剪力墙结构中连梁的受力分析

赵鑫 张亮

摘要：通过对计算理论和不同跨高比连梁结构模型的受力分析，找出更合理结构形式，以更准确的得出配筋结果。

关键词：剪力墙；连梁；抗震

1.引言

现代的结构受力体系中，剪力墙结构是抵抗地震作用、风荷载等水平荷载最有效的一种结构形式。其抗侧刚度大、抗震性能好、装修时不漏壳、尤其在汶川地震中的没有倒塌的记录，广泛被应用于各种高低层住宅类建筑中。在早期剪力墙设计中，其考虑的重点怎么提高混凝土墙身材料强度及整体的抗侧刚度，这直接导致其结构的混凝土用量增多，结构自重大。根据牛顿第二定律：

F=ma

地震来的时候，地震加速度a的一定的，质量m越大，地震力F也就越大。因此在对剪力墙结构设计的不断的探索过程中，研究的重点变成如何提高剪力墙的延性和耗能上来，使剪力墙结构在大震来临的时候，让耗能构件能够吸收更多的能量，使其局部破坏，消耗地震能量，而保证整体结构不被破坏。连梁就是一个很好的耗能构件。

2.连梁耗能工作原理及受力特点

剪力墙在地震力和风荷载等水平荷载作用时，混凝土墙除受竖向荷载外，还会受附加的弯矩、剪力和轴力，从而使墙体出现弯曲变形。由于建筑功能开窗、开门等的需要，剪力墙不可能是完整连续的，2片剪力墙之间需要用连梁或者框架梁来连接。由于连梁跨高比较小，对2片剪力墙有很大的约束作用，但在不同位置的剪力墙受到的地震力大小、变形是不一样，就会使连梁产生比较大的变形。而剪力墙的刚度又远远大于连梁的刚度，那么使之相连的连梁就会受到因剪力墙变形而带来的转动，两端会产生较大的转角，此时在连梁两端位置就产生了塑性铰。塑性铰的产生标志着连梁进入弹塑性受力阶段，随着水平力的不断增加，塑性铰随之扩展，直至破坏为止。

在墙肢与连梁的相互作用下，连梁会产生较大的约束弯矩与剪力，约束弯矩与剪力在梁端方向相反。框架梁由于跨高比较大，即对2片墙的约束有限，通过构造措施就可抵抗产生的附加弯矩、剪力和轴力。在剪力墙结构的受力模型中，根据刚度分配原则，连梁所受竖向荷载很少，主要是以水平力为主，这也是为什么要求连梁上下皮钢筋都通长的原因。

3.实例

取大连普兰店某剪力墙结构民用住宅，地下1层，地上13层，层高为3.000m，建筑总高度40.90m。剪力墙墙厚200mm。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，抗震等级为二级。对跨高比分别为2.75，2.5和2.25的连梁进行计算，采用计算软件为PKPM。标准层结构平面布置图如图一。

不同的跨高比连梁经过计算后，得出的总信息如下

（1）周期比

由上表可以看出，不同跨高比的计算模型在周期上基本基本相同，随着跨高比的减小，周期减小，说明其刚度有所增加。相同振型下的扭转系数基本相同。

（2）刚重比

由上表可以看出，当连梁跨高比减小时，结构的整体稳定性增强。

（3）层间最大位移

由上表可以看出，當连梁跨高比减小时，结构的层间最大位移减小，说明结构的整体刚度增加。

（4）间位移角比

由上表可以看出，当连梁跨高比减小时，层间位移角减小。

（4）结构最大剪力比

由上表可以看出，当连梁跨高比减小时，结构的底部剪力最大，说明他吸收的地震力大。

4.结论

通过对不同跨高比的连梁计算后的结果对比分析得出：

（1）连梁的高跨比对结构整体周期的影响不大。

（2）连梁的跨高减小时，结构的整体稳定性增强，减小剪力墙连梁的跨高比，可以提高结构整体稳定性。

（3）连梁的跨高减小时，增加了结构的整体刚度，减小结构的最大位移。

（4）连梁的跨高减小时，结构的最大层间位移角也会随之减小。

因此在相同条件下，小跨高比连梁的结构在抵抗地震荷载时表现更好。