朱政 萬翱宙

（中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南長沙 410007）

剪力墻連梁超筋處理總結

朱政 萬翱宙

（中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南長沙 410007）

結構設計中，因連梁超筋問題在剪力墻結構設計中普遍存在，不少設計同仁在處理中采用控制超筋連梁數(shù)量的辦法應對，筆者認為連梁超筋后，由于其對墻肢的約束降低，導致內力重分布，會產生一系列相關的設計問題，需要我們在設計中引起足夠的重視，并對其采取相應的措施，本文結合作者設計經驗及參考國內相關文獻總結出針對連梁超筋處理的幾種常用措施供大家參考。

剪力墻；結構設計；連梁超筋

1 引言

隨著我國工業(yè)化、城市化建設進程的加快，高層建筑、超高層建筑成了現(xiàn)代城市的一大標志。為了滿足高層建筑在結構和功能上的需要，結構體系也日趨多樣，剪力墻結構體系成了高層建筑中不可缺少的一種受力體系，剪力墻結構體系的設計分析越來越多，隨之剪力墻設計中的問題也越來越多，其中剪力墻連梁超筋問題最為典型。目前，不同的設計院對剪力墻連梁超筋問題處理方法不同，主要有以下兩種觀點：

（1）認為連梁屬于耗能構件，允許在地震中帶裂縫工作，控制超筋連梁數(shù)量在一定合理范圍內，即認為結構合理。

（2）認為連梁開裂后結構整體剛度發(fā)生變化，地震作用也會隨之發(fā)生變化，導致墻肢中內力重分布，在計算中必須考慮這一因素，進行后續(xù)設計。

針對這兩種觀點，筆者認為第二種方法更接近實際狀態(tài)，因梁端開裂后截面剛度降低，對墻肢約束減弱，導致墻肢軸力減小，彎矩增加。而在常用結構設計軟件中，受力和配筋計算是分兩步走的，即在分析受力時，按照墻肢和連梁的輸入界面換算剛度，根據(jù)此初始剛度考慮了抗震等級的內力調整后得出內力包絡圖，而配筋時再根據(jù)此包絡圖進行配筋設計。如果此時計算出連梁超筋，如果不處理，程序是無法根據(jù)梁端裂縫開展以后的實際連梁剛度去分析墻肢的軸力減小了多少，彎矩增加了多少的。墻肢軸力減小會導致墻肢抗剪承載力的衰減，從而使水平分布鋼筋的配置不足，彎矩的增加會導致豎向分布鋼筋的配置不足或者邊緣構件的縱筋配置不足。

而國內對連梁超筋問題模擬報道研究較少，鄭有偉[1]從分析剪力墻結構體系的連梁工作與破壞機理，并結合工程實例，提出了解決連梁設計超筋問題的措施；紀福宏[2]結合工程實踐對連梁超筋的擊中處理方法進行簡要的闡述，并結合計算分析給出了解決剪力墻超筋現(xiàn)象的一般解決方法。張海永[3]通過對部分框支剪力墻結構的分析計算總結轉換構件上一層剪力墻超筋現(xiàn)象產生原因，并給出了此類結構設計應采取的加強措施。本文結合作者設計經驗及國內文獻總結出針對連梁超筋后處理措施。

2 超筋處理措施

2.1 硬抗

硬抗是指通過增大連梁的截面高度、墻肢厚度，提高混凝土強度等級提高連梁的抗剪承載力。

連梁高度增加后，雖然結構總體剛度增加，連梁剪力增大，但是，截面的抗剪強度也相應增大，有時候，截面抗剪強度增加的速度比地震剪力增加的速度快，這與結構的整體布置，連梁的位置，墻肢及連梁的寬度及高度等很多因素有關，但是有的時候截面抗剪強度增加的速度比地震剪力增加的慢，就會出現(xiàn)越加高越超限的情況。墻肢厚度增加的同時連梁的寬度也同步增加，調整機制與增大連梁高度相似，但是連梁寬度增加對連梁剛度影響沒有直接調整梁高明顯，連梁對墻肢的約束變化不大，從而對連梁剪力不會產生很大影響?；炷量箟簭姸鹊奶岣?，對于增加混凝土的抗剪強度是有利的，但是彈性模量的提高，導致抗彎剛度EI也隨之提高，結構整體剛度增加，地震剪力也會增大。

硬抗在設計上簡單易行，由于增加了連梁超筋的墻或連梁的剛度或強度，只會使本片墻梁的剛度增加，對于其他片的墻或連梁的剛度沒有大的影響，所以調整后如果能將地震剪力“抗”住，那么其他片墻的連梁一般不會出現(xiàn)由適筋到超筋的情況，從而更快的完成結構調整，減小了工程師調整模型的難度。但是該方法會增加結構工程量，不夠經濟。

2.2 以柔克剛

以柔克剛是指通過削弱連梁，使連梁對于墻肢的轉動約束降低，從而增大墻肢的“獨立性”，墻肢軸力減小，彎矩增大，連梁剪力降低。這里消弱連梁有兩個辦法：①減小連梁高度，對墻肢的轉動約束降低，整片墻的剛度減少，地震剪力隨之減少，達到對連梁超筋的控制；②增加洞口寬度：洞口寬度增加，連梁的線剛度減小，同時減小了墻肢的剛度，地震剪力隨之減小，由此達到對連梁超筋的控制。

由《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010），11.7.9條，消弱連梁的同時有可能會使連梁由強連梁（跨高比小于于2.5）轉變?yōu)槿踹B梁（跨高比大于2.5），這時，連梁的剪壓比系數(shù)由0.15變?yōu)?.2，對連梁的超筋問題改善效果更好。由《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010），11.7.10條當連梁采用了交叉斜向配筋或對角暗撐配筋時，剪壓比系數(shù)變成了0.25，對強連梁，截面最大抗剪能力可提高近66%；對弱連梁，也可以提高25%，且調整后不會有任何不利影響。

2.3 包絡設計法

包絡設計法也是《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010Z）中7.2.26-3中的方法，當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時（樓面梁不以連梁為支座），可按獨立墻肢的計算簡圖進行第二次多遇地震作用下的內力分析，墻肢截面應按兩次計算的較大值計算配筋。規(guī)范建議做法是拆除超筋梁后，對結構二次計算，取兩次計算結果較大值進行配筋計算。朱炳寅[4]建議做法是將超筋連梁兩端點鉸，相當于保留了此連梁傳遞軸力及豎向荷載的能力。這樣做主要是由于二次計算中采用多遇地震，在多遇地震下連梁是不允許完全失效，要保證此連梁在多遇地震下豎向荷載承載能力。這樣處理后，連梁絕對不會出現(xiàn)抗剪超筋了，但是出現(xiàn)了新的問題，本片墻剛度降低導致內力重分布，其他剪力墻連梁可能出現(xiàn)超筋，需要注意校核并對其進行進一步分析計算。

2.4 異步法

異步法是指在設計階段及施工圖階段對超筋連梁分別采用不同的截面，此種方法建議在以下條件下采用：

（1）該連梁的破壞不會對豎向荷載的傳遞產生影響。

（2）此方法僅在進行2.1～2.2步驟調整后仍然超筋的最終解決辦法，不能作為首選做法。

異步法的具體實施步驟為：

（1）在結構設計階段，對超筋連梁采用較小截面A2進行分析，讀取在A2截面下連梁的剪力Q2及彎矩M2；

（2）在施工圖紙中采用實際的較大截面A1，補充A1截面在Q2時的抗剪截面及箍筋計算，根據(jù)M2相應調整A1截面的縱筋配置。

為了方便理解，本文結合工程實例對異步法的實施方法介紹如下：

例題：某超筋連梁截面為300×700mm（b×h），該連梁所能承擔的最大剪力（按《高層混凝土結構設計規(guī)范》第7.2.22條計算，也可從結構分析軟件結果的超筋信息中直接讀?。Q1]=500kN，初次計算剪力為Q=600kN>[Q1]，此時該連梁在軟件中超筋，需要我們對其進行調整。減小該連梁的計算截面至300×500mm（b×h），此時連梁的計算剪力Q2=450kN<[Q1]，相應計算彎矩變?yōu)镸2，調整計算結束。施工圖設計時，連梁截面仍取為300mm×700（b×h）mm，取用內力V2、M2計算配筋。

表1 連梁超筋調整

實際配筋時可進行適當?shù)暮喕幚恚纾?/p>

（1）連梁縱向鋼筋As配置：根據(jù)實際連梁高度H1與計算連梁有效高度H2的比值，對計算的連梁縱向鋼筋面積進行調整，即As=M2×（H2/H1）（應同時滿足最小配筋率要求）；

（2）連梁抗剪箍筋配置：對超筋連梁的箍筋也可以按連梁的截面要求以Q2作為連梁的剪力設計值，用截面A1求出相應連梁的箍筋面積，具體計算過程見《混凝土結構設計規(guī)范》。

3 結論

通過以上的論述，我們可以看出當連梁超筋時不能草草的認為連梁作為抗震第一道防線，超筋是正常的，也不能認為憑經驗人為加大邊緣構件配筋或相鄰上下層配筋就可以解決問題，我們需要的是一個依據(jù)，對于結構中需要加強鋼筋的地方往往也是通過了基本的計算后的再加強，例如薄弱層，加強層，框支梁柱等，規(guī)范對這些特殊的構件提出了特別的加強措施，包括計算措施和構造措施，也是在通過了基本計算后的再加強，沒有人會在這些地方沒通過計算時就隨便加鋼筋，所以連梁也不能這樣做。連梁的破壞不單會使相連的墻肢地震效應惡化，而且也可能由于與其他墻肢剛度比的減小，惡化其他墻肢的地震效應，不做到心里有底，我們不能盲目加強或者任由其超筋而不管，此時我們可以通過本文列舉的四種方法，調整結構布置或者采用合適的計算方法，確定合理的加強措施，使我們對構件的加強有的放矢，這樣不單可以使我們對自己設計成果做到心中有數(shù)，而且會是整個結構更加經濟。

[1]鄭有偉.高層建筑混凝土剪力墻結構連梁設計及超筋處理問題探討[J].福建建設科技，2010，4.

[2]紀福宏，郭慧琴.剪力墻連梁超筋的處理[J].山西建筑，2015，31（7）.

[3]張海永，鐘玉斌.轉換構件上部一層剪力墻超筋現(xiàn)象分析[J].建筑結構，2014，13（133）.

[4]朱炳寅.建筑結構設計問答及分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

TU375.1

A

1673-0038（2015）24-0055-02

2015-5-22

朱政（1981-），男，工程師，本科，主要從事建筑結構設計工作。

萬翱宙（1988-），男，助理工程師，研究生，主要從事結構設計工作。