-0149-010.引言近年来,剪力墙结构在钢筋混凝土多高层建筑中得到了最广泛的应用,做好剪力墙结构设计,已经成为结构设计人员所应具备的基本能力之一。
连梁作为剪力墙结构中不可或缺的基本构件,更应在结构设计中重点关注。
1.连梁计算模型的合理选取目前连梁计算模型主要分为墙元(剪力墙开洞形成的连梁)模拟和梁元(即杆元,两节点间布梁形成的梁)模拟两种。
墙元模拟时连梁实际是墙的一部分,连梁四角与墙肢协调,连梁的抗弯刚度计算值要大于梁元的计算结果。
适合于跨高比小于5的强连梁的计算。
采用此种计算模型,结构抗侧刚度计算值较大,结构侧向位移计算值较小。
一般情况下,连梁超筋较多,剪力墙的计算数值较小(多为构造)。
梁元模拟时连梁两端与墙肢变形协调,其抗弯刚度计算值要小于墙元的计算结果。
适合于跨高比不小于5的弱连梁的计算。
采用此种计算模型,结构抗侧刚度计算值较小,结构侧向位移计算值较大。
一般情况下,连梁超筋较少,剪力墙的计算数值较大。
通常情况下,框架-剪力墙结构由于墙体相对较少,建议采用强连梁(高度大于400mm且跨高比小于5)连接的结构形式以保证墙体部分的足够刚度,且相对容易控制侧向位移比限值;对于纯剪结构,由于墙体数量众多,刚度足够大,位移比足够小,建议大量采用弱连梁(高度不大于500mm且高跨比不小于5)连接的结构形式。
在实际应用中,对于整个结构的四周窗洞,所有连梁顶可只布置到楼层标高处,其上窗台部分用填充砌体封堵即可。
这种对连梁的规则化处理,既可简化结构设计,又可节约成本造价。
2.连梁超筋的处理方法剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。
规范有明确处理措施:1.减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施。
浅谈剪力墙中双连梁设计在抗震设计时,很多情况下设计计算会出现连梁抗剪超筋的情况,本文简述对剪力墙结构中连梁设计的建议,引出“双连梁”这一处理连梁超筋措施,并例举双连梁在实际工程中的应用。
标签:连梁,双连梁,超筋措施1、引言剪力墙结构的延性主要通过连梁实现,连梁对剪力墙结构的刚度、承载力、延性等均具有重要影响,是剪力墙结构塑性耗能机构的关键部件,是剪力墙结构中抗震设防的第一道防线,它的合理设计将为整体结构安全做出重大贡献。
在抗震设计时,很多情况下设计计算会出现连梁抗剪超筋的情况,双连梁是一種比较有效的处理连梁超筋措施,是对单连梁形式的优化,震害经验表明,跨高比较大的双连梁比跨高比较小的深连梁具有更好的抗震性能。
2、剪力墙结构中连梁设计的建议剪力墙结构中墙肢和连梁协同工作。
在正常使用状态下,结构应处于弹性工作状态,连梁不应产生塑性铰。
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。
要求“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标,结构的设计应保证不发生剪切破坏,即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均具有较好的延性。
在此,笔者对剪力墙结构中连梁设计提几点建议:2.1 连梁刚度进行折减在进行结构整体计算时,需对连梁刚度进行折减。
折减系数不宜小于0.5,6、7度时可取0.7,8、9度时可取0.5。
位移和配筋计算时宜尽量取相同的折减系数,根据文献第6.2.13条2款的条文说明,计算位移时,连梁刚度可不折减。
2.2 增加连梁跨度以减少刚度剪力墙结构的连梁应具有适当的刚度并具有足够的耗能能力,一般可取连梁的跨高比在2.5~5之间。
当连梁刚度折减后,仍发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不足时,可以增加连梁的跨度,以减少连梁刚度。
此时结构的整体刚度会减少,也就减少了地震作用的影响,使得连梁的承载力有可能不超限。
2.3 增加剪力墙厚度可增加墙肢和连梁的截面宽度,结果会使结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,但由于构件截面宽度增加后承载力会提高,而地震所产生的内力并不按截面宽度增加的比例分配给墙肢和连梁,往往墙肢会承担大部分内力,使得连梁的承载力有可能不超限。
关于剪力墙连梁设计中的若干问题分析连梁是剪力墙结构和框架-剪力墙结构抗震设计中的关键构件,连接墙肢与墙肢,它可以起到消耗地震能量的作用,此关键部位设计的合理与否直接影响到建筑物抗震性能的好坏。
通过对剪力墙连梁抗震协同工作机理的分析,来指导如何在实际工作中正确处理连梁相关的一些问题。
标签:剪力墙连梁;刚度折减;超配筋处理1、连梁刚度折减及电算模拟1.1 连梁的工作机理分析在风和地震作用等水平荷载作用下,墙肢产生弯曲或剪切变形,使连梁相对墙肢产生转角,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影响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)和延性破壞(弯曲破坏)。
连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用,将成为独立墙肢。
这会使结构的侧向刚度大大降低,变形加大,并最终可能导致结构的倒塌。
连梁在发生延性破坏时,梁端形成塑性绞,结构刚度降低,变形加大,从而消耗地震能量。
此时连梁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。
1.2连梁刚度折减系数取值伴随着连梁梁端产生塑性变形,结构刚度退化,变形加大,结构出现内力重分布,剪力墙墙肢内力加大,所以内力和位移计算中对连梁刚度应予折减。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第5.2.1条文说明指出,在不影响承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂(降低刚度)而把内力转移到墙体上。
通常,设防烈度低时可少折减一些(6、7度时可取0.7),设防烈度高时可多折减一些(8、9度时可取0.5)。
折减系数不宜小于0.5,以保证连梁承受竖向荷载的能力。
对框架-剪力墙结构中一端与柱连接、一端与墙连接的梁以及剪力墙结构中的某些连梁,如果跨高比较大(比如大于5)、重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更为明显,此时应慎重考虑梁刚度的折减问题,必要时可不进行梁刚度折减,以控制正常使用阶段梁裂缝的发生和发展。
剪力墙连梁的设计步骤总结规范的有关规定《抗震规范》6.2.4 一、二、三级的框架梁和抗震墙的连梁,其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整:6.2.9 钢筋混凝土结构的梁、柱、抗震墙和连梁,其截面组合的剪力设计值应符合下列要求:跨高比大于2.5的梁和连梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙:跨高比不大于2.5的连梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙的底部加强部位:6.2.13 钢筋混凝土结构抗震计算时,尚应符合下列要求:……2 抗震墙地震内力计算时,连梁的刚度可折减,折减系数不宜小于0.50。
……6.4.7 跨高比较小的高连梁,可设水平缝形成双连梁、多连梁或采取其他加强受剪承载力的构造。
顶层连梁的纵向钢筋伸入墙体的锚固长度范围内,应设置箍筋。
《高规》5.2.1 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。
7.1.3 跨高比小于5的连梁应按本章的有关规定设计,跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计。
7.1.3 说明:两端与剪力墙在平面内相连的梁为连梁。
如果连梁以水平荷载作用下产生的弯矩和剪力为主,竖向荷载下的弯矩对连梁影响不大(两端弯矩仍然反号),那么该连梁对剪切变形十分敏感,容易出现剪切裂缝,则应按本章有关连梁设计的规定进行设计,一般是跨度较小的连梁;反之,则宜按框架梁进行设计,其抗震等级与所连接的剪力墙的抗震等级相同。
7.2.21 连梁两端截面的剪力设计值V应按下列规定确定:1 非抗震设计以及四级剪力墙的连梁,应分别取考虑水平风荷载、水平地震作用组合的剪力设计值。
2 一、二、三级剪力墙的连梁,其梁端截面组合的剪力设计值应按式(7.2.21—1)确定,9度时一级剪力墙的连梁应按式(7.2.21—2)确定。
7.2.25 剪力墙结构连梁中,非抗震设计时,顶面及底面单侧纵向钢筋的最大配筋率不宜大于2.5%;抗震设计时,顶面及底面单侧纵向钢筋的最大配筋率宜符合表7.2.25的要求。
高层建筑混凝土剪力墙连梁设计实例分析连梁通常根据“小震弹性,中震屈服,大震破坏”的基本设计原则,作为抗震墙第一道防线。
结构计算中,按“强剪弱弯”原则使连梁端出现塑性铰,以耗散地震能量;按“强墙肢弱连梁”原则使连梁屈服先于墙肢,且使墙肢形成多铰机构而具有较大延性。
因此合理设计的连梁对于改善剪力墙有重要的作用。
1 连梁的结构定义《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第7.1.3条文说明指出,连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。
2 连梁受力和变形在高层混凝土剪力墙结构体系中,连梁计算的调整比较频繁,跨度一般都比较小。
和普通框架梁的受力特点上的明显区别是:1)竖向荷载下连梁产生的弯矩和剪力一般较小,而在水平地震作用下剪力墙墙肢产生变形,连梁梁端产生相对转动,使得连梁产生弯矩和剪力;2)连梁端部的弯矩、剪力和轴力反作用于墙肢,使墙肢、连梁形成共同作用,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。
3 实例分析《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中第7.1.3条规定“跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计”,故这类连梁宜按框架梁输入计算,并且可称这类梁为弱连梁。
《全国民用建筑工程设计技术措施结构(混凝土结构)》(2009年版)第5.1.14条将跨高比不大于2.5且梁高不小于400mm的连梁称为“较强连梁”(简称为强连梁)。
故本文将连梁分为三大类:强连梁(跨高比≤2.5且梁高>400mm的连梁)、连梁(2.5<跨高比<5的连梁)、弱连梁(跨高比≥5的连梁)。
连梁一般情况下截面大、跨度小,且与其相连的墙体刚度大,因此在水平力作用下连梁内力往往很大,特别是抗震设防烈度较高时,连梁容易出现超筋现象。
高规和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)等给出了一些处理方法:1.减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施;2.剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅(在内力计算前将连梁刚度进行折减);3.跨高比较小的连梁,可设水平缝形成双连梁,使其破坏形态从剪切破坏变为弯曲破坏;4.当连梁截面宽度大于250mm跨高比不大于2.5时可采用交叉斜筋配筋,当连梁截面宽度不小于400mm时可采用集中对角斜筋配筋或对角暗撑配筋,可以改善其抗剪性能。
什么是剪力墙连梁(二)引言:剪力墙连梁是一种建筑结构形式,通过结合剪力墙和连梁的力学特性,提升建筑的抗震性能和结构稳定性。
本文将从五个大点出发,详细介绍剪力墙连梁的概念、设计要点和施工方法。
正文:1. 剪力墙连梁的定义- 剪力墙:承担竖向荷载和抗震力,专门用于吸收水平地震力的结构墙体。
- 连梁:将剪力墙之间的荷载传递和分配到剪力墙上,增强整体抗震能力和刚度。
2. 剪力墙连梁的设计要点- 剪力墙的选取:根据建筑结构和地震力计算,确定合适的位置和数量。
- 连梁的布置:采用梁柱剪力墙节点形式,连接剪力墙的顶部和底部梁柱,实现荷载传递和分配。
- 连梁的强度和刚度:根据剪力墙的设防要求,设计连梁的尺寸和配筋,确保其满足抗震要求。
3. 剪力墙连梁的施工方法- 剪力墙的施工:采用钢筋混凝土墙体,根据设计要求,进行模板、钢筋和混凝土的施工。
- 连梁的施工:首先搭建连梁模板,然后布置和绑扎钢筋,最后进行混凝土浇筑。
- 剪力墙和连梁的连接:采用连接钢筋和焊接方法,确保剪力墙和连梁的力学连接。
4. 剪力墙连梁的优势- 提高抗震性能:剪力墙和连梁的结合可以有效吸收地震力,提高建筑的抗震性能。
- 增强结构稳定性:连梁的布置和连接可以增加建筑的整体刚度,提高结构的稳定性。
- 节约材料和成本:剪力墙的设置可以减少其他结构构件的使用,节约材料和施工成本。
5. 剪力墙连梁的应用范围- 高层建筑:剪力墙连梁在高层建筑中广泛使用,提高建筑的抗震性能和结构稳定性。
- 特殊地区:地震频发地区,剪力墙连梁是一种有效的结构形式,可以提高建筑的抗震能力。
- 超限结构:对于超限结构,剪力墙连梁可以增强结构稳定性,提供更好的承载能力。
总结:剪力墙连梁作为一种创新的建筑结构形式,在提升抗震能力和结构稳定性方面具有显著优势。
通过以上五个大点的阐述,我们对剪力墙连梁的定义、设计要点、施工方法、优势和应用范围有了深入的了解。
在未来的建筑设计和工程实践中,剪力墙连梁将发挥更大的作用,提升建筑的安全性和可靠性。
浅谈剪力墙结构设计中连梁超限的调整方法摘要:剪力墙结构是高层建筑中一种常见的结构形式,相比于框架结构,其抗侧刚度大、水平承载力高、结构侧移小,这在很大程度上提高了建筑整体结构的稳定性和使用的安全性。
但是在剪力墙结构设计中,尤其是在高烈度地区,连梁往往由于分配到的剪力过大而造成剪压比超限或受剪承载力超限。
调整计算模型对于很多刚入行的结构工程师来说是一个不小的挑战,本文将通过理论分析并结合多年结构设计经验,简单介绍连梁超限时的几种调整方法。
关键词:剪力墙结构设计;连梁超限引言随着城镇化的进一步推进,大量人口涌入一线城市和新一线城市,这些城市就需要大量的建筑为他们提供居住和办公场所,而在土地资源相对稀缺的大城市,高层建筑已经成为了住宅、办公等最重要的形式,其中剪力墙结构又是高层建筑中最主要的结构形式之一,掌握剪力墙结构设计已经成为了每一个结构工程师必备的技能。
在剪力墙结构设计过程中,计算模型会遇到多种超限问题,连梁超限则为常见的一种,掌握连梁超限的调整方法对结构设计工程师来说,已经成为了一项基本本领。
1 连梁概述1.1 连梁的定义及受力特点连梁为在墙肢平面内连接墙肢的梁,根据跨高比不同可分为强连梁、普通连梁和弱连梁。
跨高比不大于2.5时为强连梁,跨高比不小于5时为弱连梁,其他的连梁为普通连梁。
连梁属于“墙”的一部分,混凝土强度等级、抗震等级均同墙。
连梁跨度小,在竖向荷载作用下内力较小,水平荷载作用下内力较大。
连梁跨高比不同,则受力特性不同,弱连梁力学特性同框架梁;强连梁破坏形态为剪切破坏,延性差;普通连梁可发生弯曲破坏。
连梁刚度过小时,结构类似于框架,整体刚度较小;连梁刚度过大时,则整体刚度较大,在强震作用下连梁破坏后刚度退化大,墙肢容易破坏。
1.2 连梁和框架梁的区别跨高比小于5的连梁按连梁设计,跨高比不小于5的连梁按框架梁设计。
连梁按墙元模型计算分析,框架梁按杆元模型计算分析。
在计算模型中,连梁可以进行刚度折减,框架梁则不可以。
框架核心筒剪力墙连梁结构设计框架核心筒结构剪力墙连梁主要有3种设计方法,即强连梁、弱连梁和双连梁,相对于连梁两端截面长宽比为8以上的普通剪力墙(非短肢剪力墙),工程中一般将截面高度小于等于400mm的连梁称为弱连梁.强连梁(大于400mm的连梁)截面刚度按规范进行折减后仍不能满足规范要求,可以采取在连梁截面高度中间开设水平通缝的办法进一步降低连梁刚度,形成双连梁。
1、算例概况及基本参数某框架核心筒结构体系的商务办公楼建筑,平面主体部分呈规则方形,地下2层,地上主体部分15层,主体高度61.50m(核心筒位置处的电梯间比主体结构高出1层),3层以上标准层层高4.0m.框架柱截面自下而上由1100mm×1100mm 递减到900mm×900mm,核心筒外圈剪力墙厚度350mm,内部剪力墙厚度200mm,柱墙混凝土强度等级为C40;框架梁截面600mm×800mm,次梁300mm×600mm,楼板厚度为120mm,梁板混凝土强度等级C30。
2、框架核心筒结构动力反应分析2.1 不同截面高度单连梁的结构地震反应表1和表2为框架核心筒结构地震反应结果,其中:模型的连梁为强连梁,厚度为b,高度分别为1900mm,1600mm,1300mm,1000mm,700mm,模型的连梁为弱连梁,截面厚度为b,高度为400mm。
由表1和表2可知:a.高层建筑混凝土结构技术规程规定结构平面布置应减少扭转的影响,对于A级高度高层建筑,结构扭转为主的第三自振周期T3与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.9,对于本结构,当连梁截面高度减小到1600mm以下时,以扭转为主的第三自振周期与第一周期比值超过限值0.9;连梁截面高度减小到1300mm左右时,第二振型由平动变为扭转;继续减小到1000 mm时,第一振型由平动变为扭转。
在核心筒剪力墙保持不变的情况下,连梁刚度尤其是核心筒外圈连梁刚度越大,核心筒所具有的抗扭刚度越大,应保证连梁具有足够的刚度。
建筑结构设计:纯剪力墙住宅洞口连梁设计
有哪些注意要点?
1.人防内的厕所、水房等,由于使用要求一般要垫起来,故此处洞口要抬高增大,造成其上连梁与一般梁不同。
2.剪刀梯入口处连梁,由于休息平台板的做法一般只有20厚,比一般楼板处较薄,此处连梁应按休息平台的标高考虑。
3.跃层、楼梯间出屋面处洞口一般要抬高,其上下连梁不同。
4.首层有窗井处因窗井采光的要求可能将其上的阳台及洞口抬高,造成上、下的连梁不同。
5.其他有门槛处上下连梁不同于一般连梁。
1。
浅析剪力墙连梁设计
[摘要]分析连梁的工作和破坏机理,指出连梁设计的“强剪弱弯”原则,提出如何设计延性较好的连梁的几点方法和建议。
[关键词]连梁设计;强剪弱弯;延性
与剪力墙相连的梁称为连梁.连梁具有跨度小、截面大、与连梁相连的墙体刚度大的特点.尤其在海南海口这类地震抗震设防烈度较高的地区,建筑在水平力作用下,连梁的内力往往很大,超筋超限现象严重。
如简单采取加大连梁截面高度和配筋的方法解决问题,则设计很不经济,也不符合“强剪弱弯”的设计原则。
为此笔者对连梁设计进行初步探讨,提出几点设计的方法和建议。
一、不同类型连梁的破坏形态
在风荷载和地震荷载作用下,建筑物的侧移使墙肢产生弯曲变形,墙肢与连梁间产生转角,连梁产生内力。
剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏分为两种,即脆性破坏(剪切破坏)和延性破坏(弯曲破坏)。
(一)脆性破坏
脆性破坏(剪切破坏)又分为两种情况:一种是墙肢发生剪切破坏。
墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏,使剪力墙很快丧失承载能力,造成突然倒塌。
第二种情况是连梁发生剪切破坏,即连肢墙各墙肢丧失连梁的约束作用口。
在沿墙高所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢成为独立墙,侧向刚度大大降低,墙肢弯矩加大。
(二)延性破坏
延性破坏(弯曲破坏)分为两种情况:一种是连梁不屈服,墙肢首先发生弯曲破坏。
种墙在破坏时的极限变形较小,吸收地震能量较低,计算时应避免这种情况的发生.第二种情况是连梁先屈服,墙肢后屈服.当连梁有足够的延性时,它能通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量.同时,塑性铰仍然继续传递弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,使连肢墙保持足够的强度和刚度。
由此可见,保证连粱的延性要求是非常重要和具有现实意义的。
当连梁跨高比较大时,连梁以受弯为主,可能出现弯曲破坏。
二、连梁的影响和抗震概念设计
依据结构抗震设计中采用的三水准设防的思想,应使结构具有足够延性。
在剪力墙结构中.连梁应在罕遇地震时比剪力墙较早地进入弹塑性阶段,从而保证墙肢处于弹性阶段,满足“多道设防”的抗震思想。
最理想的情况是连梁先于墙肢屈服,且连梁具有足够的延性,待墙肢底部出现塑性铰,多个连梁端部出现塑性铰,这些塑性铰可以吸收地震能量,又能继续传递弯矩与剪力,对墙肢形成的约束弯矩使剪力墙保持足够的刚度和承载力,墙肢底部的塑性铰亦具有延性,具有这种连梁的剪力墙延性最好。
由连梁过强引起的墙肢剪切破坏则是一种脆性破坏,几乎没有延性或延性很小。
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,可以按照“强墙弱梁”的原则设计整体剪力墙结构,按照“强剪弱弯”的原则设计墙肢和连梁。
如果连梁跨高比较大而可能出现剪切破坏,则要按照“多道设防”的原则,考虑几个独立墙肢抵抗地震作用。
三、连梁设计的几点建议
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,连粱可以产生塑性铰。
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,即我们经常说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设防目标。
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可以考虑以下几个方面:
(一)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与宽度的增加成正比。
由于该片墙厚增加以后,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。
合理控制连梁的跨高比
跨高比的大小决定连梁变形能力的大小,一般认为当连梁跨高比大于2时,连梁具有较好的变形能力。
同时为保证连梁对墙肢的有效约束,连梁应具备足够的承载力。
连梁截面高度也不宜小于400mm。
当连梁的跨高比小于2时,为改善连梁的延性,可采取沿梁长截面高度中间带通缝的连梁,此方法可以增大跨高比,较大的降低连梁的刚度和强度,同时又不影响建筑功能的使用。
刚度折减和减小高度
连梁由于跨高比小,而与之相连的墙肢刚度较大,在水平力作用下的内力往往很大,因此在进行结构整体计算时,为了使连梁能吸收较多的能量,保证连梁有较好的延性,又能起到有效传递弯矩和剪力的作用,需对连梁刚度进行折减。
《高规》5.2.1条规定,连梁的刚度折减系数不宜小于0.5。
刚度折减后,仍可能发生连梁受弯或受剪承载力不够的情况.这时可以增加洞口的高度.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。
连梁的塑性调幅
如果只是部分连梁超筋或超限,则可采取调整连梁内力来解决,调整的幅度一般不宜大于20%。
《高规》第7.2.25条第2款指出抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅,以降低其剪
力设计值。
由于连梁超筋超限往往集中于某几层或某个区域,在考虑调整连梁内力的时候应适当加强楼层其他部位的连梁和墙肢的
内力设计值,以达到平衡分担地震力的目的。
对个别连梁采用多道设防方法
对于连梁经过各种调整后仍然超筋时,可以假定连梁大震下破坏,不能约束墙肢,这时可考虑剪力墙的第二道防线。
《高规》第7.2.25条第3款指出当连梁破坏对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与工作,按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计。
这时情况会使墙肢的内力加大,以保证其安全。
当连梁的破坏对承受竖向荷载无明显影响(即连梁不作为次梁
的支撑梁)时,可假定该连梁在大震作用下退出工作,对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(为减少结构计算工作量可将连梁按两端铰接梁计算),墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计
配筋形式和构造措施
连梁配筋一般采取上下对称配筋,两佣的腰筋应同墙体的水平筋。
施工时,墙体水平筋在连粱范围内可连续以方便施工(由于水平筋在外,故要把它弯入连梁箍筋内)。
连梁所受剪力由箍筋与混凝土共同承担,一般不设置弯起钢筋或交叉钢筋,而箍筋则由计算确定,连梁两侧的构造钢筋用拉筋联系。
拉筋直径与墙体的同,竖直和水平方向每隔300~400mm拉一道。
对于仅配箍率太高的连梁,
条件允许时,可配置斜向抗剪钢筋。
由于规范规定的交叉暗撑的施工难度较大,工程界应用不多,笔者认为可退一步设置交叉斜向布筋或者布成菱形斜筋。
四、结束语
高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。
连梁一般具有跨度小、截面大、与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。
一般在风荷载和地震荷载的作用下,连梁的内力往往很大。
此外,高层建筑中,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩,会引起连梁两端的竖向位移差,这也将在连梁内产生内力。
另外,连梁的刚度和整体建筑刚度的大小也有着紧密联系,在进行验算时,经常会出现连梁的承载力能够满足要求,而其他的计算结果又不能满足相关规范的要求。
因此,在进行连梁设计时,要兼顾结构的整体抗震性能。
只有合理的结构形式才能从根本上解决结构设计中所遇到的问题。
这就要求工程师能够理论结合实际,反复计算,把互相制约的因素统一协调,以取得比较理想的结果。
参考文献:
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[2] gb50011-2010建筑抗震设计规范
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