王亚君
北京建谊高能建筑设计研究院有限公司合肥分公司 安徽合肥 230000
摘要：高层剪力墙结构设计中，需充分考虑到建筑受不可抗力影响造成连梁的超筋的问题。现阶段造成这种现象的原因主要有两个，其一是延性破坏，其二为脆性破坏。当连梁受到破坏后，其刚度就会大打折扣，导致建筑结构变形增加，甚至导致建筑坍塌。连梁能够有效减少墙体的压力，进而改善墙肢的屈服。但在地震的反复作用下，连梁产生的裂缝会不断变大，最终导致建筑结构严重损坏。
关键词：高层剪力墙；连梁设计；超筋处理；结构设计
引言：现阶段建筑工程中，高层剪力墙出现连梁超筋的现象十分普遍，因此为提高建筑的安全性和稳定性，需从处理方式、处理技术等方式对建筑方式进行优化，一些设计单位对电算中的连梁进行限制，并使用手算的方式进行复核工作。为此，在对剪力墙的结构进行设计时，应提高对连梁结构以及性能、受力特点的重视程度，着重连梁超筋问题。
一、连梁受力特点及破坏分析
由于地震或是水平风荷等作用下，连梁可能会因为承载力超限从而被破坏。连梁被破坏会出现两种情况：一是延性破坏，又叫弯曲破坏：二是脆性破坏，又叫做剪切破坏。若沿墙高的所有连梁全部发生剪切破坏，各个墙肢就会变成单片悬臂墙。这时候的墙肢侧向刚度会降低，从而导致弯矩增加，变形加大，最后可能会导致结构倒塌的结果；连梁延性破坏，也就是发生弯曲破坏时，梁端发生垂直裂缝，受拉区则会出现细微的裂缝，又在水平的地震作用下出现交叉性裂缝。除此之外，受到地震力的反复作用，连梁的裂缝会不断加宽加大，直至导致水泥混凝土结构受到破坏，连梁在这一过程中能够起到一定程度的耗能作用。另一方面，当连梁出现破损但没有完全丧失承载能力后，还可以通过自身的塑性传递一定的剪力和弯距，对建筑墙体起到一定程度的约束作用，有效延缓墙体屈服，减少墙肢力。因此连梁的屈服发生在墙肢的屈服之前是连梁结构设计的根本原则，在对连梁超筋的处理中，也应以这一原则为指导和参考[1]。
二、解决连梁超筋的方式
（一）风荷载以及竖向荷载作用下连梁超筋处理
造成连梁超筋问题的原因可以分为水平荷载，即风荷载以及地震作用，和竖向荷载，包括楼面活载以及恒载。因此在设计的过程中，应根据实际情况调整连梁的刚度以避免出现超筋的现象，竖向荷载下，连梁的刚度不能轻易做出变更，可以通过弯矩调服来缓解荷载对连梁的影响，水平荷载下连梁刚度可以被折减，但其数值不宜低于0.8。若在采取了刚度折减措施后，超筋的现象仍没有得到改善时，就不能在对连梁内力进行调整，可以采取下述几种措施，增加高层剪力墙的连梁界面宽度，以提高其高度以及抗剪能力；增加剪力墙的数量，减少每一片剪力墙受到的水平压力；增加洞口宽度以及高度；在剪力墙的中部进行水平开缝隙，减少连梁的刚度，效果如下图所示。
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图1 剪力墙洞口加大
（二）水平地震作用下连梁刚度调幅与折减
对于受到地震所用的高层剪刀墙，《高层建筑混凝土结构基础规程》中指出，可以对连梁刚度进行折减，以保证其发挥出最大效果。若在采取了刚度折减后，剪力墙仍存在截面承受能力不足时，可以根据实际情况采取不同的措施进行优化完善。若剪力墙结构刚度较大，发生的位移较小，超筋的连梁数量较大时，就可以采取加大连梁洞口的方式，以较少连梁的内力。若只是一小部分的连梁超筋，就可以进行塑性调幅，以减少剪力墙的剪力设计值。与此同时如果已经对连梁的刚度进行了折减，其调幅的范围应进行限制或是不再调幅。当一部分的连梁降低了弯矩设计值之后，其他部位的墙肢和连梁应相对应的加大。在一般情况下，经全部的调幅后（其中包括了计算中连梁的刚度进行折减和对计算出结果的后期调幅）的弯矩设计值最好不小于调幅前的0.7倍（6、7度）以及0.5倍（8、9度）。该调整方案科学的结合了连梁内部塑性内力的重分布，适用于跨度较高的连梁[2]。
（三）连梁铰接处理
若经过上述调整后，连梁仍无法满足建设需求，就可以依照《高层建筑混凝土结构基础规程》中的第三款规定：“当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计”，假定连梁受地震影响受到破坏后，对墙肢进行约束。在这个过程中，可以考虑不使连梁参与工作，按照独立墙肢进行再次对结构内力进行分析，这种方式会使墙肢的配筋以及内力加大，进一步保证了墙肢的安全性。在实际工作中，可以将超筋部位的连梁按照铰接处理方式对整体进行分析和计算，还可以采用PKPMCAD部门研发的结构计算软件进行计算，在PM建模时，在剪力墙洞口的两侧增加一个节点，而后在两个节点间布置普通的连梁，最后用SATWE将此段连梁设置为两段铰接[3]。
（四）设置连梁阻尼器
随着建筑行业将科技水平的提高，各类减震设备层出不穷。其中以连梁阻尼器最具代表性。这是一种安装在连梁位置的屈服型金属阻尼器，其的应用可以有效加强连梁延性，进而改善连梁耗能的水平。在实际应用中，需根据具体情况的差异，选择不同型号种类的阻尼器。连梁阻尼器以其极强的可控性和承载力，深受广大建筑人员的青睐[4]。
因为连梁阻尼器在连梁中部安装，并且自身可以提供一定抗变形的能力，将连梁的抗变形能力和耗能分担的水平得到明显提升。从其他角度来看，只有充分的将连梁结构内部充分释放的能力，才能做到控制连梁配筋。但是这个连梁阻尼器也存在着些许缺陷。随着日积月累的使用或是经历了高强度的地震之后，需要做好后期的检修等工作。有一些没有任何维修价值的阻尼器，不用维修直接进行更换。在更换的过程中会影响到住户，造成不便。
三、连梁处理后的配筋设计
剪力墙配筋采用上述“水平地震作用下连梁刚度调幅与折减”中的计算结果最大值进行配筋，根据《高层建筑混凝土结构基础规程》中的相关规定，计算连梁最大配箍面积。
结论
综上所述，为避免高层剪力墙结构设计中连廊超筋的问题，可以采用多种方式解决连梁超限的现象，例如双并梁法，进一步提高结构设计的工作效率，最大限度节省结构造价，提高建筑的质量以及使用寿命。
参考文献
[1]李玉洁. 高层剪力墙设计中连梁超筋的解决方法[J]. 产城(上半月), 2019(2):238-239.
[2]朱江. 连梁超筋原因与对策探讨[J]. 住宅与房地产, 2020, No.594(33):191+196.
[3]黄起益. 强风压作用下福州平潭某高层住宅上部结构设计研究[J]. 福建建筑, 2020, No.259(01):46-50.