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浅析剪力墙结构中连梁刚度的控制策略

发布时间:2020-08-19 08:29:46 点击量:

  连梁作为剪力墙结构的重要构件,对剪力墙结构的抗震性和承载力有很大影响。在当前高层建筑建设尤为注重建设质量的情况下,注意加强剪力墙结构中连梁刚度控制是非常必要的,这可以为提高高层建筑的应用性创造条件。对此,本文就如何控制剪力墙结构中连梁刚度的策略进行分析和探讨。

  关键词:剪力墙结构;连梁刚度;控制策略

  引言:

  在剪力墙结构中,连接两个剪力墙墙肢的梁被称为连梁。连梁刚度的大小决定连梁对剪力墙墙肢的约束程度,确保连梁刚度在控制范围之内,可以使其作为剪力墙结构的第一防线。在发生地震等情况下,可以起到一定的支撑作用。所以,在建筑物建设中,对剪力墙结构予以设计建设时应当注意加强连梁刚度的控制。对此,本文笔者在下文中就剪力墙结构中连梁的延性破坏进行分析,进而探讨如何对剪力墙结构中连梁刚度予以有效控制进行分析。
 

剪力墙支撑


  一、连梁的延性破坏情况

  剪力墙结构中,可以造成连梁的延性破坏主要有以下两种情况。

  其一,连梁的刚度及承载力很大。当连梁的刚度及承载力特别大的情况下,作用在连梁上的力会被连梁的承载力抵消,连梁不会被压弯。但此时开洞剪力墙与整体悬臂墙类似,需要底层的塑性铰来作支撑而不会出现墙肢剪切破坏的情况。但是往往在连梁刚度及承载力特比大的情况下,墙肢比较容易出现剪切破坏的情况。这一情况就属于有延性的弯曲破坏。

  其二,连梁的抗剪承载力比剪力墙小时。通常情况下,在连梁的抗剪承载力小于剪力墙的情况下,连梁对于作用在其自身之上的剪切力难以有效的抵抗,这会使得连梁出现剪切破坏,相应的受连梁约束墙肢的状态被打破,形成单独墙肢。与连梁完好的剪力墙相比,单独墙肢的剪力墙侧向刚度大大降低,在受力的情况下,容易被破坏。所以说,连梁的抗剪承载力过小,也会导致剪力墙出现有延性的弯曲破坏。

  二、剪力墙结构中连梁刚度的控制

  剪力墙结构中连梁刚度在有效的控制范围内,可以使其在剪力墙结构中充分发挥作用,提高剪力墙结构的抗震性能和承载力,为实现建筑物坚固、稳定的应用创造条件。当然,要想确保连梁充分发挥作用,注意对其予以有效的控制。

  (一)连梁刚度一般控制方法

  对于建筑物建设中剪力墙结构中连梁刚度的控制,需要遵循《高层建筑钢筋混凝土结构设计规程》中的相关内容,科学、合理的、规范的控制和处理,这样才能够保证所建设的连梁可以在剪力墙结构中发挥作用。基于以上法规,对剪力墙结构中连梁刚度的一般控制主要是通过以下手段。

  其一,科学计算连梁的剪力设计值。为了确保所构建的剪力墙结构稳定、坚固、安全,在对剪力墙结构中连梁刚度控制的过程中,通过对连梁的剪力设计值加以计算,可以相对准确的确定连梁的抗剪承受力。对于科学的计算连梁的剪力设计值,是对建筑工程建设实际情况进行分析,确定剪力墙开洞口高度及连梁的设计截面,在此基础上,对连梁刚度予以分析,确定连梁刚度及连梁对墙肢的约束,相应的连梁的剪力设计值就可以科学的计算出来。

  其二,通过人为的方式对连梁刚度予以控制。在剪力墙结构计算的过程中,根据剪力墙实际情况,对连梁刚度进行适当的折减,避免连梁刚度过大或过小,从而促使连梁的建立比实际受到的剪力小。如此,在建筑物具体应用的过程中若受到地震等外力的作用,因连梁剪力小,其能够出现塑性铰,减小连梁的刚度,促使连梁可以有效的抵抗外力。但需要注意的是利用此种方法来控制剪力墙结构中连梁,需要对连梁进行调幅处理,确保调幅处理后的连梁弯矩设计值应符合规范规定的要求。

  其三,计算剪力墙最大内力。对于剪力墙最大内力进行计算,需要进行两次计算,其中包括连梁未被破坏时的剪力和独立墙肢的最大结构内力。这两次计算都以剪力墙受到地震作用为标准。在地震作用下,剪力墙结构中连梁将作为第一道防线,直到连梁被破坏。假设在地震作用时,连梁进行铰接处理。,计算此时的连梁刚度。在剪力墙独立墙肢的情况下,对其受到地震作用下的结构内力进行分析和计算。通过两次计算所得到的剪力墙最大内力,不仅可以明确剪力墙结构中连梁刚度,还能够最为剪力墙配筋设计的依据。

  其四,限制受弯钢筋来确保连梁抗弯承载力水平。达到这一目的,首先在满足截面剪压比和强剪弱弯的条件下,对连梁截面高进行分析,在确定连梁截面高度后计算连梁剪力设计值。以此为依据,可以确定使连梁抗弯承载力平衡的连梁刚度。

  (二)连梁相对刚度的控制方法

  上文所简述的连梁刚度一般控制方法,只是单纯的考虑连梁的刚度,但在实际建筑工程建设中,剪力墙结构中连梁还可能受到某些因素的影响,致使连梁刚度的控制更加复杂。所以,为了保证剪力墙结构中连梁可以充分发挥作用,还需要遵循《建筑抗震设计规范》中相关规定,对建筑剪力墙结构中连梁相对刚度加以控制。

  因为受某些因素的影响,连梁对墙肢的约束可能发生变化,这使得在连梁对墙肢的约束时需要对连梁与墙肢的相对刚度和墙肢惯性矩比加以准确的计算。基于此点,可以充分说明,实际建筑工程建设中剪力墙结构中,墙肢轴向变形的连梁与墙肢的刚度比越大,连梁对墙肢的约束作用越大,相应的剪力墙的整体性越好。假设剪力墙的整体系数和墙肢惯性矩比为 ,相应的扣除墙肢截面惯性矩后剪力墙的惯性矩为: 。那么,根据剪力墙的开洞面积比、整体系数A、墙肢惯性矩比JAJ可把剪力墙分为两种计算类型:

  ①整体墙。可以忽视剪力墙洞口对墙体应力影响的剪力墙被称为整体墙。对整体墙的连梁刚度进行计算的过程中,是根据墙肢正应力受力曲线图来分析,在确定墙肢弯曲变形程度的基础上,计算出整体墙中连梁刚度。

  ②整体小开口墙。剪力墙开洞面积比决定连梁刚度。由于整体小开口墙的开洞面积比在0.15~0.30之间,并且整体系数小等于10,因此整体小口墙的连梁刚度大于墙肢刚度。也就是整体小口墙的连梁对墙肢的约束程度较大。根据剪力墙截面正应力分布情况,可以相对准确的计算出剪力墙中的连梁刚度。

  结束语:

  综合以上对剪力墙结构中连梁刚度控制的分析,可以确定在剪力墙洞口位置不变的情况下,洞口越大,整体系数越小,连梁对墙肢的约束力越小。但当洞口达到一定程度时,剪力墙结构中连梁对墙肢的约束就会减少。而在剪力墙洞口位置、大小均不变的情况下,墙肢自身刚度会发生变化,而墙肢刚度的变化会影响连梁对墙肢的约束程度。这就要求在对剪力墙结构中连梁刚度控制中注意加强墙肢刚度的控制。所以说,影响剪力墙结构中连梁刚度的因素有多种,在对连梁刚度予以控制的过程中注意加强各个方面因素的分析,科学、合理的控制。

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