導言

近年來由於住宅需求的增加和用於建造住宅的土地供應緊張，高層住宅的建造成為眾多開發商的首選，而剪力牆結構以其良好的抗震效能，在高層、超高層中得到愈來愈廣泛的應用。在剪力牆結構中，連線牆肢與牆肢的梁稱為連梁。連梁即起著調節和保證連肢牆側向剛度的作用，又起著消耗地震能量的作用。靜力和動力試驗結果證明：連梁變形效能的改善能有效的改變結構的變形效能。在遭受強烈地震時，多數連梁在牆肢屈服前先屈服，發揮其塑形變形能力，耗散地震能量，有效減輕主體結構構件的破壞，使結構能達到抗震設防目標。尋找到一種既便於施工，又能保證剪下失效發生前在連梁達到較大位移時的有效連梁配筋的方法就成為結構設計須注意的重點。

剪力牆結構的破壞形式及連梁的破壞機理

眾所周知混凝土結構的破壞可分脆性破壞和延性破壞兩種，高層建築剪力牆結構在水平力的作用下，同樣分為脆性破壞（即剪下破壞）和延性破壞（即彎曲破壞）兩種。

在風荷載和地震荷載作用下，牆肢產生彎曲變形，使連梁產生轉角，從而使連梁產生內力。同時連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了牆肢的內力和變形，對牆肢起到了一定的約束作用，改善了牆肢的受力狀態。高層建築剪力牆中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種，即脆性破壞（剪下破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。連梁在發生脆性破壞時就喪失了承載力，在沿牆全高所有連梁均發生剪下破壞時，各牆肢喪失了連梁對它的約束作用，將成為單片的獨立梁。這會使結構的側向剛度大大降低，變形加大，牆肢彎矩加大，並且進一步增加P―Δ效應（豎向荷載由於水平位移而產生的附加彎矩），並最終可能導致結構的倒塌。連梁在發生延性破壞時，梁端會出現垂直裂縫，受拉區會出現微裂縫，在地震作用下會出現交叉裂縫，並形成塑性絞，結構剛度降低，變形加大，從而吸收大量的地震能量，同時透過塑性鉸仍能繼續傳遞彎矩和剪力，對牆肢起到一定的約束作用，使剪力牆保持足夠的剛度和強度。在這一過程中，連梁起到了一種耗能的作用，對減少牆肢內力，延緩牆肢屈服有著重要的作用。但在地震反覆作用下，連梁的裂縫會不斷髮展、加寬，直到混凝土受壓破壞。因此強剪弱彎，連梁的屈服早於牆肢的屈服是連梁設計的兩條根本原則，也是對延性連梁的處理的基本原則。

連梁設計時注意的問題

在牆肢和連梁的協同工作中，剪力牆應該具有足夠的剛度和強度。在地震作用下，結構允許進入彈塑性狀態，連梁可以產生塑性鉸。因此，剪力牆的設計應該保證不發生剪下破壞，也就是要求牆肢和連梁的設計符合強剪弱彎的原則，同時要求連梁的屈服要早於牆肢的屈服，而且要求牆肢和連梁具有良好的延性。

因此在實際工程中要使連梁設計滿足強剪弱彎的原則考慮以下幾個方面：

1.

關於連梁剛度的折減

連梁由於跨高比小，與之相連的牆肢剛度大等原因，在水平力作用下的內力往往很大，連梁屈服時表現為梁端出現裂縫，剛度減弱，內力重分佈。因此在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。根據《高層建築混凝土結構技術規程》第5。2。1條規定“在內力與位移計算中，抗震設計的框架-剪力牆或剪力牆結構中的連梁剛度可予以折減，折減係數不宜小於0。5。”同時在條文說明第5。2。1中“高層建築結構構件均採用彈性剛度參與整體分析，但抗震設計的框架-剪力牆或剪力牆結構中的連梁剛度相對牆體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設計困難。因此，可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當開裂（降低剛度）而把內力轉移到牆體上。通常，設防烈度低時可少折減一些（6、7度時可取0。7），設防烈度高時可多折減一些（8、9度時可取0。5）。折減係數不宜小於0。5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。此調整方法考慮了梁端部的塑性內力的重分佈，對於跨高比較大的連梁較好。

2.

加連梁跨度減少高度

在連梁設計中，剛度折減後，仍可能發生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況，這時可以增加洞口的寬度，以減少連梁剛度。

3.

增加剪力牆厚度

亦即增加連梁的截面寬度，其結果一方面由於結構整體剛度加大，地震作用產生的內力增加，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由於該片牆厚增加以後，地震所產生的內力並不按牆厚增加的比例分配給該片剪力牆，而是小於這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。

4.

連梁鉸接處理

連梁經過剛度折減調整後，仍不能滿足要求時，可根據《高層建築混凝土結構技術規程》第7。2。25。3條規定“當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可考慮在大震作用下該連梁不參與工作，按獨立牆肢進行第二次多遇地震作用下結構內力分析，牆肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計。”即假定連梁大震下破壞，不能約束牆肢因此可考慮連梁不參與工作，而按獨立牆肢進行二次結構內力分析。這種情況往往使牆肢的內力及配筋加大，以保證牆肢的安全。此方法所調整連梁為其破壞對承受豎向荷載無明顯影響的連梁，即該連梁不作為次梁或主樑的支承梁；本次調整為第二次調整，是在連梁剛度折減失效後採用的方法；同時在實際操作中，經常會出現將某根超筋連梁進行鉸接處理後，引起其他位置原來不超筋的連梁超筋。

5.

其他方法

連梁還可以透過在連梁內增設暗撐和交叉鋼筋來抵抗剪力。

結

束

語

高層建築剪力牆連梁的設計受很多因素的制約。連梁的內力和剪力牆的多少、每片剪力牆的水平力大小、連梁的剛度、與之相連的牆肢剛度等都有關。因此在設計時，問題是比較複雜的，設計時要把互相制約的因素統一協調，以取得比較理想的結果。因此無論採用哪一種解決方法，都要遵循“強剪弱彎”、“強牆弱梁”的原則，保證連梁的耗能作用，確保剪力牆在大震作用下不倒，整體結構的安全。