连梁抗剪设计
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浅谈剪力墙结构中的连梁设计本文介绍了连梁(两端与剪力墙在平面内相连的梁)的定义、受力机理,给出了连梁的设计建议,及连梁抗剪、配筋等超限的解决措施,供设计人员参考。
标签:连梁;剪力墙结构;延性在剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,在墙肢平面内相连的梁称之为连梁。
连梁一般具有如下特点:跨度短、截面高,而与连梁相连的剪力墙刚度又很大等。
一般在风荷载和地震水平力作用下,连梁的内力常常很大。
在进行位移计算时,连梁刚度一般不折减,但在内力计算,如配筋计算中,一般对连梁进行刚度折减。
连梁是与剪力墙连为一体,使两端剪力墙连为一体受力的构件。
一般情况下,连梁可根据跨高比(ln/hb)分为深连梁(ln/hb≤1.5)、强连梁(1.5<ln/hb≤2.5)、连梁(2.5<ln/hb≤5)和弱连梁(ln/hb≥5),ln为连梁净跨,hb 为连梁高度。
连梁截面高度一般不宜小于400mm,当截面小于400mm高时,应判定为弱连梁[2]。
一、连梁的受力机理剪力墙连梁是主要的抗震耗能构件。
连梁与框架梁一样,既承受由楼面传来的竖向荷载与风荷载或地震作用的水平荷载,但与框架梁不同的是,竖向荷载对连梁的破坏形态仅起次要作用,当剪力墙在风、地震等水平荷载作用下,墙肢产生侧移、发生弯曲变形时,连梁由于受到两端墙肢的约束而产生相应的弯矩及剪力,反过来连梁对两端的墙肢的约束作用减小了墙肢的内力和变形。
剪力墙弯曲变形越大,在连梁内产生的内力就越大。
在高层建筑中,一般中间楼层的层间位移角较大,这些楼层的连梁内力一般比较大。
而连梁的刚度越大,则受到的约束作用就越强,产生的约束弯矩及剪力也越大。
在地震荷载反复作用下,连梁两端会产生斜裂缝,产生塑性铰,使结构刚度减弱,变形增大,从而吸收大量的地震能量。
连梁两端的塑性铰还会继续传递弯矩和剪力,对墙肢还有一定的约束效果,使剪力墙能够维持够多的刚度和强度。
在这个过程中,连梁起到了耗能效果,降低了墙肢的内力,减慢了墙肢的屈服,使得结构具有良好的抗震性能。
组合梁完全抗剪和部分抗剪的构造要求好嘞,今天我们来聊聊组合梁的事儿,尤其是完全抗剪和部分抗剪这两个概念。
听起来有点高深,其实说白了就是要让梁在受力的时候不那么容易变形。
说到组合梁,你可能会想到那些高楼大厦的钢筋混凝土结构,哎呀,那真是个让人心旷神怡的东西。
先说说完全抗剪,这玩意儿就像你一口气吃下了一大碗麻辣火锅,虽然吃得痛快,但肚子得受点儿委屈。
完全抗剪的设计意味着梁在受力的时候,能抵御各种剪切力,就像一位武艺高强的侠客,无论敌人怎么攻击都能稳如泰山。
这种结构可不是随便造的,得好好规划,材料的选择、尺寸的设计全得精细,真是个细致活儿。
想象一下,工程师们开会讨论这些细节,就像是在研究如何制作一份绝世美食,得把每一步都琢磨透了。
再说部分抗剪,这种梁就像是个调皮的小孩,有点儿抗压能力,但面对强大的剪切力时,可能就会显得有些力不从心。
就好比你试图用一根小木棍去撬动一块大石头,哎呀,真是难为自己。
部分抗剪的结构通常会在设计上有所妥协,虽然不如完全抗剪那么强大,但在一些情况下,还是能勉强应付。
毕竟,生活中总会有些不如意的事,大家都得学会应对。
你可能会想,为什么不都用完全抗剪的设计呢?这就好比你不可能天天吃火锅,偶尔也得换换口味。
完全抗剪虽然强大,但成本可不低,材料、施工、维护,各种费用一加起来,吓得人都想退缩。
部分抗剪的设计在某些情况下,能够省下不少钱,真是个聪明的选择。
不过,选择部分抗剪的设计时,得好好评估一下具体情况,就像选手机的时候,要考虑品牌、价格、功能,各种因素得统统纳入考虑。
要是你问我,完全抗剪和部分抗剪哪个更好,我告诉你,其实这要看你具体的需求。
有些地方,比如高层建筑或者大跨度的桥梁,完全抗剪就特别合适。
因为这些地方受力大,必须得有个稳稳的底盘。
反之,某些小型建筑或者局部受力较小的地方,部分抗剪就能派上用场,省钱又省心。
在实际施工中,抗剪的构造要求也得仔细考虑。
比如,混凝土的强度得足够,钢筋的配置得合理。
剪力墙连梁设计在建筑结构设计中,剪力墙连梁是一个至关重要的组成部分。
它不仅在结构的整体稳定性和抗震性能方面发挥着关键作用,还对建筑物的使用功能和空间布局产生着重要影响。
剪力墙连梁通常是指在剪力墙结构中,连接两片剪力墙的梁。
其主要作用是将两片剪力墙连接在一起,协同工作,共同抵抗水平荷载,如地震力和风荷载。
在设计剪力墙连梁时,需要充分考虑其受力特点。
连梁一般承受着较大的弯矩、剪力和轴力,且其受力状态较为复杂。
由于连梁两端与剪力墙相连,在水平荷载作用下,其变形和内力分布与普通梁有很大的不同。
首先,我们来谈谈连梁的跨高比。
跨高比是连梁设计中的一个重要参数。
一般来说,跨高比较小的连梁,其刚度较大,在地震作用下吸收的能量较多,但也容易发生脆性破坏;而跨高比较大的连梁,刚度相对较小,在地震作用下变形较大,具有较好的延性。
因此,在设计时需要根据具体的工程情况,合理选择连梁的跨高比,以达到既满足结构受力要求,又具有良好抗震性能的目的。
其次,连梁的配筋设计也是关键环节之一。
为了保证连梁在受力过程中的承载能力和延性,需要合理配置纵向钢筋和箍筋。
纵向钢筋主要承担弯矩和轴力,箍筋则主要承担剪力。
在配筋时,需要根据计算结果,并考虑抗震构造要求,确定钢筋的直径、间距和数量。
同时,还需要注意钢筋的锚固和连接方式,以确保钢筋能够有效地发挥作用。
再者,连梁的混凝土强度等级也会对其性能产生影响。
较高强度等级的混凝土可以提高连梁的承载能力,但同时也会使其脆性增加。
因此,在选择混凝土强度等级时,需要综合考虑结构的受力要求、抗震性能和施工条件等因素。
另外,在设计剪力墙连梁时,还需要考虑其与周边构件的协同工作。
例如,连梁与剪力墙的连接方式、与楼板的相互作用等,都会影响连梁的受力性能。
为了实现良好的协同工作,需要在节点设计和构造措施上进行精心处理。
在实际工程中,有时会遇到连梁超筋的情况。
这可能是由于连梁的受力过大,或者是设计参数选择不合理等原因导致的。
钢-混凝土组合梁中的抗剪连接件摘要本文简单介绍了钢—混凝土组合梁结构组合作用的机理,列举了抗剪连接件的分类,介绍了抗剪连接的试验方法和破坏形态以及一般的构造要求,着重介绍了栓钉连接的特点,受力分析并列举了诸多国家规范中规定的栓钉承载力计算和设计方法,并介绍其构造要求,最后简单介绍两种较为新型的抗剪连接件。
关键字:钢—混凝土组合梁;抗剪连接件;栓钉;抗剪承载力1.绪论钢—混凝土组合结构是指由钢和混凝土两种材料组成,在荷载作用下具有整体作用,在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。
其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列,已经扩展成为第五大结构(组合结构)。
它是通过连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同工作的构件:在荷载作用下,混凝土板受压而钢梁受拉。
它充分发挥钢材和混凝土二种材料的优点:同混凝土结构相比,可以减轻自重,减小构件截面尺寸,减轻地震作用;同钢结构相比,可以减少用钢量,降低结构造价,增加结构的稳定性,增强结构的防火性和耐久性。
故因其兼有钢结构施工速度快和混凝土结构刚度大、造价低的优点,虽然在我国发展起步较晚,但近几年来取得了不少成就,在多层工业厂房、高层建筑、桥梁结构等方面都已经得到了较好的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。
钢—混凝土组合构件目前的主要形式有:钢—混凝土组合梁、型钢混凝土组合结构、钢管混凝土组合结构、外包钢混凝土结构及压型钢板混凝土组合楼板等。
当然,随着建筑材料、设计理论和设计方法的不断发展,也出现了钢-混凝土组合框架结构、框架-核心筒混合结构等一系列新型的结构形式。
然而,在组合结构中抗剪连接是一个重要特征,抗剪连接件是将钢梁与混凝土板组合在一起共同工作的关键部件。
故本文将在钢—混凝土组合梁中的抗剪连接方面进行一些探讨。
2.钢-混凝土组合梁中的抗剪连接2.1 组合结构的组合作用组合结构的优越性在于结合了混凝土和钢材两种材料的的良好性能,充分利用材料和截面特性。
高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理问题分析摘要本文通过分析剪力墙结构体系的连梁工作与破坏机理,并结合工程实例,简要提出了连梁设计超筋问题的解决措施。
关键词剪力墙结构;连梁设计;超筋处理1 连梁的破坏机理高层建筑剪力墙结构的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,第一种属于延性破坏,第二种属于脆性破坏。
当连梁发生延性破坏时,梁端出现垂直裂缝,受拉区出现微裂缝,在地震作用下会出现交叉裂缝,因此造成结构刚度降低和变形加大,从而会吸收大量的地震能量。
由于通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,并对墙肢起到一定的约束作用,使得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。
当连梁发生脆性破坏时其承载力丧失,如果沿墙所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢就丧失了连梁对它的约束作用,并成为单片的独立梁。
从而造成结构的侧向刚度大大降低,结构的变形加大,最终可能造成结构的倒塌。
2 合理结构体系的连梁设计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。
所以连梁设计要求符合强剪弱弯的原则,保证墙肢和连梁具有良好的延性。
因此,为了建立合理的结构模型,在设计中我们应该掌握以下几种方法。
1)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。
2)连梁刚度的折减。
①文件规定:在内力与位移计算中,抗震设计的框架剪力墙或剪力墙结构的连梁刚度可以折减,折减系数不宜小于0.5。
之所以考虑对连梁刚度进行折减,是由于在侧向荷载作用下,混凝土的开裂引起了刚度降低。
在地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下更大,因此刚度降低更多。
刚度折减越多意味着在设计荷载作用下裂缝开展越大。
在超载时,如发生强大的阵风力或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰就会出现更早,所以要加强连梁的延性和使连梁符合强剪弱弯要求。
关于解决剪力墙连梁设计时截面抗剪超限的几种方法的探讨【摘要】本文以新版结构设计规范为基准,以新版结构设计软件为依托,通过总结工程设计中的经验,简述了剪力墙设计时,解决剪力墙连梁在结构整体计算中,连梁剪压比超限的几种较为简单的处理方法。
【关键词】剪力墙连梁;剪压比超限连梁处理方法1 引言近些年来,随着建设脚步的加快,建设场地的不断紧缩,高层建筑在建筑市场占据的比例越来越高。
从现在的建筑设计实例及市场实际情况来看,剪力墙结构、框架—剪力墙结构在高层中应用的份额又占有相当大的比例,自然剪力墙的设计工作成为了每一个结构设计人员经常接触且必须熟悉掌握的内容。
从结构设计方面来讲,在结构整体计算中,剪力墙连梁经常会出现断面不足、抗剪不足的超限情况,即我们常说的连梁剪压比超限。
从实际工作出发,以结构设计规范为最基本的出发点,总结和掌握几种处理此类连梁超限的方法就显得尤为重要。
2 新建建筑结构设计时剪力墙连梁超限的几点处理方法自2010年以来新版设计规范陆续更新,在新版设计规范中,对剪力墙连梁的地震作用及抗震措施有了一定的改进及修订。
较前一版规范相比,一部分概念与计算提出了更具体的解释和规定,从而让设计人员可以更清晰地理解及应用。
以下就是以新版规范为基本出发点,总结多年结构设计的经验,提出的几种剪力墙连梁剪压比超限的处理办法。
2.1 减小连梁断面《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中第7.2.26条第1款明确指出,剪力墙连梁不满足截面抗剪时,可减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施。
此方法是最容易让人理解也最容易应用的一种方法。
当减小连梁的断面,实际上就是降低了连梁自身的刚度,在地震力或其他荷载作用时,其吸收的荷载效应就会相应减小,从而使其更容易满足截面抗剪的要求。
2.2 增大剪力墙开洞洞口宽度,尽量满足剪力墙连梁跨高比大于2.5此方法的基本方向就是增大剪力墙连梁的跨高比。
不难理解,增大剪力墙开洞洞口宽度,随之剪力墙连梁的跨高比增大,同时也降低了与其相连的剪力墙墙肢的刚度,从而在结构整合受力分配上,降低了此处作用力的分配。
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。
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。
高层建筑剪力墙连梁设计要点一、前言连梁系指在框架一剪力墙结构和剪力墙结构中,墙肢与框架柱、墙肢与墙肢之间的连接构件。
连梁除了承受自身平面内荷载外,在风荷载和地震作用下是结构体系中重要的耗能构件。
抗震设计中,连梁作为结构体系中的第一道防线,对结构的抗震性能和建筑物的正常使用影响较大。
静力和动力试验结果证明连梁变形性能的改善能有效地改善结构的变形性能在遭受强烈地震时,多数连梁在墙肢屈服之前先屈服,发挥其塑性变形能力,耗散地震能量,有效减轻主体结构构件的损坏,使结构达到小震不坏,中震可修,大震不倒的抗震设防目标。
本文通过对连梁在水平荷载作用下的受力机理、破坏形式加以分析,提出了连梁的设计方法及对连梁的超筋如何处理。
二、连梁的受力机理及破坏形式水平荷载作用时,墙肢产生弯曲变形,使连梁端部产生转角,从而使连梁产生内力,同时连梁端部的剪力、弯矩和轴力又反过来减小了墙肢的内力和变形,对墙肢起到一定的约束作用,改善了墙肢的受力状态。
在地震作用下,连梁可能因承载力超限而破坏。
连梁破坏有两种情况:一种是脆性破坏即剪切破坏;另一种是延性破坏,即弯曲破坏。
弯曲破坏又可分为弯曲滑移型破坏和弯曲剪切破坏。
剪切破坏是一种突然发生而无预先警告的破坏形式,连梁发生剪切破坏就丧失了抗剪和抗压能力。
如果沿墙高的全部连梁都发生了剪切破坏,各墙肢就变成了单片悬臂墙,导致墙肢的侧向刚度降低,变形加大,弯矩增加,最终威胁到结构的安全。
三、连梁的概念设计基于“强剪弱弯”的设计原则,应保证连梁的抗剪承载力大于抗弯承载力。
在实际工作中,连梁的跨高比和截面尺寸受到许多因素的影响,跨高比常小于2.5或更小,连梁承受的平均应力较大。
如果平均剪应力过大,在箍筋充分发挥作用之前,连梁就会发生剪切破坏。
连梁对剪切变形十分敏感,在水平地震力反复作用下经常会出现承载力超限的情况。
如果结构只有少量连梁承载力超限,当这些连梁出现超限并形成塑性铰时,就会有部分弯矩转移到墙肢。
探讨建筑工程抗震剪力墙结构的连梁设计摘要:建筑工程结构中连梁是抗震剪力墙结构中第一道抗震防线,起着消耗地震能量的作用。
本文结合自己多年的设计工作经验,探讨建筑工程结构中的混凝土连梁的破坏特点、研究现状和设计方法,并通过对设计方法的分析提出了自己的观点,具有参考和借鉴意义。
关键词:建筑结构;连梁;设计abstract: construction engineering structure is the earthquake of coupling beam of shear wall structure a the seismic line, plays the role of the earthquake energy consumption. this paper, based on his years of design experience, this paper discusses the construction of concrete structure of coupling beam damage characteristics, research status and design method, and through the analysis of the design method presented their views, with reference and the significance.keywords: building structure; even the beam; design中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:0.引言建筑结构中连梁起着调节和保证剪力墙侧向刚度的作用,是抗震剪力墙结构中第一道抗震防线,起着消耗地震能量的作用。
具有足够强度、刚度和良好变形性能的连梁的剪力墙,在遭受强烈地震时,多数连梁在墙肢屈服之前先屈服,发挥其塑性变形能力,耗散地震能量,有效减轻主体结构构件的损坏,使结构达到三个水准的抗震设防目标[1]。
浅析剪力墙连梁设计在建筑结构设计中,剪力墙连梁作为一种重要的构件,发挥着不可忽视的作用。
它不仅连接着剪力墙墙肢,还在抵抗水平荷载、协调结构变形等方面表现出色。
为了确保建筑结构的安全性、稳定性和经济性,对剪力墙连梁的设计需要深入理解和精心规划。
一、剪力墙连梁的作用与特点剪力墙连梁通常位于剪力墙结构的门窗洞口上方,将两片剪力墙墙肢连接起来。
其主要作用在于增强结构的整体性,提高结构的抗侧刚度,有效地传递水平荷载,如地震作用和风荷载。
连梁具有跨度小、截面高度大的特点,这使得它在受力时往往会出现较大的内力。
在水平荷载作用下,连梁会产生弯矩、剪力和轴力,且内力变化较为复杂。
二、剪力墙连梁的受力分析在水平荷载作用下,剪力墙连梁的受力状态较为复杂。
当连梁两端的剪力墙墙肢产生相对变形时,连梁会受到弯曲和剪切作用。
由于连梁的跨高比较小,其剪切变形相对较大,因此剪力往往成为控制连梁设计的主要因素。
同时,连梁的内力还会受到其与墙肢刚度比、楼板约束等因素的影响。
如果连梁与墙肢的刚度比较大,那么连梁所承担的内力也会相应增加;而楼板的存在则会在一定程度上约束连梁的变形,从而影响其内力分布。
三、剪力墙连梁的设计要求为了保证剪力墙连梁在结构中的作用能够有效发挥,设计时需要满足一系列的要求。
首先,连梁的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力应满足规范要求。
在计算正截面受弯承载力时,需要考虑连梁的受力特点和混凝土的受压区高度;而在计算斜截面受剪承载力时,应综合考虑混凝土和箍筋的抗剪作用。
其次,连梁的跨高比、纵筋和箍筋的配置等应符合结构的整体性能和抗震要求。
对于跨高比较小的连梁,为了避免过早发生剪切破坏,需要适当增加箍筋的配置量。
此外,连梁的变形能力也需要得到保证。
在地震作用下,连梁应具有良好的耗能能力,能够通过自身的变形吸收和消耗地震能量,从而减轻主体结构的损伤。
四、剪力墙连梁的设计方法在实际设计中,通常采用以下几种方法来设计剪力墙连梁。
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。
高层剪力墙结构连梁的设计与分析摘要:连梁作为剪力墙结构抗震设计中的第一道防线和主要耗能构件,其设计得是否合理直接影响到建筑物的抗震性能。
对高层建筑剪力墙中的连梁设计进行研究具有非常重要的意义。
本文根据笔者工作实践,并结合实际案例,对高层建筑剪力墙结构连梁的工作和破坏机理及设计方法进行了分析和探讨。
本文主要对剪力墙结构中的连梁从基本概念、在水平荷载作用下的破坏形式、连梁的抗震设计以及对新型连梁的介绍进行了分析,以供大家探讨,为今后开展这方面的工作提供了参考价值。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构;连梁设计引言近年来,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,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。
1.剪力墙结构的含义剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。
这种结构在高层房屋中被大量运用。
剪力墙结构是高层建筑中常见的结构形式。
其中,高层建筑剪力墙中的连梁在高层建筑是非常重要的,主要功能是连接梁和剪力墙。
对高层建筑剪力墙中的连梁设计进行研究具有非常重要的意义。
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。
2.连梁在剪力墙结构中的作用连梁的受力作用:充当各片墙在受沿墙长方向水平力产生的弯、剪作用时的联系、支撑功用,当墙产生水平力变形时,连梁受到剪切;连梁的构造作用:把过于长的墙分为较为长度合适的数片墙肢。
侧向钢板加固钢筋混凝土连梁的抗剪强度分析摘要:钢筋混凝土连梁是剪力墙结构中的一个重要构件。
许多因素都可能要求对结构中连梁进行加固处理。
本文研究了在钢筋混凝土连梁两侧用螺栓固定钢板加固连梁后,对连梁的强度计算分析。
运用混合分析方法和滑移应变的概念,得出了钢板与钢筋混凝土连梁截面间纵向和横向相对滑移位移表达式;以该相对滑移量为变量的加固后连梁的钢板截面与钢筋混凝土梁截面的内力表达式。
由螺栓连接组的剪力一滑移关系、混凝土的抗压强度、极限压应变和钢板截面的应变分布,根据平衡条件得出加固后连梁的抗剪强度。
关键词:连梁;加固;钢板;滑移;强度剪力墙和结构是高层建筑中常用的主要抵抗水平载荷(风和地震荷载)的结构形式。
连接相邻独立墙片间的梁常称为连梁。
在地震作用下,连梁的刚度、强度及延性对整个结构体系的行为表现有极大的影响。
局部连梁的失效可引起结构的抗侧力系统的整体失效。
本文介绍了在中等程度跨高比连梁两侧釆用螺栓固定钢板的方法加固后,连梁的抗剪强度的计算方法。
基于推导出的、考虑滑移效应的、钢板与钢筋混凝土连梁组合协同变形的、变形协调方程,由材料本构性质,根据平衡条件,确定加固后连梁的强度。
该计算方法,可为应用工程师对连梁加固的强度设计和螺栓连接设计,提供理论依据。
1 连梁两侧用螺栓连接钢板加固连梁加固的实验研究见文献[3],加固中用两块钢板在两端用螺栓连接到连梁的两侧面,且螺栓连接位置处在连梁两端的剪力墙上。
研究表明,加固后的连梁具有很好的抗震性能,不仅强度增加、变形能力增强,而且耗能性提高、延性性能也有所增强。
更重要的是,加固后连梁的等效刚度几乎保持不变;这对抗震非常有利,在地震作用下,没有额外刚度的增加,就不会产生附加的内力。
实验研究表明,该加固连梁在外荷载作用下,混凝土梁和钢板间的组合作用,不同于一般普通的在受拉面上用钢板加固的框架梁的组合作用。
边界约束上,框架梁一般简化为两端简支,而连梁两端具有相同转角及相对侧移位移;外力作用下钢板和梁间的滑移关系上,框架梁只在纵向有相对滑移,连梁不仅在纵向有相对滑移而且在横向亦有相对滑移。
连梁抗剪设计
结构概念设计要求,不但应保证连梁在地震作用下的变形和耗能能力,而且还需确保连梁不能先于弯曲而发生剪切破坏。
因为剪切破坏为脆性破坏,一旦发生连梁便退出工作,耗能能力便无从谈起。
并且,国内外试验研究表明,当连梁的平均剪应力过大时,在箍筋尚未充分发挥作用前,连梁就会发生剪切破坏。
由此可以看出,对连梁截面的剪压比限定在一定范围内是完全必要的,剪压比超限就意味着地震时延性连梁的失效。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.2.22规定:
连梁截面剪力设计值应符合下列规定:
1、永久、短暂设计状况
2、地震设计状况
跨高比大于2.5的连梁
跨高比不大于2.5的连梁
式中:V——按本规程第7.2.21条调整后的连梁截面剪力设计值;bb——连梁截面宽度;
hbo——连梁截面有效高度;
——混凝土强度影响系数,见本规程第6.2.6条。
然而,现在住宅楼越盖越高,地震烈度也提高了,在结构整体计算中,剪力墙连梁经常会出现截面不足、抗剪不足的超限情况,即我们常说的连梁剪压比超限。
土木君今天汇总了些连梁剪压比超限时的处理方
法,供诸君参考。
1、减小连梁刚度
减小连梁刚度后,可以降低连梁弯矩、减小连梁剪力设计值。
减小连梁刚度的方法有很多,如减小连梁截面高度、增加连梁跨度、设水平缝形成双连梁和多连梁等。
其中减小连梁截面高度虽可以减小连梁剪力设计值,但其抗剪截面也会减小,所以不一定有效。
另外,由《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中第7.2.22条及7.2.23条不难看出,剪力墙连梁跨高比大于2.5的与不大于2.5的调整系数是不一样的,不大于2.5的连梁要求更严格,相反的就可以得出结论,大于2.5的连梁截面更容易满足抗剪的要求。
2、考虑连梁开裂后的刚度降低
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第5.2.1条规定: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。
对连梁刚度进行折减后,可以不减小连梁的截面高度而减小连梁剪力设计值,所以是比较有效的方法。
3、采用交叉斜筋和普通箍筋共同抗剪
增设交叉斜筋配筋抗剪或同时配置普通垂直箍筋,两者共同抗剪。
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第11.7.10条规定:对于一、二级抗震等级的连梁,当跨高比不大于2.5时,除普通箍筋外宜另配置斜向交叉钢筋,其截面限制条件及斜截面受剪承载力可按下列规定计算:当洞口连梁截面宽度不小于250mm时,可采用交叉斜筋配筋,其截面
限制条件及斜截面受剪承载力应符合下列规定:
可以看出,配置交叉斜筋,剪压比限值提高了,但这种方法施工有一定难度,主要是墙体厚度尺寸不大,容易造成钢筋过于密集,影响混凝土对钢筋的握裹能力等。
4、将连梁高度加到最大
外部剪力墙的连梁高度,可以取为上下层窗洞口的距离,这种连梁虽然跨高比相对较小,但因其截面足够大,有时也可以满足截面抗剪的要求,而且这种方法同时可以增加结构的抗扭刚度。
5、加大连梁跨度
连梁截面加宽后,可以在基本不增加刚度的情况下,较好的提高其抗剪能力。
但加宽连梁时,一般也要加宽剪力墙厚度,所以从经济性和使用功能上考虑不一定很合适。
6、在连梁内配置钢板
《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS230:2008第6.5.4条规定:钢板混凝土连梁的斜截面受剪承载力应符合下列规定:
无地震作用组合时
式中Vb——连梁剪力设计值;
?t——混凝土轴心抗拉强度设计值,按现行国家标准《混凝土设计规范》GB50010的规定采用;
?yv——箍筋的抗拉强度设计值,按现行国家标准《混凝土设计规范》GB50010的规定采用;
b——连梁截面的宽度;
hb0——连梁截面的有效高度;
Asv——配置在同一截面内各肢箍筋的全部截面面积;
s——沿构件长度方向的箍筋间距;
tw——钢板的厚度;
hw——钢板的高度;
?ssv——钢板的抗剪强度设计值;
γRE——受剪承载力抗震调整系数,取0.85。
从规范公式可以看出,钢板可以承担一部分剪力。
《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS230:2008第6.5.5条规定:钢板混凝土连梁的截面限制条件,应符合下列规定:
相对于普通连梁,其剪压比限值也有所提高,其中在有地震组合时,很多专家建议上式中0.2的系数可提高到0.25。
7、提高混凝土强度等级
提高混凝土等级后,其轴心抗压强度会提高,对减压比会有一定好处,但由于fc提高,结构刚度也会略微增大,相应也会增加一些地震剪力。
8、不考虑连梁参与抗震
当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可考虑在地震作用下超筋连梁退出工作,即超筋连梁两端可点铰,按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的内力分析,墙肢截面按两次计算的较大值计算配筋。
9、采用钢连梁
耗能型钢连梁,可用于混凝土联肢剪力墙中替代传统混凝土连梁,可大幅度提高连梁的刚度、承载力、延性与耗能能力,可根据需要设计成弯曲耗能型、剪切耗能型和弯剪耗能型,具有屈服时机可控、震后可更换等优点。
但这种连梁连接构造复杂,不利于暗埋管线,也不方便装修封堵,对于厚度较薄的剪力墙要慎重采用。