天水建筑设计院甘肃省天水市741000
摘要：随着我国社会的发展，我国各行各业都取得了很大的进步，建筑行业也同样如此。而在高层建筑中，使用最多的结构就是剪力墙结构。在抗震性能方面，剪力墙结构有着独特的受力特点，特别是连梁。连梁的设计是否合理，对整个建筑物抵抗地震作用的能力有着至关重要的作用。当连梁设计不合理时，一旦出现地震就很有可能会导致建筑物的坍塌，高层建筑会受到极大影响，导致整个建筑都无法继续投入使用。
关键词：高层建筑；剪力墙结构；连梁；连梁抗震设计；问题分析
引言
随着时代的发展，我国社会的发展取得了非常大的进步，人们对建筑行业的需求也不断增多。而就高层建筑而言，由于其高度的原因使得高层建筑需要有很好的抗震性能。本文主要分析高层建筑剪力墙结构中连梁抗震相关方面的问题，这主要是因为就剪力墙结构抗震设计而言，连梁是其最为重要的防线之一，如果设计环节出现问题，就会导致整个建筑的性能都受到影响。高层建筑的剪力墙连梁抗震设计一般更加注重翼缘板设计、配筋设计和楼板设计，每一处需要注意的细节都非常多，并不是看着那么简单。这就需要设计人员根据建筑的实际情况，在商议后进行设计，并不断对设计方案进行优化，从而保证建筑的科学性和合理性。
1高层剪力墙结构连梁抗震机构的破坏原理
就高层建筑的剪力墙而言，连梁作为其重点设计部分，关系着整个建筑的抗震性能，因此，设计人员对这方面的工作给予了更对的关注。由于高层建筑最需要注意的部分就是抗震性能，而连梁与建筑的抗震性能息息相关，如果连梁受到破坏，很大程度上剪力墙的抗震性能也会受到极大影响。
就实际情况而言，高层建筑在投入使用后，连梁不会受到很大程度的影响，但如果是因为外界原因或者是设计方面的相关问题，就会导致高程建筑的连梁受到影响，消极影响主要为：首先，如果连梁遭受破坏形式为剪切式，这就会导致剪力墙也会受到同样的影响，连梁的承载力会降低很多，严重情况下几乎会完全丧失抵抗力，此时，对剪力墙面内的控制措施也无法进行，就有可能使剪力墙面出现鼓动，从而使得建筑墙面出现变形的情况，使得高层建筑的安全性和美观受到影响；其次，如果剪力墙受到的破坏为弯曲式，连梁会出现纵向裂缝，其他相关结构构件也会出现一定形式的裂缝，如果维修人员不能及时进行修补，一旦出现地震，就会使得剪力墙结构承载力降低，建筑出现反复震动，最终可能出现坍塌。
2高层剪力墙结构抗震设计存在的问题分析
高层剪力墙连梁抗震设计的主要工作就是保证连梁的各种性能达到标准，使其不会对结构承载力造成影响。
2.1算例
本文为了更好的阐述问题，分别对连梁中四中不同的截面形状的信息进行了分析，如图1所示。一般设计中的常用截面形状为LL1，在此基础上的截面高度中部设置水平缝而形成的带缝连梁为LL2和LL3，为了增加门洞高度形成的连梁为LL4。各连梁量测现浇楼板的厚度为100mm，连梁之间的跨度长为900mm，假定板底配筋为Φ8@200。大多数情况下，门窗洞口连梁和竖向荷载导致的连梁内力不是很大，因此，本文在进行计算时，为了方便计算，将由竖向荷载产生的内力忽略不计，此外，还假定连梁反弯点在跨中。在对连梁截面的抗弯刚度进行计算时，分为两种情况，一种是将翼缘作用考虑在内的，一种是将翼缘作用不考虑在其中的，如果将连梁内侧的翼缘板按照6倍板的厚度进行计算。在对连梁的承载能力进行计算时，第一步需要先以连梁的跨高比为依据，根据相应的计算公式对连梁最大抗剪承载力设计值进行计算，然后可以反算出连梁承受的最大弯矩设计值，再根据这些计算出连梁配筋值，从而算出实际抗弯承载力。
图1楼板钢筋截面形状
2.2计算数据分析
连梁的主要翼缘为现浇钢筋混凝土楼板，而现浇钢筋混凝土楼板可以增大楼板刚度，而增大的程度会随着连梁截面形式的不同而出现不同。在计算之后可以得到，在考虑到翼缘作用情况，LL1-LL4的刚度增大的程度分别为103.5%、55.6%、14.6%以及110.6%。在进行机构计算时，不管是使用杆元模型还是壳元模型。都不能很好的计算出翼缘的作用。而在连梁刚度增大的情况下，也会导致整体结构地震作用情况增大，此时连梁吸收的地震作用也会增大；除此之外，强墙肢弱连梁也会随着连梁刚度的不断增大而出现不利情况。在连梁刚度不断增大的情况下，使得高层建筑在地震作用下而受到较大影响，因此，在高层剪力墙结构中，不可避免的会出现连梁截面的超限超筋情况；即使使用《高规》中规定使用的0.5的连梁刚度折减系数，也不能使得连梁的超限和超筋问题得到解决。基于此，这就需要降低连梁刚度，只有降低连梁刚度才能解决超限、超筋问题。在计算中可以发现，为了降低连梁刚度，可以在其高度中部留设出水平缝，从而形成带缝连梁，降低连梁截面高度，这就可以很好的降低连梁刚度。举例而言，在图1中的LL2、LL3、LL4的连梁刚度分别是LL1的15.74%，20.99%，18.66%。这其中主要说明，在住宅型的房屋建筑中，由于会限制门洞高度，因而增加门洞高度的方法来减小连梁刚度的方法不具有操作性。而降低连梁高度的另外一种方法主要是在连梁机构的两边，设置一定高度的竖向缝，这样可以降低连梁的截面高度。而留出的竖缝可以采用聚苯板材料进行填充。
3高层剪力墙结构连梁抗震设计建议
在大多数住宅建筑中，因为存在门窗洞口宽度的限制，所以绝大部门剪力墙结构连梁的跨高比（λ）都不超过1.5。此类连梁一方面耗能低、形变能力差，另一方也可能因为设计阶段没有考虑周全或者不合理的配筋而导致出现强弯弱剪构件，从而诱发耗能能力更低的脆性剪切破坏。基于此，对高层剪力墙住宅结构的抗震实施设计的过程中，作为主要地震耗能构件与抗震设防的第一道防线，连梁设计的科学与否能够对建筑物的抗震性能产生直接的影响。因此，连梁设计过程中需要全方位考虑各种因素对连梁耗能能力、破坏形式以及变形能力的影响。具体来看：
（1）采取合理的截面形式，对连梁的跨高比实施合理控制；众所周知，连梁的跨高比大小直接决定了连梁的变形能力，通常人们认为如果连梁跨高比（λ）超过2.5，则表明连梁具有较高的变形能力。不仅如此，为确保连梁能够有效约束墙肢，连梁还必须具有一定的载荷能力，因此连梁截面的高度也不应当低于400mm。针对部分特殊连梁，如带有水平缝连梁，为确保其上下截面变形能力相同，也需要确保截面大小保持一致，同时高度需要超过300mm。除此之外，带水平缝连梁能够显著增加连梁跨高比，不仅没有降低其荷载能力，而且也大幅提高了连梁的耗能能力与变形能力。因此，连梁抗震设计中相关人员应当结合实际状况合理使用此类水平耗能构件。
（2）综合分析翼缘板内钢筋对连梁弯曲承载力的增大作用；此类问题是当前高层剪力墙结构连梁抗震设计中极易被忽视的一种问题，但带来的影响确实巨大的。其会导致连梁设计意愿由最初的“强剪弱弯”转变成“强弯弱剪”构件，从而导致连梁由原本的延性弯曲破坏转变为复杂的脆性剪切破坏。基于此，相关人员在落实高层剪力墙结构连梁抗震设计的过程中，需要结合连梁翼缘板中配筋的实际状况，对连梁的纵筋配置实施合理调整，从而确保连梁两向弯曲能力基本保持一致。
（3）对连梁配筋实施合理控制；针对部分剪力墙结构中的超限连梁以及超筋连梁，大多数设计人员会出现这样一种思想误区，即在不超过最大配筋率的基础上最大限度配大连梁钢筋，能够显著提高剪力墙结构连梁的抗震性能；这种观点是完全错误的。若是采取这种设计，不仅无法提高建筑物的抗震性能，而且会增加建设成本。基于此，科学的最大配筋需要由连梁截面最大剪力设计值确定，这样才可以显著提高高层建筑剪力墙连梁的抗震性能。
4结束语
综上所述，高层建筑中的剪力墙对建筑抗震方面的性能有重要作用，需要对其进行严格设计，保证设计人员对设计工作的重视程度，从而保证建筑的安全性。
参考文献：
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