高层建筑剪力墙中连梁设计
- 格式:doc
- 大小:26.00 KB
- 文档页数:7
浅述剪力墙连梁设计在建筑结构设计中,剪力墙连梁是一个十分重要的组成部分。
它不仅在结构的抗震性能中发挥着关键作用,还对整个结构的稳定性和安全性有着重要影响。
剪力墙连梁,简单来说,就是连接两片剪力墙的梁。
它的存在使得剪力墙结构能够协同工作,共同抵抗水平荷载,如地震作用和风荷载。
为了更好地理解剪力墙连梁的设计,我们首先需要了解它的受力特点。
在水平荷载作用下,连梁会承受较大的弯矩和剪力。
由于连梁的跨高比较小,其内力分布往往比较复杂。
在设计剪力墙连梁时,有几个关键的参数需要重点考虑。
其中之一就是连梁的截面尺寸。
合理的截面尺寸能够保证连梁具有足够的承载能力和变形能力。
如果连梁的截面尺寸过大,可能会导致其刚度增加,吸收过多的地震能量,从而对整个结构的抗震性能产生不利影响;反之,如果截面尺寸过小,则可能无法满足承载能力的要求。
连梁的配筋也是设计中的重要环节。
配筋的数量和布置方式需要根据连梁的受力情况进行精确计算。
一般来说,纵向钢筋主要用于承受弯矩,而箍筋则用于承受剪力。
在配筋设计时,需要充分考虑钢筋的强度、直径、间距等因素,以确保连梁在受力时能够发挥出良好的性能。
此外,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,但同时也可能会导致其脆性增加。
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、施工条件以及经济性等因素。
在实际的设计过程中,还需要考虑连梁与剪力墙之间的协同工作关系。
连梁的变形会影响剪力墙的受力状态,而剪力墙的变形也会反过来影响连梁的性能。
因此,需要通过合理的设计,使得连梁和剪力墙能够共同工作,有效地抵抗水平荷载。
为了保证剪力墙连梁在地震作用下具有良好的耗能能力,还可以采用一些特殊的设计方法。
例如,可以通过设置交叉斜筋、对角暗撑等方式来提高连梁的抗震性能。
同时,软件分析在剪力墙连梁设计中也起着重要的作用。
通过使用专业的结构分析软件,可以对连梁的受力情况进行精确模拟,从而为设计提供可靠的依据。
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。
剪力墙结构设计中连梁超筋问题及处理措施提要:随着社会的发展,如今越来越多的住宅结构形式采用剪力墙结构,尤其对于高烈度区,或者体形比较不规则的剪力墙结构,连梁超筋是不可不免的。
本文分析了高层剪力墙结构设计时连梁超筋的原因,并给出了常用的处理措施。
关键词:连梁超筋;处理措施;引言高层住宅建筑的结构设计,近年来以剪力墙的形式居多,而新修改的规范也提出了更加严格的设计标准。
本文仅对剪力墙结构设计时出现的连梁超筋问题提出一些解决办法。
连梁指在剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,在墙肢平面内相连且与剪力墙轴线夹角不大于25度,跨高比小于5的短跨梁。
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作用下,连梁的内力往往很大。
所以连梁超限问题在剪力墙中是很常见的,尤其是在高烈度区,经常会遇到连梁超限的情况。
地震工况下除了竖向荷载产生的内力外,连梁产生内力的原因一般有两种,一是连梁两端竖向构件变形不一致使连梁产生的相对位移;二是连梁两端竖向构件弯曲变形使连梁产生转角。
而连梁超限的原因一般有两种,第一种是受弯超限,具体表现为连梁纵向受拉钢筋配筋率超过2.5%,或梁端混凝土受压区高度和有效高度之比大于规范限制,连梁受弯超限一般也可以通过调整连梁截面尺寸或计入受压区钢筋贡献来解决,这类超限一般是比较好解决的;第二种是连梁不满足减压比控制要求,此时连梁的破坏形式为斜压破坏,脆性特征明显,需妥善处理,根据规范建议结合实际工程经验,一般有效的解决方法有以下几种:1、连梁刚度折减这是规范推荐也是工程中常用的方法,在计算中,由于考虑构件是按弹性考虑的,墙的刚度远大于连梁的刚度,在墙稍有变形的情况下,连梁会承担极大的弯矩和剪力。
此时连梁会先开裂,这正是抗震所要求的连梁成为抗震的第一道防线,也是计算中允许对连梁刚度折减的原因。
为了保证连梁正常使用状态下的工作性能,控制裂缝不要开展过大,连梁折减系数不要取得太小,设计时要根据建筑的抗震设防烈度的高低确定连梁的刚度折减系数,通常6、7度地区可取0.7;8、9度地区可取0.5,非抗震设防地区和风荷载控制为主的地区不折减或少折减。
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。
合理设计高层剪力墙中连梁摘要:众所周知,高层建筑剪力墙中连梁的设计受到多种多样因素的影响,所以,合理的连梁设计将直接影响到高层建筑剪力墙的受力功能,进而影响到整个建筑的合理与安全问题,在对高层剪力墙中连梁进行设计的过程中,主要是通过增加剪力墙洞口的宽度来提高连梁的跨度、降低连粱的刚度、减少剪力墙对于连梁的约束力,同时,我们还通过对大内力的连粱进行调整来确保每一层的连粱都能够达到均匀的受力。
本文给出了连梁所具有的截面高度以及刚度的具体调整公式,并给出了高层剪力墙中连梁的设计意见。
关键词:高层建筑;剪力墙;连梁中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:一般情况下,高层剪力墙中连粱的跨度较小、截面积较大,并且连梁的两端和剪力墙相互连接。
剪力墙对于连梁的约束功能比较大,所以在水平作用力下,高层建筑剪力墙中的连粱的内力通常较大。
我们在实际的设计过程中,主要是通过增加剪力墙洞口的宽度来提高连梁的跨度、降低连粱的刚度、减少剪力墙对于连梁的约束力,与此同时,我们还通过对某些具有比较大的内力的连粱进行调整来确保每一层的连粱都能够达到均匀的受力。
然而,即使这样也有一些连粱出现超筋现象,对于高层剪力墙中连梁来说,我们国家对其没有比较明确的规范,这就使得连梁的设计人员在进行设计的过程中经常处于迷茫和无所适从的状态,有的设计人员为了完成任务,甚至进行随意设计,进而导致连粱的设计不规范、不科学,从而影响到整个剪力墙的刚度和强度。
一、高层剪力墙中连梁截面的限值标准(一)在剪力墙中,对于连粱的破坏类型可以大致分为脆性的破坏以及延性的破坏两种。
所谓的脆性破坏主要是指剪压破坏,当连梁发生破坏以后,墙肢会失去连粱对其的约束作用,导致整个结构所具有的侧向刚度发生降低以及墙肢的弯矩发生增加。
在我们国家相关的文件规定中严格给出了高层建筑剪力墙中连粱截面所具有的剪压比限值:式中,v主要代表的是连粱端部的截面组合所具有的剪力的设计值。
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。
高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理分析【摘要】高层建筑中剪力墙连梁结构的应用非常广泛,由于连梁设计模型的种类繁多,在满足合理的设计要求下,对于剪力墙结构连梁设计的标准很高。
我国针对连梁设计的规范标准不一,本文通过对剪力墙连梁结构做出简要的分析,并且在连梁的结构设计上提出几点建议,针对连梁结构容易出现的超筋现象进行一系列的原因分析,进而采取适当的措施来改善和解决超筋问题。
【关键词】高层建筑剪力墙连梁设计超筋处理引言随着我国在城市建设发展的速度越来越迅猛,在城市建设中城市人口密度过大,各大城市的建筑都开始朝着高层、超高层发展。
由此可见,高层建筑在近几年来的发展前景极为广阔,同时对于高层建筑在结构上的创新和质量上也提出更高的要求。
1 高层建筑剪力墙连梁结构的简易分析:在高层建筑中,连梁作为连接剪力墙墙肢与墙肢或框架柱之间的重要结构(图1),其主要功能是将墙与墙或墙与框架柱之间连接起来相互传力,使其分离的构件整体工作,对其材料要求有一定的刚度,一般具有跨度较小、横截面较大,且连梁两端与剪力墙的跨高比一般具有小于5的特点。
若连梁的跨高比不足5,则在竖向荷载下的弯矩比例过小,水平载荷对其产生的形变表现的十分敏感;若连梁的跨高比超过5,则竖向弯矩比例过大,但由于其刚度达不到一定标准,表现为不能实现传力作用,对于跨高比超过5的连梁应按照框架梁结构设计。
2 高层建筑剪力墙结构连梁设计:根据剪力墙连梁的结构分析,为了保证其在正常的使用荷载和风荷载作用下,剪力墙在刚度和强度两方面应满足一定的要求,连梁结构在正常工作状态下需保持弹性,避免出现塑性铰现象。
在国家抗震设计规范要求中,发生地震时能保持弹塑性状态,连梁可以产生塑性铰,建筑在遭受低于当地设防地震强度时,不会造成太大损坏或不需修复便可继续使用;在遭受高于当地设防地震强度影响时,不会发生坍塌或者发生严重危害的破坏。
因此在连梁设计中重点强调要满足强剪弱弯的规范,并且对墙肢和连梁的延性具有更高的要求,在实际的建筑工程中就必须要求配筋率达到4.6%以上。
试论高层建筑剪力墙中连梁设计存在的几个问题【摘要】连梁也就是与剪力墙相连的梁。
而连梁一般来说具有截面大、跨度小的特点,而与连梁相连的墙体又拥有很大的刚度等特点。
所以,在高层建筑的水平力之下,往往具有较大的内力。
在进行连梁设计的时候,就算使用各种措施来尽量地降低连梁的内力,例如以下的措施:在连梁的中间位置开出水平缝;剪力墙洞口的宽度加大等等,却依然使得连梁的截面设计不能够满足设计之初对于连梁的要求。
此外,由于在设计的时候,没有相应的明确规范,所以,建筑设计者就有种无所适从的感觉。
而设计上的缺陷将会导致在抵抗水平力时结构所具有的刚度以及强度都达不到要求,从而影响了竖向荷载的承受能力。
在文中,笔者主要讨论了高层建筑剪力墙在连梁设计当中存在的几个问题,并且针对问题提出了几点设计方面的建议。
【关键词】高层建筑;剪力墙;连梁设计;问题;建议【 abstract 】 even beam is connected with shear wall beam. and even the beam in general has bigger section, the characteristics of the little span, and even the wall and connected to beam with greater stiffness etc. so, in high-rise buildings under horizontal force, often have larger internal force. in the design of coupling beam, even the use of all kinds of measures to try to reduce the internal force of coupling beam, such as the following measures: in the middleof the coupling beam position open horizontal seam; shear wall the width of the increase and so on, but still allows even the beam section design can not meet at the beginning of the design for the requirement of coupling beam. in addition, because of the design, no corresponding clear standards of building designers will have a feeling of loss. and it defects in design which will lead to in the resistance level having the force structure stiffness and strength are short of asks, which affects the vertical load to bear ability. in this paper, the author mainly discusses the high-rise building shear wall of coupling beam of design in the existing problems, and then proposes some suggestion on the design.【 key words 】 high-rise buildings; shear wall; even the beam design; problem; suggest中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a文章编号:一、水平力作用下的联肢墙破坏机制联肢墙的脆性破坏主要分为以下两种情况:其一,墙肢发生了脆性破坏。
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。
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。
”一般在实际设计中,连梁刚度的折减系数一般在0.55~l
之间取值,以符合截面设计的要求。
按连梁弹性刚度计算内力和位移,将弯矩和剪力组合乘以折减系数,用这种方法时应适当增加其他连梁的弯矩设计值,以补偿静力平衡。
2.2 加连梁跨度减少高度
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。
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。
调整的幅度不宜大于20%,且连梁
必须满足“强剪弱弯”的要求。
2.3增加剪力墙厚度
亦即增加连梁的截面宽度。
在增加了剪力墙厚度后,结构的地震作用所产生的内力分配给剪力墙的比例远小于剪力墙墙厚增加的比例,有可能使连梁的受剪承载力不超限。
2.4 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。
2.5 对于由风荷载起控制作用的高层建筑中如果对连梁采取了刚度折减后,仍出现受弯或抗剪承载力不够时,不宜再调整连梁内力,应采取下列几点措施:
1.增加剪力墙的厚度即增加连梁截面宽度,提高剪力墙刚度的同时亦提高连梁的抗剪能力;
2.增加剪力墙数,以减少每片剪力墙的水平力;
3.加大洞口宽度以加大连梁跨度;
4.减少连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等,以降低连梁刚度。
2.6 对于地震力为控制性内力的高层建筑中如连梁刚度进行折减后,仍发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够时,应采取下列几点措施:
1. 若结构刚度较大,位移比规定的限值小得多,而超筋或超限的连梁数量较多时,可采取加大连梁洞口尺寸,减小连梁截面高度
等方法,减小连梁内力;
2.如果只是部分连梁超筋或超限,可采取调整连梁内力方法解决,调幅不宜超过20%,在调整连梁内力时必须满足强剪弱弯的设计原则。
3 连梁的构造要求
3.1连梁的顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙肢内的锚固长度la,抗震设计时不小于lae,非抗震设计时不应小于la,且不应小于600mm;
3.2抗震设计时,沿连梁全长箍筋的构造,应按框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用;非抗震设计时,沿连梁全长的箍筋直径,不应小于6mm,间距不应大于150mm;
3.3 顶层连梁的纵向钢筋伸入墙肢内的长度范围内,应配置间距不大于150mm的构造箍筋,箍筋直径应与该连梁的箍筋直径相同;
3.4 墙肢的水平分布钢筋,应作为连梁的腰筋,在连梁高度范围内拉通连续配置;当连梁截面高度大于700mm时,其两侧面沿梁高度范围设置的纵向构造的钢筋(腰筋)的直径,不应小于10mm,间距不应大于200mm;对跨高比不大于2.5的连梁,其梁两侧的纵向构造钢筋(腰筋)的面积配筋率,不应小于0.3%。
3.5 按1,2级抗震等级设计的剪力墙结构,连梁跨高比≤2.5,且连梁的截面宽度不小于200mm时,除设置纵向钢筋和箍筋外,宜设置斜向交叉构造钢筋,以提高连梁的延性,并减缓非弹性变形阶段的刚度退化。
斜向交叉钢筋的直径≥14mm,与连梁箍筋绑扎固定。
4 连梁截面设计及配筋计算
4.1 连梁截面设计
根据清华大学及国内外试验研究得到:连梁截面内平均剪应力对连梁破坏性能影响较大,尤其在小高跨比条件下,因此规程对截面尺寸提出要求,限制截面平均剪应力,对小高跨比连梁限制更严格。
4.1.1 非抗震设计
vb≤0.25ccbbhbo
4.1.2 抗震设计
连梁跨高比大于2.5时:
vb≤(0.20ccbbhbo)
连梁的跨高比小于2.5时:
vb≤(0.15ccbbhbo)
式中,vb——连梁剪力设计值;
bb——连梁截面宽度;
hbo——连梁截面有效高度;
c——混凝土强度影响系数;
c——混凝土轴心抗压强度设计值;
——构件承载力抗震调整系数。
4.2 连梁的配筋计算
过去,常采用斜交叉配筋方式,但实践证明,斜交叉配筋方式并不能改变其剪切脆性破坏的属性。
为满足设计要求,建议采用菱
形配筋方式,即其计算方式如下:
4.2.1 正截面承载力计算
mu≤asycos a(ho-a′s)+asy(ho-a′s)
=asy(1+cos a)(ho-a′s)
式中,as——单根主钢筋的截面积;
n——主钢筋根数(由于主斜钢筋和主水平钢筋成对出现,故n 为偶数);
a——主斜钢筋与连梁水平轴线之间的夹角;
h——连梁截面有效高度。
4.2.2 斜截面承载力计算
菱形配筋连梁的抗剪承载力vcs由混凝土、横向钢筋(箍筋)和主钢筋斜向段等 3部分所承担的剪力值组成,可按下式计算:vcs=0.03cbho+0.07ho+nasvysina
式中:vcs——菱形配筋连梁的抗剪承载力;
b——连梁截面宽度。
在具体的设计时,为防止连梁发生剪切破坏,需提高连梁的抗剪承载力,为此在计算中引入强屈比来适当调整剪力设计值,即:ky·v≤vcs
式中:ky——强屈比,即连梁截面的最大破坏剪力与纵筋屈服时的剪力之比,建议取ky为1.10;
v——作用在连梁端截面的剪力设计值。
5 结束语
综上所述,高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。
连梁的内力和剪力墙的多少、每片剪力墙的水平力大小、连梁的刚度、与之相连的墙肢刚度等都有关。
因此在设计时,应尽量遵循“强剪弱弯”的原则,并合理选取连梁的截面和合理计算连梁的配筋,以期取得比较理想的结果。
参考文献:
[1]陈峰,张旭.关于高层建筑剪力墙连梁设计的探讨[j].科技促进发展,2010,(8).
[2]丁洁,宋凯. 高层剪力墙中连梁的设计建议和配筋计算[j].中国科技纵横,2010,(16).
[3]孙雪兰,马致远,白凤娟.浅谈高层剪力墙中连梁的设计应注意的问题[j].山西建筑,2009,(18).。