文档介绍：高层建筑剪力墙的连梁设计探究
(成都惟尚建筑设计有限公司,四川成都610041)
摘要:稳定性是建筑结构设计中不得不重点考虑的一个问题,基于此,本文进行了高层建筑剪力墙的连梁设计探讨。
关键词:高层建筑;剪力墙;连梁设计
前言
对于高层建筑而言,其稳定性要求远远高于普通建筑,在高层建筑中,剪力墙的连梁设计是确保建筑稳定的重要方面。
1高层建筑剪力墙连梁的破坏机理
一般钢筋混凝土的破坏形式可以分为两种,即脆性破坏和延性破坏。而我们在进行无论何种形式的结构设计中,首先应该绝对避免的情况就是脆性破坏。一旦剪力墙发生了脆性破坏,剪力墙的承载能力就会迅速地失去,严重的甚至会造成整体结构的突然坍塌。
因此为避免剪力墙的脆性破坏,地震来临时连梁的破坏给整个剪力墙结构带来的影响及意义是值得研究与探讨的。连梁的脆性破坏一旦发生,就会使其失去对墙肢的约束作用。当破坏严重到一定程度时,连梁两端的连肢剪力墙可几乎变为两片独立的剪力墙。当这种情况发生时,会大大降低结构的侧向刚度,增大了墙肢的弯矩。但是,连梁发生的脆性破坏并不是致命的,与一旦剪力墙发生脆性破坏有可能造成整体结构坍塌相比,只要连梁承担的竖向荷载合理,作为耗能构件,从某种意义上来说,当地震来临时,若连梁发生破坏能在某种程度上减弱或者避免墙肢的脆性破坏,对整栋建筑结构的安全是有益的。
如果剪力墙不可避免的受到破坏,那我们应该尽量使破坏变为延性破坏。延性破坏大致会出现两种情况,一种是剪力墙先于连梁发生弯曲破坏,这种情况下剪力墙在破坏时的变形较小。因此,对有抗震设防的建筑物来说,它虽然是一种延性破坏,但其抗震能力较弱,无法真正成为一道抗震防线,因此设计中应尽
量避免此种情况的发生。
另外一种延性破坏的情况是连梁先于墙肢屈服。如果连梁拥有一定的延性时,当地震发生时,塑性铰的变形就可以帮助连梁吸收一定的地震力。同时,弯矩和剪力也能通过塑性铰来传递,连梁对剪力墙的约束作用就得到了大大的加强,剪力墙刚度也得到了一定的保证,这是我们在设计时应首先考虑到的。所以在设计高层剪力墙结构时,必须十分注意如何提高连梁的延性。
总体来说,连梁先于剪力墙发生破坏要好于剪力墙率先发生破坏,当然这只是一种理想状态或是一种设计指导方向,这种理论想法在实际的地震案例中并不多见。经过资料查询,大多数经历大震的剪力墙结构,连梁和剪力墙往往是同时发生破坏,因此在剪力墙结构的设计过程中,不但要使连梁在承载力计算中满足规范要求外,同时在构造措施方面也要采取一定的措施。
2高层建筑剪力墙连梁设计重点
在使用PKPM结构设计软件进行结构设计时,发现该软件在SATWE的总信息菜单中增加了“墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点”这一选项。水平荷载作用下的梁端剪力由于受到刚性楼板的约束,一般会比不受刚性楼板约束时大。由于楼板可以视作连梁的翼缘,钢筋混凝土楼板对连梁的刚度无疑会起到一定的增大作用,并且刚度增大的程度会随连梁截面形式的改变有较大的差别和变化。若计算楼板的翼缘作用,连梁的刚度无疑会增大,这必然会使结构整体地震作用加剧,连梁也会吸收更多的地震力,而连梁刚度的增大也违反了“强墙肢弱连梁”(强剪弱弯)这一设计准则,那么如何合理的调整连梁的刚度也就成了连梁设计中必须要解决的问题。