高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题探讨

姚冬晖

摘要：随着我国经济的发展以及社会的进步，我国的人口数量以及人们的生活水平得到了很大的提高。现在人们对于建筑物的要求也越来越高了，不仅仅是建筑物的质量，还有建筑物的高度，现在高层建筑越来越多了。不仅仅居民区逐渐的开始向着高层住宅的方向进行着发展，各种商场也逐渐的开始向着高层建筑的方向进行着发展，甚至现在我国的很多建筑中出现了很多的超高层建筑，虽然说建筑工程当中建筑的高度在使用上具有真很多的优势，但是这种高度的优势在建筑工程施工过程当中却会带来很大的挑战，尤其是给建筑工程施工过程当中建筑的结构设计带来了更多的挑战。在高层甚至于超高层建筑当中剪力墙起到了至关重要的作用，而对于高层建筑的剪力墙来说连梁也是必不可少的一个部分，本文主要就是介绍了现在高层建筑剪力墙结构当中连梁设计的主要问题以及如何解决这些问题。

关键词：高层建筑；剪力墙结构；连梁设计；问题

引言

随着我国经济的发展和社会的进步，我国的城市化进程逐渐的开始加快，我国城市当中的人口数量也在逐渐的增多，但是我国城市当中的建筑面积是十分的有限 的，有限的建筑面积面临越来越多的居住人口，为了能够满足这些人口的居住问题，我们只能够想办法利用有限的建筑面积来获得更多的居住空间。为了能够获得更多的居住空间，我们主要可以向着两个方面进行发展，一种是向着地下进行发展，也就是建设地下室以及地下商场，第二个方面就是需要向着高层建筑的方向进行發展，现在的城市当中出现了很多的高层居民建筑以及高层的办公楼和商场等，但是随着这些高层建筑的出现以及发展，我们需要旻霖的施工质量问题也就更加的严重，在高层建筑施工过程当中对于建筑结构的要求也是越来越高的，为了能够更好的保证高层建筑施工的施工质量，我们需要更好的完成高层建筑当中剪力墙连梁设计的问题，因为在高层建筑当中剪力墙承担了高层建筑的荷载作用，所以说提高高层建筑的剪力墙连梁的设计质量有着十分重要的作用。

一、高层建筑当中剪力墙的概念以及具体形式

高层建筑的抗震问题是非常重要的一个问题，为了能够更好的提高高层建筑的抗震能力，我们在高层建筑的施工过程当中采用了抗侧以及抗扭刚度大的，在地震的作用之下产生的变形比较小并且具有着很强的承载能力的钢筋混凝土剪力墙作为高层建筑的结构构件。在剪力墙的结构构件当中主要有两种，一种是墙肢，另一种是连梁。在剪力墙当中连梁的主要作用就是连接墙肢与墙肢或者是连接墙肢与框架。在剪力墙当中的连梁与普通的梁是不同的，连梁在剪力墙当中不单单是一种称重结构，还需要在墙与墙之间，墙与框架之间进行相互传力。连梁的存在使得剪力墙当中的两个相离的构建能够作为一个整体来进行工作。在高层建筑的剪力墙当中，连梁的形式主要有两种，第一种是剪力墙平面内进行墙肢与墙肢的连接。第二种就是剪力墙的平面之内进行墙肢与框架柱之间的连接。由于连梁在剪力墙当中的有着传递墙肢与墙肢之间以及墙肢与框架柱之间力的作用，所以说剪力墙当中的连梁必须是有着一定的刚度的。经过多次的实验我们能够十分清楚的发现，当连梁的跨高比小于五的时候，连梁在竖向载荷的作用之下产生的弯矩比例是比较小的，但是在水平载荷的作用之下连梁对于剪切变形是十分的敏感的，非常容易在连梁当中出现剪切裂缝。但是当连梁的跨高比大于或者等于五的时候，连梁在竖向载荷的作用之下产生的弯矩所占据的比例就比较大了，在这种跨高比的情况之下连梁的主要的受力情况是与框架梁比较接近的。也就是说这个时候的连梁虽然说在表现形式上来说是连梁，但是在实际上，这种连梁的刚度是没有办法进行墙肢与墙肢以及墙肢与框架之间的传力的，所以说在连梁的跨高比大于或者是等于五的时候，连梁通常来说都是要按照框架梁的方式来进行计算以及设计的。

二、高层建筑剪力墙结构当中连梁的重要性

对于现在逐渐发展起来的高层建筑来说，剪力墙结构是高层建筑当中十分重要的一个部分，在高层建筑当中剪力墙的主要的作用就是来承担高层建筑产生的非常大的载荷压力，相比较于其他的建筑类型来说，高层建筑所产生的载荷是非常大的，所以说这就需要我们对于剪力墙的设计以及施工给予足够的重视，如果剪力墙无法承担高层建筑的巨大的载荷压力，那么就有可能会发生建筑物坍塌的危险。在剪力墙结构当中，连梁是必不可少的一个部分，在高层建筑的剪力墙来说，其中的连梁的跨高比一般来说多是比较小的，而一般的民用建筑当中的连梁的跨高比都是比较大的，所以说我们在进行高层建筑剪力墙连梁的设计的时候需要进行专门的设计，尤其是在对剪力墙当中的连梁所需要承受的压力进行计算以及设计的时候更加需要进行慎重的考虑。在高层建筑当中，剪力墙的连梁很少有水平存在的，这也就以为着在高层建筑当中大部分的剪力墙都是需要承受非常严峻的压力的考验的，所以说一旦说高层建筑的剪力墙连梁设计出现什么问题的话就非常容易导致剪力墙的连梁出现弯曲或者是变形的情况，这对于整个的剪力墙来说都会产生很大的影响，然后通过剪力墙的问题直接的对高层建筑结构产生影响，这也就导致了高层建筑出现了致命的安全隐患。在剪力墙当中连梁发挥着十分重要的作用，在连梁当中我们需要注意非常重要的一点，就是连梁两端的塑性铰，在剪力墙当中的塑性铰能够更好的保证剪力墙的整个的连梁有着足够的弹性，这样就能够更好的对施加在剪力墙的连梁上的压力更好的承载，能够更好的保证整个剪力墙的稳定性，这也就提高了高层建筑的整体的性能。

三、高层建筑联肢剪力墙的破坏机理

高层建筑当中的水平剪力墙在耦合的作用之下通常来说是会产生两种破坏模式的，第一种是脆性破坏也被称为是剪切破坏，第二种是延性破坏，也可以被称作是弯曲破坏。

在高层建筑当中最为常见的联肢剪力墙的脆性破坏主要可以分为两种，第一种是脆性破坏发生在了墙肢。发生这种破坏的主要原因就是因为墙肢的抗剪能力不足，在剪切力的作用之下产生了剪切破坏，导致在短时间之内失去了抗剪承载力，甚至与严重的时候还会导致结构的突然崩溃，会对高层建筑造成无法挽回的损失。另一个方面就是剪切破坏发生在了连梁部分。如果说高层建筑剪力墙结构的连梁发生了剪切破坏的话就会导致连梁失去了对剪力墙当中墙肢的约束能力，导致各个墙肢重新的变成了单独的独立个体，从而导致剪力墙整体上的侧向刚度得到了降低。

高层建筑剪力墙的延性破坏也是可以分为两种的，一种是高层建筑剪力墙结构当中的连梁首先发生了屈服，然后墙肢再发生屈服，第二种是高层建筑剪力墙结构当中的连梁没有发生屈服，但是剪力墙当中的墙肢发生了弯曲破坏。一旦发生了这种情况之后会导致建筑物的抗震能力产生一定的降低，所以说在进行高层建筑剪力墙的连梁设计的时候需要尽可能的避免这种情况的发生。

四、高层建筑剪力墙结构中连梁设计存在的问题

剪力墙结构当中的连梁在高层建筑当中发挥着十分重要的作用，所以说我们需要注意剪力墙连梁设计过程当中的几点问题，首先我们需要弄清楚的就是在高层建筑剪力墙结构连梁设计中的几点问题。

（一）关于连梁刚度折减的问题

在高层建筑剪力墙当中，连梁的跨高比都是比较小的，在加上与连梁进行连接的墙肢的刚度是比较大的，所以说作用在连梁上的水平作用力是比较大的，这也就意味着连梁水平内类通常来说都是比较大的，这个问题在高层建筑剪力墙结构连梁设计过程当中是一个非常难以解决的问题。主要原因就是在相关的连梁设计规范当中都没有对抗震或者是不抗震时的取值范围进行明确的考虑，并且没有高层建筑剪力墙连梁在不同荷载情况之下的取值也没有进行明确的规定，所以說我们在进行高层建筑剪力墙连梁设计的过程当中就是在相关的设计规范当中规定的取值范围一到零点五五之间进行任意的选择，来保证符合截面设计的要求。

之所以我们在进行高层建筑剪力墙结构连梁设计的过程当中需要进行连梁的刚度折减进行考虑，主要就是因为高层建筑当中剪力墙的连梁在侧向载荷的作用之下，刚度会因为混凝土的开裂从而产生降低的现象。在外力的作用之下剪力墙结构的裂缝的展开以及塑性变形都是要比在风载荷的作用之下产生的裂缝的开展以及塑性变形要大很多，所以说我们在进行剪力墙连接梁的设计过程当中就需要注意加强连梁的延性，是的高层建筑剪力墙结构中的连梁能够满足强剪弱弯的要求。

在某些建筑来说采用的是地震来作为控制因素，在这种高层建筑当中可以采取比较小的刚度折减系数，但是也需要满足高层建筑剪力墙当中连梁的延性，这也就要求连梁的刚度折减系数是不能够小于零点五五的。但是在某些建筑当中是采用风载荷来作为建筑的控制因素的，为了能够避免在使用载荷的作用之下连梁的裂缝开展的过大，所以说在这个时候就需要取比较大的刚度折减系数，另外就是在设计连梁的竖向荷载的作用下的内力的时候对于那些已经考虑了调幅的连梁就不需要再进行刚度折减的考虑了。

（二）内力以及位移计算中不同情况下的竖向荷载以及水平荷载问题

在高层建筑剪力墙结构连梁的设计过程当中，在进行位移以及内力的计算过程当中，对于不同的情况之下的两种不同的竖向载荷以及水平载荷都是需要进行严格的计算的。在竖向载荷的作用之下，耦合梁的刚度会降低，我们可以通过支持弯矩调幅来减少梁支座的弯矩。在水平荷载的作用之下，剪力墙结构连梁的刚度会降低，在风载荷作为设计要素的时候，折减系数不能够小于零点八。

（三）风载荷问题

高层建筑剪力墙结构连梁在风载荷的作用之下可能会产生连梁的正截面刚度降低的情况，这种情况之下仍然会发生耦合梁的斜截面受剪应力作用发生弯曲，这也就不能够对耦合梁进行调整，我们可以采用增加剪力墙的数量的方法来减少每一块剪力墙的水平力。通过增加剪力墙的厚度能够增加剪力墙对于正截面载荷的承载能力。

（四）合理控制高层建筑剪力墙连梁配筋

在高层建筑剪力墙结构的连梁设计当中，并不是说连梁当中的钢筋越多越好。在连梁当中钢筋如果过多的话不仅仅会使得连梁的造价提高很多，使得高层建筑施工的成本增加，也就是说不经济。并且连梁当中过多的钢筋还会对建筑物的抗震造成一定的影响，所以说在进行高层建筑物剪力墙结构连梁设计的时候需要在进行合适的配筋，需要使用尽可能少的成本达到连梁的强度要求。

结语

综上所述，随着现在我国城市化进程的逐渐加快以及人口数量的不断增加，我国的城市人口正在逐渐的增加，为了能够更好的满足逐渐增加的城市人口的日常生活以及工作对于建筑的要求，现在建筑逐渐的开始向着高层建筑的方向进行着发展。高层建筑当中剪力墙结构是非常重要的承重结构，而剪力墙结构当中连梁设计又是关键所在，所以说为了能够更好的提高我国高层建筑的施工质量，我们需要提高剪力墙结构连梁设计的质量。

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