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光阴似箭
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2017-07-04 09:52:11 | 分类:结构专业| 标签:结构专业

    结构概念设计要求,不但应保证连梁在地震作用下的变形和耗能能力,而且还需确保连梁不能先于弯曲而发生剪切破坏。因为剪切破坏为脆性破坏,一旦发生连梁便退出工作,耗能能力便无从谈起。并且,国内外试验研究表明,当连梁的平均剪应力过大时,在箍筋尚未充分发挥作用前,连梁就会发生剪切破坏。由此可以看出,对连梁截面的剪压比限定在一定范围内是完全必要的,剪压比超限就意味着地震时延性连梁的失效。

    《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2010第7.2.22规定:连梁截面剪力设计值应符合下列规定:

    1、永久、短暂设计状况 

图片1.jpg

    2、地震设计状况

    跨高比大于2.5的连梁 

图片2.jpg

    跨高比不大于2.5的连梁 

图片3.jpg

    式中:V——按本规程第7.2.21条调整后的连梁截面剪力设计值;

              bb——连梁截面宽度;

              hbo——连梁截面有效高度;

             图片8.jpg——混凝土强度影响系数,见本规程第6.2.6条。

    然而,现在住宅楼越盖越高,地震烈度也提高了,在结构整体计算中,剪力墙连梁经常会出现截面不足、抗剪不足的超限情况,即我们常说的连梁剪压比超限。今天汇总了些连梁剪压比超限时的处理方法,供大家参考。        

    1、减小连梁刚度

    减小连梁刚度后,可以降低连梁弯矩、减小连梁剪力设计值。减小连梁刚度的方法有很多,如减小连梁截面高度、增加连梁跨度、设水平缝形成双连梁和多连梁等。其中减小连梁截面高度虽可以减小连梁剪力设计值,但其抗剪截面也会减小,所以不一定有效。另外,由《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010中第7.2.22条及7.2.23条不难看出,剪力墙连梁跨高比大于2.5的与不大于2.5的调整系数是不一样的,不大于2.5的连梁要求更严格,相反的就可以得出结论,大于2.5的连梁截面更容易满足抗剪的要求。

    2、考虑连梁开裂后的刚度降低 

    《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第5.2.1条规定:高层建筑结构地震作用效应计算时,可对剪力墙连梁刚度予以折减,折减系数不宜小于0.5。对连梁刚度进行折减后,可以不减小连梁的截面高度而减小连梁剪力设计值,所以是比较有效的方法。

    3、采用交叉斜筋和普通箍筋共同抗剪 

    增设交叉斜筋配筋抗剪或同时配置普通垂直箍筋,两者共同抗剪。

    《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010第11.7.10条规定:对于一、二级抗震等级的连梁,当跨高比不大于2.5时,除普通箍筋外宜另配置斜向交叉钢筋,其截面限制条件及斜截面受剪承载力可按下列规定计算:

    当洞口连梁截面宽度不小于250mm时,可采用交叉斜筋配筋(图11.7.10-1),其截面限制条件及斜截面受剪承载力应符合下列规定: 

图片4.jpg

    可以看出,配置交叉斜筋,剪压比限值提高了,但这种方法施工有一定难度,主要是墙体厚度尺寸不大,容易造成钢筋过于密集,影响混凝土对钢筋的握裹能力等。 

图片5.jpg

    4、将连梁高度加到最大

    外部剪力墙的连梁高度,可以取为上下层窗洞口的距离,这种连梁虽然跨高比相对较小,但因其截面足够大,有时也可以满足截面抗剪的要求,而且这种方法同时可以增加结构的抗扭刚度。

    5、加大连梁跨度

    连梁截面加宽后,可以在基本不增加刚度的情况下,较好的提高其抗剪能力。但加宽连梁时,一般也要加宽剪力墙厚度,所以从经济性和使用功能上考虑不一定很合适。

    6、在连梁内配置钢板

    《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230:2008 第6.5.4条规定:钢板混凝土连梁的斜截面受剪承载力应符合下列规定:

    无地震作用组合时 

图片6.jpg

    式中 Vb——连梁剪力设计值;

           ƒt——混凝土轴心抗拉强度设计值,按现行国家标准《混凝土设计规范》GB 50010的规定采用;

         ƒyv——箍筋的抗拉强度设计值,按现行国家标准《混凝土设计规范》GB 50010的规定采用;

         b——连梁截面的宽度;

         hb0——连梁截面的有效高度;

         Asv——配置在同一截面内各肢箍筋的全部截面面积;

         s——沿构件长度方向的箍筋间距;

         tw——钢板的厚度;

         hw——钢板的高度;

         ƒssv——钢板的抗剪强度设计值;

         γRE——受剪承载力抗震调整系数,取0.85。

    从规范公式可以看出,钢板可以承担一部分剪力。

    《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》CECS 230:2008第6.5.5条规定:钢板混凝土连梁的截面限制条件,应符合下列规定: 

图片7.jpg

    相对于普通连梁,其剪压比限值也有所提高,其中在有地震组合时,很多专家建议上式中0.2的系数可提高到0.25。

    7、提高混凝土强度等级

    提高混凝土等级后,其轴心抗压强度会提高,对减压比会有一定好处,但由于fc提高,结构刚度也会略微增大,相应也会增加一些地震剪力。

    8、不考虑连梁参与抗震

    当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可考虑在地震作用下超筋连梁退出工作,即超筋连梁两端可点铰,按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的内力分析,墙肢截面按两次计算的较大值计算配筋。

    9、采用钢连梁

    耗能型钢连梁,可用于混凝土联肢剪力墙中替代传统混凝土连梁,可大幅度提高连梁的刚度、承载力、延性与耗能能力,可根据需要设计成弯曲耗能型、剪切耗能型和弯剪耗能型,具有屈服时机可控、震后可更换等优点。

    但这种连梁连接构造复杂,不利于暗埋管线,也不方便装修封堵,对于厚度较薄的剪力墙要慎重采用。


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