来说说连梁的一种非常规性的做法
小智审图2022-06-05

框筒结构设计中,我们经常遇到下面这个问题。

如果把楼面梁全部搁置在剪力墙上,则部分楼面梁不得不斜向布置。

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这种布置会有几个问题:

(1)不利于建筑空间分隔,影响美观;

(2)出现异形板,且板跨不同,部分梁跨加大,受力不规律;

(3)施工不便,尤其采用装配式时,对造价有显著影响。

很自然地,我们会想到,为了结构布置的匀称性,把楼面梁支撑在连梁上,于是,形成如下布置形式。

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这种布置,对建筑及结构排布均有好处,但最大的问题是,连梁的设计变得复杂。连梁除了要承受水平荷载引起的剪力,还要承受楼面梁传递的竖向荷载,另外,也需要承受楼面梁梁端传递的扭矩。一方面,我们希望连梁耗能;另一方面,又不希望它显著损伤。

考虑到以上问题,《高规》7.1.5条规定,“楼面梁不宜支承在剪力墙或核心筒的连梁上。”

过去的解决思路是,调整连梁的性能目标,即调整为中震不屈服,大震抗剪不屈服。这个思路的本质,其实是降低连梁耗能。但从能量守恒的角度来看,连梁损伤降低,往往意味着剪力墙损伤加重,这有点“捡了橘子,丢了西瓜”的意味。

怎么办呢?

2021版深圳高规给出了一个可选方案,即两段式连梁:

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(1)两段式连梁的强段宜设置于楼面梁与剪力墙相距较短的梁端区域,强段截面变高度起始点距楼面梁边不小于100mm; 

(2)强段用于承担楼面梁荷载,罕遇地震作用下不屈服;弱段为耗能段,允许罕遇地震作用下抗弯屈服;

(3)强段箍筋和纵筋应按罕遇地震作用下不屈服进行配筋设计。

张良平教授对此连梁方案进行过研究(有可能,深圳高规的两段式连梁思路即由张良平教授提出),建议的性能目标如下:

在弹性设计中,耗能段的刚度折减系数取 0.7,加强段不折减; 加强段在中震作用下不屈服,在大震作用下承载力不显著降低,仍能够承担楼面次梁传来的竖向荷 载; 耗能段中震作用下受剪不屈服、受弯允许部分屈 服,在大震作用下允许屈服耗能。

研究表明:采用两段式连梁,连梁损伤最大处出现在耗能段,加强段连梁损伤相对较小,大震后加强段连梁仍起到了悬挑梁的作用,能承担楼面次梁传来的集中力,可为次梁提供支撑。

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实际设计中,为保证加强段连梁更好地达到预期的性能目标,对加强段连梁采取如下措施:

(1)加强段连梁按悬臂构件验算其承载力;

(2)加强段连梁在楼面次梁和剪力墙之间的箍筋,比计算结果直径加大2mm。

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按照个人理解,连梁加强段的高度其实需要试算,因为高度增加,其内力也会随之增大,当然并非线性关系。只有高度增加到一定程度,加强段的作用类似于牛腿,其与剪力墙已近似成为一个整体,才能充分保证塑性铰出现在耗能段。

当然,上面提到的楼面梁,主要是非框架梁。如果是框架梁呢?框架梁可不可以搭到连梁上呢?

在常规框筒结构中(参考图1),楼面次梁与框架梁平行布置,其受荷面积基本一致,竖向受荷并无主次之分。相比框架梁支撑于剪力墙面外,框梁支撑在连梁上,如果梁端设铰,则框梁本身受力并无显著差异。

个人认为,深圳市高规提到的分段式连梁可以用于支撑框架梁。

但是,根据目前超限审查情况,专家还是比较排斥将框架梁支撑在连梁上。

参考文献:
《高层建筑混凝土剪力墙连梁设计实例分析》
《基于MidasGen的变截面连梁结构静力弹塑性分析》
《某超高层建筑结构设计中几个关键问题的思考》
《建筑工程设计常见问题汇编 》

文章已获转载权,来源于微信公众号【JIE构生活】 ,作者鲲鹏

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