官學(xué)良　紀(jì)德剛

摘 要：目前，越來(lái)越多的剪力墻結(jié)構(gòu)小高層住宅樓拔地而起，但是，隨之而來(lái)的是我們發(fā)現(xiàn)這些剪力墻結(jié)構(gòu)小高層在設(shè)計(jì)上還存在著一些質(zhì)量通病，主要表現(xiàn)為剪力墻連系梁的抗震性差，使得工程無(wú)法滿(mǎn)足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。本文主要通過(guò)對(duì)剪力墻連系梁的概念以及高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行分析，研究高層建筑剪力墻連系梁抗震結(jié)構(gòu)的選型。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻連系梁；抗震選型

中圖分類(lèi)號(hào)：TU973.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）09-0095-01

1 剪力墻和連梁的概念

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，是指豎直方向是鋼筋混凝土墻板，在水平方向上，鋼筋混凝土的大樓板搭載到墻上，從而組成了剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)常用于25～30層結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是具有良好的整體性，側(cè)向剛度較大，能夠承受相當(dāng)大的水平載荷。缺點(diǎn)是力墻位置約束了建筑的內(nèi)部空間的劃分，使得內(nèi)部空間狹小，因而剪力墻結(jié)構(gòu)多見(jiàn)于賓館類(lèi)建筑.

在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，連接墻肢與墻肢，墻肢與框架柱的梁稱(chēng)為連梁。連梁的主要特點(diǎn)是具有跨度小、截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大。在設(shè)計(jì)中，即使采取降低連梁內(nèi)力的各種措施，如：增大剪力墻的洞口寬度在連梁中部開(kāi)水平縫在計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減對(duì)局部?jī)?nèi)力過(guò)大層的連梁進(jìn)行調(diào)整等，仍然還是難以使連梁的設(shè)計(jì)符合要求。

2 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題

2.1 抗震與抗風(fēng)

高層建筑的層數(shù)越多，建筑物的剛度則越差，因此，建筑物受到風(fēng)力和地震的影響也越大。在風(fēng)力和地震力的巨大影響之下，高層建筑發(fā)生了側(cè)位移，也就使得建筑物內(nèi)部的墻壁、設(shè)備、家具等遭到了破壞，嚴(yán)重的情況下，會(huì)導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)形式遭受破壞，更有甚者會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生坍塌。因此，抗風(fēng)抗震設(shè)計(jì)在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有十分重要的意義。

抗震與抗風(fēng)主要注意的問(wèn)題有如下：保證建筑物的強(qiáng)度，使得其能充分抵抗風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力；保證建筑物具有足夠的剛度，以控制在風(fēng)荷載作用下允許的水平位移；采取措施保證建筑物地基的穩(wěn)定性，保證建筑物小震不壞，大震不倒；盡量避免建筑物豎向體型復(fù)雜，外挑內(nèi)收變化過(guò)多，剛度均勻；盡可能地減小建筑物的自身重量，降低基土的壓力，從而降低地震力的影響。

2.2 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

選擇適合的結(jié)構(gòu)、合理布置抗震部件，把握住關(guān)鍵部位和次要部位，并掌握構(gòu)造要求，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性有著十分重要的意義。同時(shí)，也會(huì)影響建筑時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。

2.3 層間位移的控制

高層住宅建筑的都有相同的特點(diǎn)即其高寬比都相當(dāng)大，并且在地震以及風(fēng)力的作用下會(huì)發(fā)生非常大的層間位移的現(xiàn)象，十分嚴(yán)重的情況下，層間位移范圍會(huì)超出結(jié)構(gòu)位移的限制數(shù)值，建筑結(jié)構(gòu)形式和材料、裝修等多方面因素會(huì)約束位移的限制數(shù)值。因此，在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況以及住宅建筑物的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，住宅建筑不僅應(yīng)該具有足夠的剛度，而且應(yīng)該避免在風(fēng)力和地震力影響下的位移現(xiàn)象，從而保證住宅建筑的穩(wěn)定、舒適度。

3 剪力墻連系梁的抗震結(jié)構(gòu)選型

3.1 連系梁的作用

在風(fēng)荷載和地震荷載作用下，墻肢產(chǎn)生彎曲變形，使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時(shí)，連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過(guò)來(lái)減少了墻肢的內(nèi)力和變形，對(duì)墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種，即脆性破壞（剪切破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。連梁在發(fā)生脆性破壞時(shí)就喪失了承載力，在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時(shí)，各墻肢喪失了連梁對(duì)它的約束作用，將成為單片的獨(dú)立梁。這會(huì)使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。

3.2 連系梁的抗震結(jié)構(gòu)選型

在墻肢和連梁的協(xié)同工作中，剪力墻應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在正常的使用荷載和風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于彈性工作狀態(tài)，連梁不應(yīng)該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下，結(jié)構(gòu)允許進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范總則的要求，建筑物在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，一般不損壞或不需修復(fù)仍可使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。

3.2.1 剪力墻開(kāi)洞

在我國(guó)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中明確提出了：“較長(zhǎng)的剪力墻宜開(kāi)設(shè)洞口，將其分成長(zhǎng)度較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m”的要求。此規(guī)定針對(duì)剪力墻的破損問(wèn)題。主要目的在于提高剪力墻的延性，避免脆性破壞。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡可能的在剪力墻上開(kāi)大洞，形成弱連梁，提高剪力墻的支持力度。另外，針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)梁柱偏心距較大的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該將梁寬加大或設(shè)置梁水平腋、在梁柱接點(diǎn)處形成較強(qiáng)的剛玉，提高梁柱的支撐力度。

3.2.2 梁高度選用恰當(dāng)

懸挑梁在高層建筑中發(fā)揮著重要的支撐作用，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師常選用比較小的梁高，造成梁截面受壓區(qū)的應(yīng)力過(guò)高。在梁高度的選擇上要充分考慮梁撓度的計(jì)算，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中減少計(jì)算誤差，增加挑梁的支持力度。懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)非水平地震作用非常敏感，因此，要增強(qiáng)挑梁的承載力，選擇恰當(dāng)懸挑梁的高度，防止出現(xiàn)梁板裂縫，保證高層建筑的支撐力度，從而保持建筑物的安全。

3.3 地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁

在進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整之后，如果還有部分不符合承載力要求時(shí)，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強(qiáng)剪弱彎”的要求，配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時(shí)，如果不能保證連梁在大震時(shí)的延性要求，應(yīng)重新計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu)，必要時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，使連梁的承載力符合要求。

總之，高層建筑剪力墻連梁的選型會(huì)受很多因素的制約。連梁的內(nèi)力和剪力墻的多少、每片剪力墻的水平力大小、連梁的剛度、與之相連的墻肢剛度等都有關(guān)。因此設(shè)計(jì)時(shí)要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調(diào)，以取得比較理想的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王震.高層建筑剪力墻中連梁設(shè)計(jì)建議和配筋計(jì)算[J].四川建筑，2001（01）.

[2] 李?lèi)?ài)群，曹征良.鋼筋混凝土抗震連系梁的設(shè)計(jì)與施工[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（03）.

[3] 成銳，周德玉.高層剪力墻中連梁設(shè)計(jì)和配筋[J].四川建筑，2004（02）.