第五讲(二)剪力墙结构及构件设计与构造

#(3)连梁配筋构造连梁中配筋形式下图。迁梁截面配筋连梁配筋与備(1连梁的配筋构造应符合下列规定:1）连梁顶面、底面纵向水平钢筋伸入墙肢的长度，抗震设计时不应小于^aE，非抗震设计时不应小于匕，且均不应小于600mm。2） 抗震设计时，沿连梁全长箍筋的构造应符合框架梁两端箍筋加密区的箍筋构造要求；非抗震设计时，沿连梁全长箍筋直径不应小于6mm,间距不应大于150mm。3） 顶层连梁纵向水平钢筋伸入墙肢的长度范围内应配置箍筋，间距不宜大于150mmo4） 连梁高度范围内的墙肢水平分布钢筋应在连梁内拉通作为连梁的腰筋。连梁截面高度大于700mm时，其两侧面腰筋的直径不应大于8mm,间距不应大于200mm；跨高比不大于2.5的连梁，其两侧腰筋的总面积配筋率不应小于0.3%o2、延性联肢墙设计(1)“强墙弱梁”的整体设计和“强剪弱弯”的构件设计联肢剪力墙是多次超静定结构，设计时应使联肢剪力墙的连梁上首先出现塑性铰吸收地震能量，从而避免墙肢的严重破坏，它会具有比悬臂剪力墙更好的抗震性能。要设计“强墙弱梁”的联肢剪力墙，首先要保证墙肢不过早出现脆性的剪切破坏，应设计延性的墙肢；其次应使连梁屈服早于墙肢屈服，同时尽可能避免连梁中过早出现脆性的剪切破坏，即要设计延性的连梁。这样，当连梁屈服以后，可以吸收地震能量，同时又能继续起到约束墙肢的作用。使联肢墙的刚度与承载力均维持在一定水平。如果部分连梁剪坏或全部剪坏，则墙肢间约束将削弱或全部消失，使联肢墙蜕化为两个或多个独立墙肢，结构的刚度会大大降低，承载力也将随之降低。在延性联肢墙中，延性连梁的设计是主要矛盾；但防止墙肢过早破坏，设计延性墙肢则是保证整栋结构安全抗震的关键。为了使连梁首先屈服，可以对连梁中的弯矩进行调整，降低连梁弯矩，按降低后弯矩进行配筋，可以使连梁抗弯承载力降低，从而使连梁较早出现塑性铰，又降低了梁中的平均剪应力，可以改善其延性。降低连梁弯矩可以通过以下方法进行：①在进行弹性内力分析时，适当降低连梁刚度例如在联肢墙中,取1=10+寸作为连梁的计算跨度。计算框剪结构时，将连梁刚度乘以折减系数卩.，或直接采用连梁的开裂刚度等，这种方法与一般弹性计算方法并无区别，且可自动调整墙肢内力(增大)，比较简便。②用弹性分析所得的内力进行内力调幅，按调幅以后的弯矩设计连梁配筋。一般是将中部弯矩最大的一些连梁的弯矩调小，调幅（比弹性计算降低）大约在20%以内。中部连梁的弯矩设计值降低以后，其余部位的连梁和墙肢弯矩设计值应相应的提高，如下图所示，以维持静力平衡。连梁弯矩调幅无论哪一种方法，如果与弹性内力相比，连梁弯矩降低得愈多，它就愈早出现塑性铰，塑性转动也会愈大，对连梁的延性要求就愈高。所以，应当限制连梁的调幅值，同时注意应使这些连梁能抵抗正常使用荷载和风荷载下的内力，钢筋不能在这些内力下屈服。

要使连梁具有延性，还要按照“强剪弱弯”的构件设计要求，使连梁的剪力设计值等于或大于连梁的抗弯极限状态相应的剪力，即连梁的剪力设计值应按下列规定计算。有地震作用组合的一-三级抗震时，连梁剪力设计值K=g■■?r9度设防时尚应符合卜式：岫+M”K=g■■?r9度设防时尚应符合卜式：匕=LlT—十丄另外，对联肢墙的墙肢作抗剪验算时，也要按强剪弱弯的要求进行，避免墙肢过早出现剪切破坏。特别要提出的是，当连梁屈服形成强墙弱梁状态时，由于下面一些因素影响，墙肢剪力可能加大：连梁屈服以后，连梁剪力较弹性计算则加大，墙肢轴力也相应改变，这将改变墙肢的抵抗弯矩。轴压力增大的墙肢抵抗弯矩增大,轴压力减小的墙肢则抵抗弯矩减小。墙肢轴力加大，会使轴力形成的力偶加大，这将进一步提高联肢墙的抵抗弯矩及剪力。由于不同墙肢承受轴力和弯矩相差悬殊，出现裂缝及塑性变形后，墙肢刚度发生变化，墙肢之间剪力将产生重分配。其中特别是拉压墙肢之间的塑性重分配现象，影响较大。受压墙肢刚度变大，剪力将比弹性计算时增大；受拉墙肢刚度变小，剪力相应减小，因此，当个墙肢可能出现偏心受拉时，另一个受压墙肢的弯短和剪力应适当加大，乘以1.25增大系数后进行抗弯及抗剪承载力计算。(2)其他设计措拖①连梁采用扁梁、交叉配筋梁和开缝连梁：当连梁截面尺寸不能满足式要求时，可以如此处理：减小连梁截面高度、加大连梁截面宽度，做成扁梁。在连梁中采用交叉配筋方式，可以大大改善连梁的延性。试验研究表明，斜交叉配筋梁的滞回线丰满、稳定，吸收能量性能好，延性大，不仅连梁本身性能得到改善，对具有斜交叉配筋连梁的双肢墙滞回性能也较好。在斜交叉配筋的梁中，剪力和弯矩的传递是通过斜筋的拉力和压力实现的，它对混凝土的依赖较少，只要斜筋不压屈，锚固不失效,它就可以继续承载，对墙肢仍然有约束作用。在斜交叉配筋的连梁中，钢筋内力可以如下求得，艮卩：可以由7\C求得所需钢筋面积,滝 VA>bs 2/sincey厶>，卩A>REb或s2fsin€y，为r防止受压时钢筋压屈「需要将几根受压钢筋用箍筋固定，形成小柱。在连梁内还要按构造要求配置纵向及横向钢筋，形成网格状，以分散和减小混凝土中因斜舫受力出现的裂縫，：釆用斜交叉配筋时，梁截面宽度不能大小，不宜小于300tnmfi两个方向暗撑的纵向钢筋应采用矩形箍筋或螺旋箍筋绑成一体,箍筋直径不应小于8mm,箍筋间距不应大于150mmol=l纵筋伸入竖向构件的长度不应小于al a或l=1.151al a为了加大连梁跨高比，又能较好的起到在墙肢间传递剪力和弯距的作用，可以在连梁中间预留一道水平缝，形成开缝连梁，如下图所示的梁是在截面中间形成薄弱部分，大变形下在此处开裂形成水平缝，分割为两根梁，这种梁亦可称为双功能连梁。试验证明，由于跨高比加大，减小了剪切变形影响，可以有效地防止斜拉剪切破坏，增加了延性。开缝连梁还适合于框筒结构中的高窗群梁。②采用多道设防方法设计联肢墙在某些情况下，当连梁的延性不能保证时，或需要考虑在强震下结构的安全时，可采用另一种设计方法，即考虑连梁破坏后退出工作,按照单独墙肢工作，使墙肢处于弹性工作状态，以保证结构的安全。这种所谓“多道设防”的设计思想曾在马那瓜的美洲银行设计中运用,取得了很好的效果。美洲银行经过了1972年12月23日尼加拉瓜马那瓜地震，连梁出现剪切破坏，但整个结构没有受到损坏，在美洲银行周围的建筑物大都破坏十分严重。美洲银行的主要抗侧力结构是四个小井简，在每层都有连梁将它们连接成一个大井简，因为需要走管道，在连梁中部开了很大的洞,使连梁抗剪能力大大削弱，设计时分别考虑了由大井筒抵抗侧力以及由四个独立小井筒抵抗侧力两种情