土木吧丨連梁剪壓比超限的處理辦法

連梁定義在梁裡面會有影響嗎

張利軍

在高烈度地區，剪力牆連梁的剪壓比超限是一個非常普遍的問題。因為沒有好的處理辦法，所以也是一個非常令人頭疼的問題。其難點在於，地震內力是動態的，加大連梁截面倒是能夠提高抗剪承載力，但地震內力也相應加大；減小連梁截面，倒是能降低地震內力，但連梁的抗剪承載力也相應降低。往往是好不容易解決了一個超限，卻又新出現一個或幾個；好容易調好了連梁，卻牆肢又出現超限……尤其在圖審人員要求較嚴的情況下，那種焦灼直令人寢食難安。

現將連梁剪壓比超限的處理辦法進行總結，並提出處理建議，供大家參考和討論。

一、什麼是剪壓比超限？

連梁剪壓比超限的含義就是不滿足抗規公式（6。2。9）的要求，也就是連梁的截面限制條件：

因梁的受剪承載力抗震調整係數，所以上面兩式可簡化為：

和

。 （1）

這兩個公式的右邊，就是連梁受剪承載力的最大值。達到該值後，再加大配筋已無濟於事了，所以叫截面限制條件。

將這兩個公式改變成下面的形式可見，0。24和0。18即為剪壓比的容許值：

當跨高比

時，

；

當跨高比

時，

；

二、連梁剪壓比超限的原因：

連梁的剪壓比超限是非常突出的問題。究其原因，與剪力牆自身特點有關。

1。連梁跨高比較小，剪下剛度和抗彎剛度均較大，以剪下變形為主，變形能力差；

2。兩端牆肢對連梁形成強約束，水平作用來臨時，連梁受力首當其衝。因變形能力差，極易形成部分連梁的應力集中。而此時，牆肢的內力往往遠小於其承載力，遠沒有發揮其抵抗水平作用的能力。弱小的連梁衝在前面不堪重負，強大的牆肢在後面無處發力，二者受力不均衡不協調。

3。連梁高度是由建築洞口決定的，寬度即為剪力牆的厚度，一般遠小於柱截面，也經常小於梁寬度，所以連梁截面積和受剪承載力有限。

4。有人說是因為規範對連梁的剪壓比限值偏嚴，其實不然。由《抗規》第6。2。9條可見，規範對梁、柱、牆和連梁的剪壓比限值要求是一樣的。相反，考慮到連梁的變形能力更差，相對來說，對連梁的剪壓比控制是偏松的。

三、解決連梁剪壓比超限的常用方法：

1。《高規》7。2。26條的方法：

第1條：減小連梁剛度，從而降低連梁的剪力。但減小連梁高度的同時，也降低了連梁的最大受剪承載力，所以能不能奏效需試著看。

第2條：透過降低連梁受彎承載力，從而降低連梁所受的剪力。該方法只能跟第1條二選一。

第3條：該條是第1條的極端情況，即連梁與牆肢按鉸接考慮，保證大震下獨立牆肢的安全。該條辦法基本用不上

2。《北京院技措》2007版附錄G的方法：

該方法計算過程為：

（1）以上式（1）右側求得最大受剪承載力，作為連梁剪力設計值的控制條件，並以此剪力值按照彎剪平衡和強剪弱彎的要求，求得連梁的最大彎矩設計值，進而計算連梁的箍筋和縱筋配筋量，充分發揮了連梁的承載能力。

（2）減小連梁高度，反覆試算，控制連梁剪力接近但不超過最大受剪承載力，進而驗算牆肢和其它連梁的承載力，保證結構安全。該方法需要反覆試算，逐漸接近最優解。

3。連梁剛度折減（《抗規》6。2。13）：

剪力牆地震內力計算時，連梁的剛度可折減，折減係數不宜小於0。50。

計算位移時，連梁剛度可不折減。

————該條是否意味著，結構抗側移剛度可不考慮連梁剪壓比超限的影響？從而“位移角、位移比、週期比、剛度比”等整體性指標均不用考慮連梁剪壓比超限的影響？

4。連梁分縫（《抗規》6。4。7）：

在連梁中部設水平縫，將一根連梁分成若干根。透過降低連梁剛度，從而減小連梁剪力。

在跨度不變的情況下，連梁抗彎剛度為，將一根連梁分成等高的兩根，抗彎剛度可降低到原先的1/4。但抗剪剛度為

GA，A

連梁分縫後，截面積變化甚小，所以對抗剪剛度幾乎沒有影響。由於連梁的剪下剛度為主要成分，所以分縫對減小連梁剪力的效果不明顯。這也為算例所證明：

下面第一張圖中，四根連梁剪壓比超限。

設縫後，依然有三根連梁超限，效果不明顯。且分縫的後期處理麻煩，表面容易開裂。所以該方法不宜採用。

5。配置交叉斜筋或暗撐（《混規》11。7。10），可將剪壓比限值提高至0。294：

該法適用於跨高比的連梁。

當250≤牆厚<400時，可採用交叉斜筋；

當400≤牆厚時，可採用暗撐。

該法配筋構造較複雜，適合於剪力牆較厚的公共建築核心筒，不適合於住宅。儘管交叉斜筋和暗撐對剪壓比限值的提高幅度有限，但對提高強剪弱彎效能較好。

6。採用型鋼混凝土連梁（《組合規範》），可大幅提高剪壓比限值：

型鋼混凝土連梁的剪壓比驗算公式為：

可見，在連梁內配置型鋼（或鋼板），只要配鋼面積率，剪壓比限值可由0。18或0。24提高到0。42，提高幅度較大，對解決剪壓比超限很有效。但是，連梁配置型鋼（或鋼板）的話，其兩端的邊緣構件內就得配置型鋼，才能有效約束連梁進而完成力的傳遞。可見該法也是適合於公共建築核心筒，不適合於普通剪力牆住宅。

四、連梁剪壓比超限的解決辦法建議：

從上文可見，解決連梁剪壓比超限主要是兩個途徑：一是降低連梁剛度進而降低連梁剪力設計值；二是提高連梁的抗剪承載力和延性。

降低連梁剛度，可採用定義剛度折減係數、減小連梁高度、加大洞口寬度等辦法。按《抗規》要求，剛度折減係數不宜小於0。5，這裡的用詞為“不宜”。“減小連梁高度”也就是加大洞口高度，該法在公共建築中可使用，因公共建築層高較大，尤其是連梁超限問題較突出的底部樓層，連梁高度可按結構的需要確定，連梁以下至洞口頂部留管道洞口，可以明顯降低連梁剛度。如下圖：

在量大面廣的剪力牆住宅中，減小連梁高度的可行之處，也僅是將窗臺做成砌體。門頂連梁不宜減小，否則後期處理太麻煩。在牆肢承載力富裕的情況下，加大洞口寬度，從而加大連梁跨高比，是降低剪力牆住宅連梁剛度的好辦法。

綜上所述，提出連梁超限處理辦法如下：

以《北京院技措》2007版附錄G的方法，結合現行版本的盈建科或PKPM能夠分別定義各連梁不同的剛度折減係數的功能，驗算超限連梁剛度折減以後，其他連梁和牆肢的承載力，從而保證結構安全。

第一步：整體指標的控制（週期比、位移比、剛度比、剪重比、剛重比、位移角等）：此時，連梁剛度折減係數可按《高規》5。2。1條文說明取值，反覆除錯，直至各指標符合要求。為了後面除錯的方便，此時對位移角預留20~30%左右的餘量。

第二步：對超限連梁，手工按上式（1）算出其最大受剪承載力；

第三步：在模型中，對不同的連梁，分別定義不同的剛度折減係數，再進行整體計算，直至連梁的剪力包絡設計值接近但不超過最大受剪承載力。

第四步：需反覆除錯，逐漸接近最優解。因牆肢的安全級別高於連梁，所以每次計算，都要檢查確保牆肢不超限。

在條件適合的情況下，儘量採用交叉斜筋、暗撐或配置型鋼。

五、總結：

在結構總的承載能力滿足要求的情況下，連梁剪壓比超限其實就是整體結構或相關構件之間受力不均衡、不協調的表現。

在同一片剪力牆中，身材瘦小的連梁衝鋒線上，身強體壯的牆肢在後面乾著急使不上勁，所以就要將連梁的剛度降下來，把內力釋放出來，傳遞給相關牆肢和其他有餘力的連梁。

在不同剪力牆之間，由於扭轉效應，有的構件處於崩潰的邊緣，有的閒得沒事幹（僅為構造配筋）。所以要反覆調整結構佈置，儘可能減小扭轉，使得整體結構儘可能接近平動。

整體結構和各構件之間均衡、協調受力，是結構抗震設計追求的最高目標。計算模型的調整過程，可謂牽一髮而動全身。沒有靈丹妙藥，不可能一蹴而就，只能多管齊下，不厭其煩，反覆除錯，逐漸接近最優解，使得各構件相對剛度適宜，受力均衡；各盡所能，共同消耗地震能量。

或許有人認為，過低地折減連梁剛度會使得地震力作用下連梁嚴重破壞。但至少保證了牆肢的承載力，總比置之不理強吧。牆肢的安全級別應遠高於連 梁。