結(jié)構(gòu)概念設(shè)計要求,不但應保證連梁在地震作用下的變形和耗能能力,而且還需確保連梁不能先于彎曲而發(fā)生剪切破壞。因為剪切破壞為脆性破壞,一旦發(fā)生連梁便退出工作,耗能能力便無從談起。并且,國內(nèi)外試驗研究表明,當連梁的平均剪應力過大時,在箍筋尚未充分發(fā)揮作用前,連梁就會發(fā)生剪切破壞。由此可以看出,對連梁截面的剪壓比限定在一定范圍內(nèi)是完全必要的,剪壓比超限就意味著地震時延性連梁的失效?!陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 3-2010第7.2.22規(guī)定:連梁截面剪力設(shè)計值應符合下列規(guī)定:
1 、、短暫設(shè)計狀況
2 、地震設(shè)計狀況
跨高比大于2.5的連梁
跨高比不大于2.5的連梁
式中:V——按本規(guī)程第7.2.21條調(diào)整后的連梁截面剪力設(shè)計值;bb——連梁截面寬度;
hbo——連梁截面有效高度;
——混凝土強度影響系數(shù),見本規(guī)程第6.2.6條。
然而,現(xiàn)在住宅樓越蓋越高,地震烈度也提高了,在結(jié)構(gòu)整體計算中,剪力墻連梁經(jīng)常會出現(xiàn)截面不足、抗剪不足的超限情況,即我們常說的連梁剪壓比超限。土木君今天匯總了些連梁剪壓比超限時的處理方法,供諸君參考。
1、減小連梁剛度
減小連梁剛度后,可以降低連梁彎矩、減小連梁剪力設(shè)計值。減小連梁剛度的方法有很多,如減小連梁截面高度、增加連梁跨度、設(shè)水平縫形成雙連梁和多連梁等。其中減小連梁截面高度雖可以減小連梁剪力設(shè)計值,但其抗剪截面也會減小,所以不一定有效。另外,由《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010中第7.2.22條及7.2.23條不難看出,剪力墻連梁跨高比大于2.5的與不大于2.5的調(diào)整系數(shù)是不一樣的,不大于2.5的連梁要求更嚴格,相反的就可以得出結(jié)論,大于2.5的連梁截面更容易滿足抗剪的要求。
2、考慮連梁開裂后的剛度降低
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 3-2010第5.2.1條規(guī)定:高層建筑結(jié)構(gòu)地震作用效應計算時,可對剪力墻連梁剛度予以折減,折減系數(shù)不宜小于0.5。對連梁剛度進行折減后,可以不減小連梁的截面高度而減小連梁剪力設(shè)計值,所以是比較有效的方法。
3、采用交叉斜筋和普通箍筋共同抗剪
增設(shè)交叉斜筋配筋抗剪或同時配置普通垂直箍筋,兩者共同抗剪。
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 》GB50010-2010第11.7.10條規(guī)定:對于一、二級抗震等級的連梁,當跨高比不大于2.5時,除普通箍筋外宜另配置斜向交叉鋼筋,其截面限制條件及斜截面受剪承載力可按下列規(guī)定計算:
當洞口連梁截面寬度不小于250mm時,可采用交叉斜筋配筋(圖11.7.10—1),其截面限制條件及斜截面受剪承載力應符合下列規(guī)定:
可以看出, 配置交叉斜筋,剪壓比限值提高了,但這種方法施工有一定難度,主要是墻體厚度尺寸不大,容易造成鋼筋過于密集,影響混凝土對鋼筋的握裹能力等。
4、將連梁高度加到大
外部剪力墻的連梁高度,可以取為上下層窗洞口的距離,這種連梁雖然跨高比相對較小,但因其截面足夠大,有時也可以滿足截面抗剪的要求,而且這種方法同時可以增加結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。
5、加大連梁跨度
連梁截面加寬后,可以在基本不增加剛度的情況下,較好的提高其抗剪能力。但加寬連梁時,一般也要加寬剪力墻厚度,所以從經(jīng)濟性和使用功能上考慮不一定很合適。
6、在連梁內(nèi)配置鋼板
《高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》 CECS 230:2008 第6.5.4條規(guī)定: 鋼板混凝土連梁的斜截面受剪承載力應符合下列規(guī)定:
無地震作用組合時
式中 Vb——連梁剪力設(shè)計值;
t——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值,按現(xiàn)行標準《混凝土設(shè)計規(guī)范》GB 50010的規(guī)定采用;yv——箍筋的抗拉強度設(shè)計值,按現(xiàn)行標準《混凝土設(shè)計規(guī)范》GB 50010的規(guī)定采用;b——連梁截面的寬度;
hb0——連梁截面的有效高度;
Asv——配置在同一截面內(nèi)各肢箍筋的全部截面面積;s——沿構(gòu)件長度方向的箍筋間距;
tw——鋼板的厚度;
hw——鋼板的高度;
ssv——鋼板的抗剪強度設(shè)計值;
γRE——受剪承載力抗震調(diào)整系數(shù),取0.85。
從規(guī)范公式可以看出,鋼板可以承擔一部分剪力。
《高層建筑鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》 CECS 230:2008 第6.5.5條規(guī)定: 鋼板混凝土連梁的截面限制條件,應符合下列規(guī)定:
相對于普通連梁,其剪壓比限值也有所提高,其中在有地震組合時,很多建議上式中0.2的系數(shù)可提高到0.25。
7、提高混凝土強度等級
提高混凝土等級后,其軸心抗壓強度會提高,對減壓比會有一定好處,但由于fc提高,結(jié)構(gòu)剛度也會略微增大,相應也會增加一些地震剪力。
8、不考慮連梁參與抗震
當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮在地震作用下超筋連梁退出工作,即超筋連梁兩端可點鉸,按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下的內(nèi)力分析,墻肢截面按兩次計算的較大值計算配筋。
9、采用鋼連梁
耗能型鋼連梁,可用于混凝土聯(lián)肢剪力墻中替代傳統(tǒng)混凝土連梁,可大幅度提高連梁的剛度、承載力、延性與耗能能力,可根據(jù)需要設(shè)計成彎曲耗能型、剪切耗能型和彎剪耗能型,具有屈服時機可控、震后可更換等優(yōu)點。
但這種連梁連接構(gòu)造復雜,不利于暗埋管線,也不方便裝修封堵,對于厚度較薄的剪力墻要慎重采用。