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【摘要】本文首先对连梁的特点、受力机理及破坏形态进行介绍，进而从连梁设计中几个问题、连梁设计的建议这两个方面对高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题进行阐述。
【关键词】高层建筑；剪力墙；结构；连梁设计
中图分类号：TU97文献标识码： A
一、前言
连梁剪力墙结构在高层建筑结构中占据着重要的地位，因此我们需要对连梁设计中的问题进行分析，以便更好地提高设计的质量。
二、连梁的特点、受力机理及破坏形态
1.连梁的特点
众所周知，剪力墙结构是现代商品住宅的主要形式，合理设计的剪力墙结构具有良好的延性。该结构的延性主要通过连梁实现，连梁是高层建筑的刚度调节器，是高层建筑主要耗能构件，是抗震设防的第一道防线，它的合理设计将为整个结构的延性做出重大贡献。下面我们来认识一下连梁。
2.受力机理
在剪力墙结构、框架-剪力墙结构及筒体结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。连梁的特点是截面大，跨度小，与之相连的墙体刚度一般都很大。在水平荷载(风或地震荷载)作用下，连梁内力也很大。同时在高层建筑中，连梁两端墙肢的不均匀压缩，会引起连梁两端的竖向位移差，这个差值也会引起连梁内力。下面以双肢墙为例说明连梁的受力机理：
离地面距离为X的某一水平截面处的弯矩为M，则由平衡条件可知：
M=(M1+M2)+Na。
M1、M2——单片剪力墙所承担的弯矩
Na——由两片墙肢整体工作的组合截面所承担的弯矩，即整体弯矩。N为墙肢轴力，一肢受拉，一肢受压；a为两片墙肢形心间的距离。
由上述公式可见：1)任意截面X的弯矩M是由局部弯矩(M1+M2)和整体弯矩Na两部分组成的，整体弯矩大，局部弯矩就小。
2)任意一个截面上的整体弯矩等于该截面以上所有连梁约束弯矩的总和。因此可以说，整体弯矩由连梁提供；整体弯矩越大，说明两个墙肢共同工作的程度越大，越接近于整体墙。所以整体弯矩的大小反映了墙肢之间协同工作的程度，这种程度称为剪力墙的整体性。因为整体弯矩是由连梁对墙肢的约束提供的，在水平荷载(地震或风荷载)作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力，而连梁端部的弯矩、剪力和轴力同时减小了墙肢的内力和变形，共同承担墙肢总弯矩。
3.破坏形态
下面我们再看一下连梁的破坏形态，高层建筑在水平荷载作用下，连梁的破坏形态有两种：a.剪切破坏(脆性破坏)；b.弯曲破坏(延性破坏)。连梁发生剪切破坏，产生十字交叉裂缝，丧失承载力，连梁退出工作，墙体总弯矩将内力重分配，全部由墙肢承担。各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，成为单片的独立墙肢，刚度大大降低，变形加大，并且进一步加大墙肢的P—⊿效应，从而导致墙体倒塌。连梁发生弯曲破坏即延性破坏后，梁端出现垂直裂缝，受拉区出现微裂缝，在梁端形成塑性铰，结构刚度降低，变形加大，从而吸收地震能量，但是塑性铰能承受一定的弯矩和剪力，起到约束墙肢的作用，使剪力墙保持良好的刚度和强度，在这一过程中连梁起到耗能作用，在地震荷载作用下这种裂缝不断加宽发展，直至混凝土受压破坏。由此可见，连梁对剪力墙延性起到至关重要的作用。所以我们在结构设计中应注意连梁的处理。
三、连梁设计中几个问题
1.关于连梁刚度的折减。连梁由于跨高比小、与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，设计时难以解决。可以认为，之所以考虑对连梁的刚度进行折减，是由于在侧向荷载作用下，混凝土的开裂引起了刚度的降低。在地震作用下，连梁裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大，因此，刚度降低的更多。但是，刚度折减得愈多，亦即取用的折减系数愈小，意味着设计荷载作用下裂缝开展得愈大。在超载时，如发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时，塑性铰也会也现得更早，这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要求。
对于以风荷载为控制因素的建筑中，为了避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大，刚度折减系数应取较大值。
对于以地震作用为控制因素的建筑中，则可取较小的刚度折减系数。但为了保证连梁的延性要求，此刚度折减系数不应小于0.55。
2.关于对连梁刚度采用了折减系数后，仍有部分连梁的承载力不符合要求时的处理看法。《高规》第五章截面设计和结构构造的第5.3.6条规定：“当联肢剪力墙中某几层连梁的弯矩设计值超过其最大受弯了砂载力时，可降低这些部位的连梁弯矩设计值，并将其余部位的连梁弯矩设计值相应提高，以满足平衡条件，经调整的连梁弯矩设计值的80％。”
首先，连梁弯矩设计值是竖向和水平两部分荷载所产生的内力的。竖向荷载产生的弯矩已通过负变矩的调整幅进行了调整。而且，竖向荷载作用下连梁的负弯矩也不能通过提高其他构件的弯矩来调整。因此，此处所说的弯矩调整不应该包括竖向荷载产生的弯矩在内。
其次，之所以允许对连梁的弯矩进行调整，是建立在连梁受弯达到一定程度时就会屈服。在已经对梁的刚度进行了折减后，再对弯矩进行调整，势必使连梁的塑性较提前发展。因此，对连梁的刚度已经充分折减时，弯矩的调整不宜过大。同样，当为风荷载控制时，在对连梁刚度进行折减后，连梁的弯矩设计值不宜再进行调整。在进行塑性内力重分布时，平衡条件是必须要满足的。但用提高其他部位连梁的弯矩来满足平衡条件是否合理，值得考虑。假定除超筋的那些连梁外，其他所有的连梁和墙肢均未产生塑性铰。则由于墙肢一般有相当大的抗弯刚度，内力的重分布将由墙肢承担较大的比例。只有当墙肢屈服了，全部不平衡弯度才会通过墙肢的轴力向上下层的连梁转移，而墙肢的屈服一般晚于连梁的屈服。因此，不应简单地将不平衡弯矩向连梁转移。同时，连梁弯矩的增加是伴随着剪力同时增加。因此，在培大连梁的变矩设计值时，也应同时增加连梁的剪力设计值。
四、连梁设计的建议
1.对连梁刚度的进行折减。
如连梁按弹性刚度参与整体抗震计算，其承受的弯矩和剪力很大,配筋困难，可按国家规程《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）的5.2.1 条，在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，对连梁刚度的进行折减，允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。一般设防烈度为6~7 度时，连梁刚度折减系数可取0.7 , 设防烈度为8~9 度时折减系数可取0.5。
2.加大连梁跨度或减小连梁高度。
对连梁进行刚度折减后,如仍有连梁正截面受弯承载力或截面抗剪承载力超限的情况,也可以加大连梁跨度或减小连梁高度,以减少其刚度,也就减少了地震作用下剪力和弯矩的影响,使连梁的承载力有可能不超限。
3.增加截面抗剪承载力超限的连梁所在的剪力墙厚度。
亦即增加连梁的截面宽度,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,另一方面连梁的抗剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例,因此有可能使连梁的抗剪承载力满足《高规》的要求。
4.提高连梁的混凝土等级。
混凝土等级提高后,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土抗剪承载力提高的比例,也有可能使連梁的抗剪承载力不超限。
五、结语
总的来说，在进行连梁的设计时会受到多种因素的影响，对于这些因素应当进行分析，以便避免结构损伤发生，确保建筑结构的质量安全。
参考文献
[1]冯运琴 高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题 [J] 《科技资讯》 -2013年18期
[2]王炜 高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理问题分析 [J] 《科技与生活》 -2011年20期
【关键词】高层建筑；剪力墙；结构；连梁设计
中图分类号：TU97文献标识码： A
一、前言
连梁剪力墙结构在高层建筑结构中占据着重要的地位，因此我们需要对连梁设计中的问题进行分析，以便更好地提高设计的质量。
二、连梁的特点、受力机理及破坏形态
1.连梁的特点
众所周知，剪力墙结构是现代商品住宅的主要形式，合理设计的剪力墙结构具有良好的延性。该结构的延性主要通过连梁实现，连梁是高层建筑的刚度调节器，是高层建筑主要耗能构件，是抗震设防的第一道防线，它的合理设计将为整个结构的延性做出重大贡献。下面我们来认识一下连梁。
2.受力机理
在剪力墙结构、框架-剪力墙结构及筒体结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。连梁的特点是截面大，跨度小，与之相连的墙体刚度一般都很大。在水平荷载(风或地震荷载)作用下，连梁内力也很大。同时在高层建筑中，连梁两端墙肢的不均匀压缩，会引起连梁两端的竖向位移差，这个差值也会引起连梁内力。下面以双肢墙为例说明连梁的受力机理：
离地面距离为X的某一水平截面处的弯矩为M，则由平衡条件可知：
M=(M1+M2)+Na。
M1、M2——单片剪力墙所承担的弯矩
Na——由两片墙肢整体工作的组合截面所承担的弯矩，即整体弯矩。N为墙肢轴力，一肢受拉，一肢受压；a为两片墙肢形心间的距离。
由上述公式可见：1)任意截面X的弯矩M是由局部弯矩(M1+M2)和整体弯矩Na两部分组成的，整体弯矩大，局部弯矩就小。
2)任意一个截面上的整体弯矩等于该截面以上所有连梁约束弯矩的总和。因此可以说，整体弯矩由连梁提供；整体弯矩越大，说明两个墙肢共同工作的程度越大，越接近于整体墙。所以整体弯矩的大小反映了墙肢之间协同工作的程度，这种程度称为剪力墙的整体性。因为整体弯矩是由连梁对墙肢的约束提供的，在水平荷载(地震或风荷载)作用下，墙肢产生弯曲变形，使连梁产生转角，从而使连梁产生内力，而连梁端部的弯矩、剪力和轴力同时减小了墙肢的内力和变形，共同承担墙肢总弯矩。
3.破坏形态
下面我们再看一下连梁的破坏形态，高层建筑在水平荷载作用下，连梁的破坏形态有两种：a.剪切破坏(脆性破坏)；b.弯曲破坏(延性破坏)。连梁发生剪切破坏，产生十字交叉裂缝，丧失承载力，连梁退出工作，墙体总弯矩将内力重分配，全部由墙肢承担。各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，成为单片的独立墙肢，刚度大大降低，变形加大，并且进一步加大墙肢的P—⊿效应，从而导致墙体倒塌。连梁发生弯曲破坏即延性破坏后，梁端出现垂直裂缝，受拉区出现微裂缝，在梁端形成塑性铰，结构刚度降低，变形加大，从而吸收地震能量，但是塑性铰能承受一定的弯矩和剪力，起到约束墙肢的作用，使剪力墙保持良好的刚度和强度，在这一过程中连梁起到耗能作用，在地震荷载作用下这种裂缝不断加宽发展，直至混凝土受压破坏。由此可见，连梁对剪力墙延性起到至关重要的作用。所以我们在结构设计中应注意连梁的处理。
三、连梁设计中几个问题
1.关于连梁刚度的折减。连梁由于跨高比小、与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，设计时难以解决。可以认为，之所以考虑对连梁的刚度进行折减，是由于在侧向荷载作用下，混凝土的开裂引起了刚度的降低。在地震作用下，连梁裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大，因此，刚度降低的更多。但是，刚度折减得愈多，亦即取用的折减系数愈小，意味着设计荷载作用下裂缝开展得愈大。在超载时，如发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时，塑性铰也会也现得更早，这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要求。
对于以风荷载为控制因素的建筑中，为了避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大，刚度折减系数应取较大值。
对于以地震作用为控制因素的建筑中，则可取较小的刚度折减系数。但为了保证连梁的延性要求，此刚度折减系数不应小于0.55。
2.关于对连梁刚度采用了折减系数后，仍有部分连梁的承载力不符合要求时的处理看法。《高规》第五章截面设计和结构构造的第5.3.6条规定：“当联肢剪力墙中某几层连梁的弯矩设计值超过其最大受弯了砂载力时，可降低这些部位的连梁弯矩设计值，并将其余部位的连梁弯矩设计值相应提高，以满足平衡条件，经调整的连梁弯矩设计值的80％。”
首先，连梁弯矩设计值是竖向和水平两部分荷载所产生的内力的。竖向荷载产生的弯矩已通过负变矩的调整幅进行了调整。而且，竖向荷载作用下连梁的负弯矩也不能通过提高其他构件的弯矩来调整。因此，此处所说的弯矩调整不应该包括竖向荷载产生的弯矩在内。
其次，之所以允许对连梁的弯矩进行调整，是建立在连梁受弯达到一定程度时就会屈服。在已经对梁的刚度进行了折减后，再对弯矩进行调整，势必使连梁的塑性较提前发展。因此，对连梁的刚度已经充分折减时，弯矩的调整不宜过大。同样，当为风荷载控制时，在对连梁刚度进行折减后，连梁的弯矩设计值不宜再进行调整。在进行塑性内力重分布时，平衡条件是必须要满足的。但用提高其他部位连梁的弯矩来满足平衡条件是否合理，值得考虑。假定除超筋的那些连梁外，其他所有的连梁和墙肢均未产生塑性铰。则由于墙肢一般有相当大的抗弯刚度，内力的重分布将由墙肢承担较大的比例。只有当墙肢屈服了，全部不平衡弯度才会通过墙肢的轴力向上下层的连梁转移，而墙肢的屈服一般晚于连梁的屈服。因此，不应简单地将不平衡弯矩向连梁转移。同时，连梁弯矩的增加是伴随着剪力同时增加。因此，在培大连梁的变矩设计值时，也应同时增加连梁的剪力设计值。
四、连梁设计的建议
1.对连梁刚度的进行折减。
如连梁按弹性刚度参与整体抗震计算，其承受的弯矩和剪力很大,配筋困难，可按国家规程《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）的5.2.1 条，在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，对连梁刚度的进行折减，允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。一般设防烈度为6~7 度时，连梁刚度折减系数可取0.7 , 设防烈度为8~9 度时折减系数可取0.5。
2.加大连梁跨度或减小连梁高度。
对连梁进行刚度折减后,如仍有连梁正截面受弯承载力或截面抗剪承载力超限的情况,也可以加大连梁跨度或减小连梁高度,以减少其刚度,也就减少了地震作用下剪力和弯矩的影响,使连梁的承载力有可能不超限。
3.增加截面抗剪承载力超限的连梁所在的剪力墙厚度。
亦即增加连梁的截面宽度,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,另一方面连梁的抗剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例,因此有可能使连梁的抗剪承载力满足《高规》的要求。
4.提高连梁的混凝土等级。
混凝土等级提高后,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土抗剪承载力提高的比例,也有可能使連梁的抗剪承载力不超限。
五、结语
总的来说，在进行连梁的设计时会受到多种因素的影响，对于这些因素应当进行分析，以便避免结构损伤发生，确保建筑结构的质量安全。
参考文献
[1]冯运琴 高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题 [J] 《科技资讯》 -2013年18期
[2]王炜 高层建筑剪力墙结构连梁设计及超筋处理问题分析 [J] 《科技与生活》 -2011年20期