連梁超筋問題在剪力墻中是很常見的。
(1)一般先減連梁高度,如果仍然超筋,說明該連梁兩側(cè)的墻肢過強或者是吸收的地震力太大。此時,想通過調(diào)整使計算結(jié)果不超筋是困難的,也是沒有必要的。就好比說,它原來沒有這個能力,你非要讓它有這個能力,這當然很困難。
從連梁的作用來說,首先它是在兩個墻肢之間傳遞內(nèi)力,對墻肢起到約束作用,其次它是在地震來臨時充當?shù)谝坏婪谰,起到耗能作用。就此而言,超筋連梁(指抗剪超筋)的設(shè)計原則應(yīng)該是這樣的:
1、首先按該連梁截面能承受的最大剪力(高規(guī)JGJ3-2002 7.2.23)計算連梁抗剪箍筋;
2、根據(jù)該剪力值計算出連梁端部彎矩(為簡化起見,假設(shè)反彎點在中點),并作適當折扣(例如,一級乘以0.8),然后根據(jù)該彎矩值計算連梁縱筋。
這樣做的目的是為了保證連梁的強剪弱彎,故意讓連梁先出現(xiàn)塑性鉸。當多遇地震來臨時,連梁端部彎矩很快達到極限抗彎承載力,出現(xiàn)塑性鉸,端部彎矩不再增加。由于彎矩與剪力之間的導數(shù)關(guān)系,連梁中的剪力也不再增加。而我們在設(shè)計的時候,已經(jīng)保證了在端部彎矩達到極限抗彎承載力的情況下,抗剪能力是有富余的,所以此時抗剪不會破壞。在這種情況下,連梁仍能保證對豎向荷載的承載能力,同時對墻肢有一定的約束能力,并具有變形耗能能力,破壞具有一定延性,基本上滿足設(shè)計對連梁的基本要求。唯一與計算不符的是,連梁對墻肢的約束作用比計算的要小,其結(jié)果是墻肢的內(nèi)力比計算值要大。所以要適當加強相鄰墻肢的配筋?梢园堰B梁少承擔的內(nèi)力加到墻肢上,計算墻肢配筋。也可以按獨立墻肢計算一遍,按較大值配筋。同時,對與超筋連梁在同一位置、不同樓層的的連梁也應(yīng)適當加強。
根據(jù)項目情況的實際調(diào)整經(jīng)驗以及相關(guān)論壇的總結(jié),解決剪力墻連梁超筋的辦法有如下幾點:
1、降低連梁剛度,減少地震作用;
a.容許開裂,剛度折減
b.降低梁高
c.洞口加寬,增加梁長
2、提高連梁抗剪承載力;
a.提高混凝土強度等級
b.增加墻厚,增加連梁的截面寬度(墻厚增加的抗剪承載力提高大于地震作用的增加,而梁高加大的結(jié)果是地震作用的增加大于抗剪承載力提高,兩者是不一樣的)
相關(guān)規(guī)范的規(guī)定:
1、抗規(guī)6.2.13.2:抗震墻連梁的剛度可折減,折減系數(shù)不宜小于0.50。
2、高規(guī)7.1.10:不宜將樓面主梁支承在剪力墻之間的連梁上。(很多超筋就是沒有注意到這一條)
3、高規(guī)7.2.25.1:減小連梁高度。
高規(guī)7.2.25.3:當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮在大震作用下該連梁不參與工作。
對于高烈度區(qū),或者體形比較不規(guī)則的剪力墻結(jié)構(gòu),連梁超筋是不可不免的,我們這里的做法是,連梁超筋的幅度不超過承載力的20%,連梁超筋的個數(shù)不超過總連梁的20%,是可以的,但是要加強超筋連梁上下對應(yīng)連梁的承載力(抗剪承載力)同時還要加強超筋連梁相對應(yīng)墻體的配筋!
(2)在框剪結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)中,要做到連梁一根也不超筋,這幾乎是件不可能完成的任務(wù)。在計算中,由于考慮構(gòu)件是按彈性考慮的,墻的剛度遠大于連梁的剛度,在墻稍有變形的情況下,連梁會承擔極大的彎矩和剪力。此時連梁會先開裂,這正是抗震所要求的連梁成為抗震的第一道防線,也是計算中允許對連梁剛度折減的原因。
根據(jù)計算,我們可以得知,連梁截面越大,剛度越好,其越容易超筋。因此,在計算時出現(xiàn)連梁超筋,不要一味地調(diào)大連梁高度。對洞口高度較小,上部有較大高度時,可以考慮設(shè)成兩根連梁,避免出現(xiàn)一根高度很大的連梁。在此情況下,計算時可以假定一根寬度為實際寬度的兩倍,高度等同于實際連梁高度的一根連梁,來取代每層有兩根連梁。
連梁其跨度往往較小,因此受彎并不是其主要作用,而連梁要保證剪力的傳遞,這也是規(guī)范中對強剪弱彎的一個體現(xiàn)。連梁在開裂后,根部形成一個塑性鉸,能承擔部分彎矩(這個彎矩往往是足承擔連梁跨度內(nèi)的荷載),因此對連梁的受彎超筋,可不必過分在意。而連梁的抗剪能力是應(yīng)當予以保證的,規(guī)范中給出了加交叉暗筋和交叉暗撐的做法
方法:
首先超筋的連梁要把鋼筋配滿;其次如果只有一兩層超筋,就可以把其上下各若干層的鋼筋放大;如果超筋的連梁層數(shù)過多,也可以把兩側(cè)暗柱鋼筋放大。以上均是經(jīng)驗的補償方法,也可以通過精確計算得出結(jié)果,那就是上面提到的高規(guī)7.2.25條
高規(guī)7.2.25條:
當剪力墻的連梁不滿足本規(guī)程7.2.23條的要求時,可作如下處理:
1、減小連梁的截面;
2、抗震設(shè)計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性調(diào)幅,以降低其抗剪設(shè)計值。但在內(nèi)力計算時已經(jīng)按照本規(guī)范5.2.1條降低了剛度的連梁,其調(diào)幅范圍應(yīng)當限制或是不再繼續(xù)調(diào)幅,當部分連梁降低彎矩設(shè)計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設(shè)計值應(yīng)相應(yīng)提高;
3、當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮在大震作用下該連梁不參與工作,按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,墻肢應(yīng)按照兩次計算所得的較大內(nèi)力進行配近。
規(guī)范5.2.1:在內(nèi)力和位移計算中,抗震設(shè)計的框架-剪力墻或是剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁的剛度可予以折減,折減系數(shù)不宜小于0.5.
規(guī)范5.2.2:在內(nèi)力和位移計算中,現(xiàn)澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以增大,樓面剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取為1.3-2.0.對于無現(xiàn)澆面層的裝配式結(jié)構(gòu),可不考慮樓面翼緣的作用。
規(guī)范5.2.3:在豎向荷載作用下,可考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布對梁端負彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)進行調(diào)幅,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1、裝配整體式框架梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)可取為0.7-0.8,現(xiàn)澆框架梁端負彎矩調(diào)整系數(shù)可取為0.8-0.9.
2、框架梁端負彎矩調(diào)整后,梁跨中彎矩應(yīng)按平衡條件相應(yīng)增大。
3、應(yīng)先對豎向荷載作用下框架梁的彎矩進行調(diào)幅,再與水平作用產(chǎn)生的框架梁彎矩進行組合。
4、截面設(shè)計時,框架梁跨中截面正彎矩設(shè)計值不應(yīng)小于豎向荷載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩設(shè)計值的50%.