分析高层建筑剪力墙结构连梁设计问题

文/王宏鑫 长沙市规划设计院有限责任公司 湖南长沙 410000

从建筑发展趋势来说，高层建筑已经成为主流。高层建筑能够缓解土地资源压力，满足人们的建筑需求。不过在建设的过程中，存在着一定的难度。因为高层建筑设计不仅要注重质量，还需要做好安全性把控。基于此，深度分析此课题，提出设计质量把控策略，有着必要性。

1、剪力墙结构分析

从剪力墙设置方向来划分，包括平面剪力墙和筒体剪力墙。剪力墙特征如下：1）抗震能力强；2）墙体刚度大。设计剪力墙结构，通常情况下墙体高度高，并且长度较长，一般采取钢筋混凝土浇筑法，随着高层建筑不断增加，剪力墙结构被广泛应用。从安全性和稳定性角度来说，剪力墙结构设计中，需要做好连梁设计的把控。对于框剪结构设计，要严格按照相关规范，合理选择材料，做好材料配比和强度的把控，进而保证连梁的抗剪能力。除此之外，要做好连梁高度和洞口宽度的把控。通过合理折减连梁高度，避免产生裂缝。

2、高层建筑剪力墙结构连梁设计实例分析

2.1 工程概述

以某模拟建筑工程为例，设计使用年限为50a，建筑抗震设防烈度为7度，建筑主体结构为剪力墙，裙房部分为框架结构。建筑总面积为6325.36m2，东西向长度为41m，南北长度约为15.2m。建筑平面图如图1所示。

图1 建筑平面图

2.2 设计指标

对于建筑主体剪力墙的布置，X向的墙肢较长，Y向墙肢中相对较长，墙肢尽量设计为T形或者L形。高度比要＞8。通过采取系列措施，保证剪力墙结构指标能够达到建筑规范。总体指标直接影响着建筑结构总体判别，若刚度过大，周期过短，极易增加地震效应，造成资源浪费[1]。若刚度效小，建筑结构变形大，极易影响建筑物的使用性能。基于此，需要合理控制设计指标。

2.3 基础设计

由于埋深的要求，通常情况下高层建筑需要设置地下室。使用筏板基础，做好筏板厚度的把控，保证建筑结构的安全性以及工程建设效益。此建筑工程地上部分12层，地下1层。基于建筑勘察数据，筏板厚度选择为1000mm，考虑到建筑效益，经过计算，最终选择800mm。在选择基础形式时，要做好方案对比分析，选择最佳的基础方案。此建筑工程长度50m，超过了规范要求，即45m，基于此采取后浇带的方式，解决建筑结构过长问题。

2.4 剪力墙设计

此建筑剪力墙布置，刚心和质心x向的位置相应；刚心和y向的差为0.5m。采取此方案，不仅能够减少扭转效应，还能够保证经济性。将主梁布置在建筑剪力墙上，需要在对应的位置布置暗柱，实现弯矩控制。剪力墙参数如表1所示。在外侧布置水平钢筋，在内侧布置竖向钢筋。按照高层建筑规范，设置构造边缘构件。

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3、高层建筑剪力墙结构连梁设计问题的把控

3.1 严格按照规范设计

对于高层建筑剪力墙结构的设计，要严格按照相关规范，做好连梁设计的把控。对于跨高比小于5的剪力墙结构连梁，要遵循设计标准，适当按照框架梁设计。剪跨比小于5的连梁，受到竖向荷载作用，弯矩占据的比例小[2]。受到水平荷载作用，极易产生反弯，极易产生剪切裂缝。在设计的过程中，对于不同跨高比的连梁构件，要使用合理的代号。对于建筑的抗震设计，要将墙肢的长度，控制在600mm以上。对于腰筋的设计，其长度要大于墙体水平分布的钢筋。总的来说，开展剪力墙结构连梁设计，要严格按照高层建筑规范，做好优化分析，保证设计的质量。

3.2 塑性调幅连梁弯矩

在进行剪力墙结构连梁设计时，若采取其他方法，仍旧存在抗剪承载力超限问题，可以采取塑性调幅连梁弯矩的措施。需要注意的是，经过全部调幅后，弯矩设计值不可以小于调幅前的0.8倍或者0.5倍，同时不可以低于风荷载作用下的弯矩。除此之外，要按照相关规定，对经过弯矩调幅后的剪力进行计算，同时验算抗剪承载力。开展高层建剪力墙结构连梁设计，受到各类因素的制约较大。连梁内力和剪力墙多少以及连梁刚度等，有着直接的关系。基于此，在进行连梁设计时，要做好各项因素的综合分析，进行统一协调，以保证设计结果的合理性以及科学性。

3.3 做好刚度和强度的把控

在进行高层建筑剪力墙结构连梁设计时，为了保证建筑的安全性和稳定性，需要做好刚度以及强度的把控。设计人员要明确楼层水平荷载承受的最大值，了解其侧压力承受能力。在其可承受范围内，明确高层建筑各楼层的强度和刚度。完成设计后，需要做好分析和检查工作，保证设计的合理性[3]。对于连梁设计，要做好全面的把控，保证建筑的抗震性能，进而保证使用者的财产安全以及生命安全。在设计环节，要做好细部优化设计，保证建筑的安全性以及稳固性，确保浇板受力的均匀性。

3.4 做好常见问题的把控

在进行高层建筑剪力墙结构连梁设计时，要做好常见问题的把控，具体从以下方面入手：1）连梁刚度折减。受到连梁跨高度和墙肢刚度因素的影响，连梁的刚度极易发生变化。若连梁刚度减少，则会影响着建筑的抗震能力，当发生严重撞击时，极易发生倒塌事故。基于此，在设计的过程中，要合理折减连梁刚度。除此之外，考虑到地震的影响，连梁裂缝和变形问题常见。基于此，对于以风荷载为主要控制因素的高层建筑，要将连梁刚度折减系数控制在合理范围内，尽量选择最大值[4]。对于以地震为主要控制因素的高层建筑，折减系数要＞0.55。高层建筑剪力墙结构连梁，在风载荷的作用下，可能会产生连梁的正截面刚度降低情况，极易引发结构变形。对于此问题，采取增加剪力墙厚度的方式，来提高其承载能力。2）连梁承载力。部分连梁刚度折减后，其承载力仍旧无法达到标准。对于此问题，可以适当降低连梁弯矩，即采取提高弯矩值的措施，来保证连梁的承载力。

3.5 合理选择连梁形式

为了能够达到高层建筑设计标准，对于剪力墙结构的连梁设计，要合理选择连梁形式。若使用型钢混凝土连梁，则需要按照高层建筑规范的具体要求，做好设计把控。通常情况下，此方法适用于超高层建筑剪力墙结构设计。由于型钢混凝土连梁具有复杂性，增加了施工难度，因此需要做好施工环节的把控。在进行设计时，要从建筑整体设计出发，做好综合分析来选择，保证设计的有效性[5]。

结语：

综上所述，对于高层建筑剪力墙结构连梁设计，要注意折减问题、风荷载问题等。在设计过程中，做好常见问题的把控，尤其是刚度和强度的把控。合理选择连梁形式，应用BIM技术优化设计，做好设计全方面的把控，保证设计的质量。