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關于解決剪力墻連梁設計時截面抗剪超限的幾種方法的探討

時間:2013-08-28 13:59來源:中國論文榜 作者:中國論文榜 點擊:
本文以新版結構設計規范為基準,以新版結構設計軟件為依托,通過總結工程設計中的經驗,簡述了剪力墻設計時,解決剪力墻連梁在結構整體計算中,連梁剪壓比超限的幾種較為簡單的處理方法。
  1引言
 
  近些年來,隨著建設腳步的加快,建設場地的不斷緊縮,高層建筑在建筑市場占據的比例越來越高。從現在的建筑設計實例及市場實際情況來看,剪力墻結構、框架—剪力墻結構在高層中應用的份額又占有相當大的比例,自然剪力墻的設計工作成為了每一個結構設計人員經常接觸且必須熟悉掌握的內容。從結構設計方面來講,在結構整體計算中,剪力墻連梁經常會出現斷面不足、抗剪不足的超限情況,即我們常說的連梁剪壓比超限。從實際工作出發,以結構設計規范為最基本的出發點,總結和掌握幾種處理此類連梁超限的方法就顯得尤為重要。
 
  2新建建筑結構設計時剪力墻連梁超限的幾點處理方法
 
  自2010年以來新版設計規范陸續更新,在新版設計規范中,對剪力墻連梁的地震作用及抗震措施有了一定的改進及修訂。較前一版規范相比,一部分概念與計算提出了更具體的解釋和規定,從而讓設計人員可以更清晰地理解及應用。以下就是以新版規范為基本出發點,總結多年結構設計的經驗,提出的幾種剪力墻連梁剪壓比超限的處理辦法。
 
  2.1減小連梁斷面
 
  《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010中第7.2.26條第1款明確指出,剪力墻連梁不滿足截面抗剪時,可減小連梁截面高度或采取其他減小連梁剛度的措施。此方法是最容易讓人理解也最容易應用的一種方法。當減小連梁的斷面,實際上就是降低了連梁自身的剛度,在地震力或其他荷載作用時,其吸收的荷載效應就會相應減小,從而使其更容易滿足截面抗剪的要求。
 
  2.2增大剪力墻開洞洞口寬度,盡量滿足剪力墻連梁跨高比大于2.5
 
  此方法的基本方向就是增大剪力墻連梁的跨高比。不難理解,增大剪力墻開洞洞口寬度,隨之剪力墻連梁的跨高比增大,同時也降低了與其相連的剪力墻墻肢的剛度,從而在結構整合受力分配上,降低了此處作用力的分配。另外,由《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010中第7.2.22條及7.2.23條不難看出,剪力墻連梁跨高比大于2.5的與不大于2.5的調整系數是不一樣的,不大于2.5的連梁要求更嚴格,相反的就可以得出結論,大于2.5的連梁截面更容易滿足抗剪的要求。所以,在我們進行結構設計時,如果不受其他條件的限制時,應盡量將連梁的跨高比控制在5~2.5的范圍之間,甚至可以將其跨高比調整至大于5的范疇,從而按框架梁進行結構設計。當然,本方法需要在工程設計中結合實際情況,由設計人員經過多次計算從而得到即保證結構整體剛度而連梁又不出現超限的最優結合點。
 
  2.3剪力墻連梁增設斜向交叉鋼筋
 
  《混凝土結構設計規范》GB50010-2010第11.7.10條規定,對于一、二級抗震等級的連梁,當跨高比不大于2.5時宜設置斜向交叉鋼筋,并且明確規定了增設斜向交叉鋼筋的連梁其截面抗剪計算的公式。而舊版規范中,只是簡單說明了增設斜向交叉鋼筋的構造要求,并沒有計算公式,所以在過去的結構設計中,結構整體計算無法考慮斜向交叉鋼筋的作用,設計人員也只能按構造性的增設斜向交叉鋼筋,并沒有其他實質性的設計依據。依據新版規范,現在的結構設計軟件已經可以考慮斜向交叉鋼筋的實際作用,從《混凝土結構設計規范》GB50010-2010第11.7.10條的規定也不難看出,增設了斜向交叉鋼筋的連梁,其截面抗剪比普通的跨高比大于2.5的連梁更容易滿足要求。因此,我們在結構設計中,有些連梁確實是受條件限制而跨高比無法大于2.5時,我們可以在計算時約定其增設斜向交叉鋼筋,截面抗剪就很容易滿足了。當然了,此種方法有一個使用條件,即連梁跨高比不大于2.5且其截面寬度不得小于250mm,希望廣大設計人員不要忽略。
 
  2.4采用強連梁
 
  強連梁即跨高比相對較小的連梁,多數使用在為了平衡建筑物同一方向其兩側的剛度均衡、控制結構位移滿足規范要求的情況中。此種方法增大了連梁的截面,雖然跨高比相對較小,但因其截面足夠大,從而可以滿足截面抗剪的要求。當然,此種方法一般是屬于受條件限制的情況下不得已而采用的一種方法,建議不要優先采用,否則會提高結構的整體剛度而造成不必要的經濟浪費。
 
  2.5采用開縫連梁
 
  開縫連梁是指將一道截面相對較大的連梁,在其截面高度中點位置設置一道20mm左右的縫隙,從而將原一道連梁分為兩道緊挨設置的連梁。此種方法也是《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010中第7.2.26條第1款規定下延伸的一種方法,與本文第2.1條所述方法有異曲同工之處,其主旨實際上也是為了降低連梁的剛度,同時分開的兩道連梁其跨高比也得到相應增大,從而使其更容易滿足截面抗剪的要求。本方法也是很容易理解的,由截面的抗彎剛度和抗剪剛度的計算公式不難看出,當一強連梁中間開縫變為兩道連梁時,其總的抗彎剛度相對降低較多,而抗剪剛度卻基本上沒有降低,從而其抗剪更容易滿足要求。當然,此種方法可以有效地解決一些強連梁的抗剪超限問題,但本人不推薦優先或大量使用此種方法,因為在采用此種方法時,勢必會給后期的結構施工帶來一定的困難,同時也不容易保證結構的施工質量。

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