对连梁超限设计的几个处理方法

王瑜

大连华洋建筑设计有限公司 辽宁大连 116000

连梁是高层建筑中改善剪力墙和核心筒受力性能的重要的构件。一方面,水平荷载作用下,剪力墙墙肢产生变形,连梁两端产生相对转动。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。可是在实的工程当中，用结构软件进行整体结构分析时，剪力墙中的连梁经常会出现超筋的现象，工程中针对这些情况，通长有如下的解决办法。

1 减少连梁的计算截面

根据抗震设计规范总则的要求，剪力墙的设计应该可以按照“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，由于连梁的刚度越大，吸收的水平地震力越大，所以并不是连梁截面越大，对结构越有利，所以在周期和位移比允许的情况下，可以适当的减小连梁的刚度，使连梁不再超筋。

2 增加连梁跨度

在连梁设计中，可以增加洞口的宽度，增加跨高比，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，使连梁的承载力能满足要求。

3 连梁的内力调幅

将连梁弯矩与剪力进行塑性调幅，以降低剪力设计值。塑性调幅可采用两种方法，一是在内力计算前将连梁刚度进行折减，二是在内力计算之后，将连梁弯矩和剪力组合值乘以折减系数。两种方法的效果都是减小连梁内力和配筋。但是在结构计算中已对连梁进行了刚度折减的连梁，其调幅范围应当限制或不再继续调整[1]。无论采用何种方法，连梁调整后的弯矩、剪力设计值不应低于使用状况的值，也不宜低于比设防烈度低一度的地震组合所得的弯矩设计值，以避免在正常使用条件下或较小的地震作用下连梁出现裂缝。一般情况下，调幅后的弯矩不小于调幅前的弯矩（完全弹性）的0.8倍（6-7度）和0.5倍（8-9度）。

4 在与超筋连梁相连的墙肢上开洞

剪力墙截面尺寸过大，刚度比连梁大很多，几乎成为连梁的嵌固端，可以受很大的水平力，所以在按照刚度分配时，就承担了较大的分配力和力矩，与之相连的连梁也分配了较大的内力，就会出现超筋的现象，所以规范中明确规定了剪力墙不宜过长，超过8米要开结构洞。针对连梁超筋也可以按此方法解决，在各项指标允许的情况下，在刚度很大的剪力墙靠近连梁一端开结构洞，使剪力墙刚度减小，从而使连梁不再超筋。

5 连梁的铰接处理

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（一般情况下，连梁铰接处理后，墙的计算结果较大），以保证墙肢安全。

6 合理考虑连梁刚度的实用方法

当对连梁进行铰接处理后，剪力墙的配筋往往很大，很不经济，应该合理利用连梁梁端塑性铰的工程特性，适当减小剪力墙配筋。通过改变连梁的计算截面高度，实际截面仍采用原来截面，寻求对应于连梁实际截面的最大抗剪承载力时所对应的截面弯矩设计值，及与之相应的剪力墙内力和配筋。

举例如下：某连梁截面为250mmx600mm，该连梁所能承担的最大剪力（按“混凝土高规”第6.2.6条计算，也可从电算结果的超筋信息中直接读取）[V1]=400kN，初次计算（对应计算结果①）剪力为V=500kN＞[V1]，需调整计算。减小连梁的计算截面至250mmx450mm，此时连梁的计算剪力（对应计算结果③）V2=380kN＜[V1]，相应计算弯矩为M2，调整计算结束。施工图设计时，连梁截面仍取为250mmx600mm，取用内力V2、M2计算配筋。

连梁超筋调整计算要点：

实际配筋时可进行适当的简化处理，参见“混凝土高规”第7.2.23条的要求。

7 双连梁

双连梁是将单根连梁分解为两个有一定协同功能的上、下连梁,上、下连梁间设有一定的间距,以便于施工,上下梁间不需进行连接,并可以分别进行设计、施工。因此，与普通连梁相比,双连梁具有两大优点：一是能够较好地降低连梁的内力；另一方面能够通过设置不同的连梁间距,便于建筑设备、管线的布置。在建模计算时可以实现，但是在施工中有一定的困难，设计时应考虑。实际工程中，剪力墙连梁的设计受很多因素的影响，连梁的内力和剪力墙数量的多少、每片剪力墙的刚度大小、连梁的高跨比等都有关。在设计时，首先要依靠概念设计选择合理的结构形式，合理的布置框架柱和剪力墙的大小及位置，尽量做到各结构构件均匀受力，使连梁及墙肢均不超限，但也难免出现连梁超筋的情况，就要采取各种有效办法解决好该问题。