连梁超筋的处理方法:交叉斜筋
小智审图2020-07-01

高烈度区连梁超筋是个不可避免的现象,其原因往往是构件的剪压比不足。剪压比的限制是连梁作为耗能构件存在的先决条件,为预防连梁发生斜压破坏(腹板破坏)和控制裂缝宽度提供了强有力的保证,也为箍筋的充分工作提供了试验依据。

为规避连梁剪压比超限目前常规做法有:
1、计算中对连梁的刚度进行折减。
2、减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施。
3、对连梁进行塑形调幅处理,减低其剪力设计值(已经刚度折减的连梁其调幅范围应限制或不调幅)。
4、将连梁分缝设置为多道连梁。
5、对连梁进行点铰处理,按照连梁退出工作后的状态来包络设计。
6、对连梁的内力和配筋进行再调整(全国民用建筑工程设计技术措施/结构/混凝土结构(2009年版))等方法进行处理。
7、在连梁中设置交叉斜筋、集中对角斜筋或交叉暗撑等。

本文着重介绍在连梁中设置交叉斜筋、集中对角斜筋或交叉暗撑的相关要求和理论依据。

混凝土规范11.7.10条规定对于一、二级抗震等级的连梁跨高比不大于2.5时,除普通箍筋外宜另配置斜 向交叉钢筋,并对其截面限制条件及斜截面受剪承载力计算做出了规定,详见下图。

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相对水平配筋连梁规范放宽了对剪压比的控制,并考虑斜向钢筋对抗剪承载力的贡献。

国标平法图集16G101-1对交叉斜筋、集中对角斜筋和对角暗撑的构造也做法做出了详细的规定,详见附图。

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首先出现的是交叉暗撑的配筋方案,这种配筋方式出现在1970年代,其优点有:
1、对角方向布置的斜筋一向受拉一向受压,其轴力的竖向分量参与抗剪,减轻梁内其余抗剪成分的负担,提高抗剪承载力。
2、交叉斜筋能抑制交叉斜裂缝的开展。
3、配置交叉斜筋能有效防止连梁梁端的错动式剪切破坏。
4、受压方向斜筋能分担一部分混凝土的压应力,暗柱箍筋能对斜压混凝土提供约束,提高梁的延性。其不足一是对连梁截面宽度要求较高,二是因为两个斜向暗柱骨架需分别绑套斜向箍筋,施工难度较大[2]。

为此我国的科研工作者陆续提出了不同的配筋方案对跨高比小于2的连梁进行研究。1993年戴瑞同孙占国提出了菱形配筋剪力墙连梁并给出了相关的计算公式[1]。

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这种配筋方式有点像混凝土规范的折线筋,根据文献[1]菱形配筋连梁具有较好的受力性能,在跨高比、纵向钢筋配筋率等条件相同的条件下,其各项性能指标均优于平行配筋连梁;因配置了菱形钢筋,菱形配筋连梁所能承受的剪力高于平行配筋连梁,因此建议将菱形配筋连梁的剪压比小于或等于0.2,即:

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同时提出,菱形配筋连梁应按照下式控制其纵筋配筋率:

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2008年,傅剑平等根据一系列的试验提出了一种新型配筋方式的小洞口连梁,并给出了相应的设计方法[2],详见图2。

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这种配筋方式将混凝土规范的折线筋变换成了L型的菱形斜筋,相对菱形配筋剪力墙连梁方案增加了交叉斜筋,与混凝土规范交叉斜筋的配筋方案比较类似。

根据文献[2]这种配筋方式的连梁有着良好的位移延性和塑性耗能能力,同时解决了交叉暗撑和集中对角斜筋方案对于连梁截面宽度的限制。由于配置了对角斜筋和菱形筋,文献[2]建议将新型配筋连梁的剪压比控制进一步放松至小于或等于0.25,即:

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文章还指出:对角斜筋应分别在两个方向单排对称布置,宜采用大直径钢筋,但每个方向宜配置两根或两根以上交叉斜筋(配筋量不小于2d12,且配筋率不小于0.8%)。同时应对对角斜筋设置间距不小于梁宽的单肢拉筋,对角斜筋按照抗震要求锚入两侧剪力墙肢,并允许水平向弯折以便于施工;每个方向的菱形配筋宜平行对角斜筋布置,可设置为单根,但直径不小于10mm。纵筋和箍筋的要求按照混凝土规范中一般钢筋混凝土梁的构造要求即可。

混凝土规范条文说明:交叉斜筋配筋连梁的设计规定是根据近年来国内外的试验结果及分析得出的,集中对角斜筋连梁和对角暗撑配筋连梁是参考美国ACI 318-08规范的相关规定和国内外试验结果给出的。

因此笔者以为规范的做法是将上述两种配筋方式进行了糅合而做出的规定,当实际梁宽小于250时应可以根据文献[2]对连梁的交叉斜筋配筋方式进行适当调整,以便于钢筋排布及施工。

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[1] 孙占国,林宗凡,戴瑞同. 菱形配筋剪力墙连梁的受力性能。建筑结构学报;1994年05期
[2] 傅剑平,陈京州,皮天祥,白绍良.新型配筋小跨高比洞口连梁的性能及设计方法;2008年4月第30卷第2期
[3] 混凝土设计结构规范 GB50010-2010 中国建筑工业出版社
[4] 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010 中国建筑工业出版社


文章来源于微信公众号【非解构】 ,作者外客。已获转载权

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