連梁、框架梁和主次梁的區(qū)別

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在施工圖審查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有些設(shè)計(jì)人對(duì)連梁、框架梁、次梁和基礎(chǔ)拉梁(承臺(tái)或獨(dú)立柱基間的聯(lián)系梁)的構(gòu)造和使用范圍不清楚，從而導(dǎo)致使用不當(dāng)。現(xiàn)結(jié)合規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集和構(gòu)造手冊(cè)對(duì)這個(gè)問(wèn)題加以說(shuō)明。

1、

連梁和框架梁：

連梁是指兩端與剪力墻相連且跨高比小于5的梁（具體條文詳見(jiàn)“高規(guī)”第7.1.8條）；框架梁是指兩端與框架柱相連的梁，或者兩端與剪力墻相連但跨高比不小于5的梁。

兩者相同之處在于：一方面從概念設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，在抗震時(shí)都希望首先在框架梁或連梁上出現(xiàn)塑性鉸而不是在框架柱或剪力墻上，即所謂“強(qiáng)柱弱梁”或“強(qiáng)墻弱連梁”；另一方面從構(gòu)造的角度來(lái)說(shuō)，兩者都必須滿足抗震的構(gòu)造要求，具體說(shuō)來(lái)框架梁和連梁的縱向鋼筋（包括梁底和梁頂?shù)匿摻睿┰阱^入支座時(shí)都必須滿足抗震的錨固長(zhǎng)度的要求，對(duì)應(yīng)于相同的抗震等級(jí)框架梁和連梁箍筋的直徑和加密區(qū)間距的要求是一樣的。

兩者不相同之處在于，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，允許連梁的剛度有大幅度的降低，在某些情況下甚至可以讓其退出工作，但是框架梁的剛度只允許有限度的降低，且不允許其退出工作，所以規(guī)范規(guī)定次梁是不宜搭在連梁上的，但是次梁是可以搭在框架梁上的。一般說(shuō)來(lái)連梁的跨高比較?。ㄐ∮?），以傳遞剪力為主，所以規(guī)范對(duì)連梁在構(gòu)造上作了一些與框架梁不同的規(guī)定，一是要求連梁的箍筋是全長(zhǎng)加密而框架梁可以分為加密區(qū)和非加密區(qū)，二是對(duì)連梁的腰筋作了明確的規(guī)定即“墻體水平分布鋼筋應(yīng)作為連梁的腰筋在連梁范圍內(nèi)拉通連續(xù)配置；當(dāng)連梁截面高度大于700mm時(shí)，其兩側(cè)面沿梁高范圍設(shè)置的縱向構(gòu)造鋼筋（腰筋）的直徑不應(yīng)小于10mm，間距不應(yīng)大于200mm；對(duì)跨高比不大于2.5的連梁，梁兩側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋（腰筋）的面積配筋率不應(yīng)小于0.3%”且將其納入了強(qiáng)條的規(guī)定，而框架梁的腰筋只要滿足“當(dāng)梁的腹板高度hw≥450mm時(shí)，在梁的兩個(gè)側(cè)面應(yīng)沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋，每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋(不包括梁上、下部受力鋼筋及架立鋼筋)的截面面積不應(yīng)小于腹板截面面積bhw的0.1%，且其間距不宜大于200mm。” 且不是強(qiáng)條的規(guī)定。

在施工圖審查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)人常犯的錯(cuò)誤有：一是把兩端與剪力墻相連且跨高比小于5的梁編成了框架梁，而且箍筋有加密區(qū)和非加密區(qū)，或把跨高比不小于5的梁編成了連梁；二是在連梁的配筋表中不區(qū)分連梁的高度和跨高比而籠統(tǒng)的在說(shuō)明中交待一句“連梁腰筋同剪力墻的水平鋼筋”，這時(shí)如果連梁中有梁高大于700mm或跨高比不大于2.5而剪力墻墻身配筋率小于0.3%或水平分布筋的直徑不大于8mm時(shí)，容易違反“高規(guī)”第7.2.26條的規(guī)定，而且該條還是強(qiáng)條，這應(yīng)引起設(shè)計(jì)人經(jīng)的注意。

2、

框架梁和次梁:

一般情況下，次梁是指兩端搭在框架梁上的梁。這類梁是沒(méi)有抗震要求的，因此在構(gòu)造上它與框架梁有以下不同，現(xiàn)以國(guó)標(biāo)圖集”03G101-1”為例加以說(shuō)明：

(1)

次梁梁頂鋼筋在支座的錨固長(zhǎng)度為受拉錨固長(zhǎng)度la，而框架梁的梁頂鋼筋在支座的錨固長(zhǎng)度為抗震錨固長(zhǎng)度laE。

(2)

次梁梁底鋼筋在支座的錨固長(zhǎng)度一般情況下為12d，而框架梁的梁底鋼筋在支座的錨固長(zhǎng)度為抗震錨固長(zhǎng)度laE。

(3)

次梁的箍筋沒(méi)有最小直徑的要求、沒(méi)有加密區(qū)和非加密區(qū)的要求，只需滿足計(jì)算要求即可。而框架梁根據(jù)不同的抗震等級(jí)對(duì)箍筋的直徑和間距有不同的要求，不但要滿足計(jì)算要求，還要滿足構(gòu)造要求。

(4)

在平面表示法中，框架梁的編號(hào)為KL，次梁的編號(hào)為L(zhǎng)。

在實(shí)際的施工圖中，設(shè)計(jì)人員容易犯的錯(cuò)誤主要有以下兩類：一是在次梁的平法表示中，對(duì)箍筋按加密區(qū)和非加密區(qū)來(lái)表示，如φ8@100/200等。二是當(dāng)次梁為單跨簡(jiǎn)支梁時(shí)，支座的負(fù)筋數(shù)量往往不滿足“混凝土規(guī)范”第10.2.6條的規(guī)定（第10.2.6條 當(dāng)梁端實(shí)際受到部分約束但按簡(jiǎn)支計(jì)算時(shí)，應(yīng)在支座區(qū)上部設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計(jì)算所需截面面積的四分之一，且不應(yīng)少于兩根）。

3、

基礎(chǔ)拉梁與次梁：

基礎(chǔ)拉梁是指兩端與承臺(tái)或獨(dú)立柱基相連的梁，與次梁相同之處在于基礎(chǔ)拉梁也是沒(méi)有抗震要求的、基礎(chǔ)拉梁的梁頂鋼筋在支座的錨固長(zhǎng)度也為受拉錨固長(zhǎng)度la、基礎(chǔ)拉梁的箍筋也沒(méi)有加密區(qū)和非加密區(qū)的要求。與次梁不同之處在于基礎(chǔ)拉梁的梁底鋼筋也必須滿足受拉錨固長(zhǎng)度la的要求、基礎(chǔ)拉梁的寬度不應(yīng)小于250mm、基礎(chǔ)拉梁除按計(jì)算要求確定外梁內(nèi)上下縱向鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm且不應(yīng)少于2根（詳見(jiàn)“地基規(guī)范”第8.5.20條）、箍筋不少于Φ6＠200（詳見(jiàn)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施

結(jié)構(gòu)篇》第3.12.1-9條）

在實(shí)際的施工圖中，設(shè)計(jì)人員容易犯的錯(cuò)誤主要是將基礎(chǔ)拉梁簡(jiǎn)單套用框架梁的平法表示，編號(hào)為JKL，對(duì)箍筋按加密區(qū)和非加密區(qū)來(lái)表示，如φ8@100/200等。而現(xiàn)有的國(guó)標(biāo)平法圖集中并沒(méi)有專門(mén)針對(duì)基礎(chǔ)拉梁的構(gòu)造，如果設(shè)計(jì)人員想借用平法圖集的話，將基礎(chǔ)拉梁編號(hào)為JL較為合適，同時(shí)應(yīng)在說(shuō)明中注明JL的配筋構(gòu)造應(yīng)按“03G101-1”中次梁（非框架梁）的配筋構(gòu)造執(zhí)行，同時(shí)梁底鋼筋錨入支座的長(zhǎng)度必須滿足受拉錨固長(zhǎng)度la的要求。

綜上述，連梁、框架梁、非框架梁、地基拉梁的區(qū)別可用下表來(lái)表示：

 
連梁
 
框架梁
 
次梁（非框架梁）
 
地基拉梁
 

是否有抗震要求
 
有
 
有
 
無(wú)
 
無(wú)
 

梁頂鋼筋的錨固要求
 
抗震錨固長(zhǎng)度laE
 
抗震錨固長(zhǎng)度laE
 
受拉錨固長(zhǎng)度la
 
受拉錨固長(zhǎng)度la
 

梁底鋼筋的錨固要求
 
抗震錨固長(zhǎng)度laE
 
抗震錨固長(zhǎng)度laE
 
12d
 
受拉錨固長(zhǎng)度la
 

箍筋的要求
 
除滿足計(jì)算要求外，箍筋沿梁全長(zhǎng)加密，直徑和間距應(yīng)滿足規(guī)范的要求
 
除滿足計(jì)算要求外，箍筋加密區(qū)和非加密區(qū)的直徑和間距應(yīng)滿足規(guī)范的要求
 
按計(jì)算要求配置，沒(méi)有加密區(qū)和非加密區(qū)的要求
 
按計(jì)算要求配置，且箍筋不少于Φ6＠200，沒(méi)有加密區(qū)和非加密區(qū)的要求
 

梁的編號(hào)
 
LL
 
KL
 
L
 
JL
 

高層剪力墻中連梁設(shè)計(jì)建議和配筋計(jì)算

摘要：在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中 ,連接墻肢與墻肢 ,墻肢與框架柱的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小、截面大 ,與連梁相連的墻體剛度又很大等特點(diǎn)。一般在風(fēng)荷載和地震荷載的作用下 ,連梁的內(nèi)力往往很大。此外 ,高層建筑中 ,由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮 ,會(huì)引起連梁兩端的豎向位移差 ,這也將在連梁內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力。在設(shè)計(jì)時(shí) ,即使采取降低連梁內(nèi)力的各種措施 ,如 :增大剪力墻的洞口寬度 在連梁中部開(kāi)水平縫 在計(jì)算內(nèi)力和位移時(shí)對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減 對(duì)局部?jī)?nèi)力過(guò)大層的連梁進(jìn)行調(diào)整等 ,仍難使連梁的設(shè)計(jì)符合要求?；谶@種情況 ,本文將提供連梁設(shè)計(jì)的幾個(gè)建議 ,并且討論連梁設(shè)計(jì)時(shí)的配筋計(jì)算。

關(guān)鍵詞：高層結(jié)構(gòu) 連梁計(jì)算

1　連梁的工作和破壞機(jī)理

　在風(fēng)荷載和地震荷載作用下 ,墻肢產(chǎn)生彎曲變形 ,使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角 ,從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時(shí)連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過(guò)來(lái)減少了墻肢的內(nèi)力和變形 ,對(duì)墻肢起到了一定的約束作用 ,改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種 ,即脆性破壞 (剪切破壞 )和延性破壞 (彎曲破壞 )。連梁在發(fā)生脆性破壞時(shí)就喪失了承載力 ,在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時(shí) ,各墻肢喪失了連梁對(duì)它的約束作用 ,將成為單片的獨(dú)立梁。這會(huì)使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低 ,變形加大 ,墻肢彎矩加大 ,并且進(jìn)一步增加Ｐ—Δ效應(yīng) (豎向荷載由于水平位移而產(chǎn)生的附加彎矩 ),并最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌。連梁在發(fā)生延性破壞時(shí) ,梁端會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫 ,受拉區(qū)會(huì)出現(xiàn)微裂縫 ,在地震作用下會(huì)出現(xiàn)交叉裂縫 ,并形成塑性絞 ,結(jié)構(gòu)剛度降低 ,變形加大 ,從而吸收大量的地震能量 ,同時(shí)通過(guò)塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力 ,對(duì)墻肢起到一定的約束作用 ,使剪力墻保持足夠的剛度和強(qiáng)度。在這一過(guò)程中 ,連梁起到了一種耗能的作用 ,對(duì)減少墻肢內(nèi)力 ,延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復(fù)作用下 ,連梁的裂縫會(huì)不斷發(fā)展、加寬 ,直到混凝土受壓破壞。

2　設(shè)計(jì)的建議

　　在墻肢和連梁的協(xié)同工作中 ,剪力墻應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在正常的使用荷載和風(fēng)荷載作用下 ,結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于彈性工作狀態(tài) ,連梁不應(yīng)該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下 ,結(jié)構(gòu)允許進(jìn)入彈塑性狀態(tài) ,連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范總則的要求 ,建筑物在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí) ,一般不損壞或不需修復(fù)仍可使用 ,當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí) ,不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。因此 ,剪力墻的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證不發(fā)生剪切破壞 ,也就是要求墻肢和連梁的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)剪弱彎的原則 ,同時(shí)要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服 ,而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。

因此在實(shí)際工程中要使連梁設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個(gè)方面 :

2 1　關(guān)于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小 ,與之相連的墻肢剛度大等原因 ,在水平力作用下的內(nèi)力往往很大 ,連梁屈服時(shí)表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫 ,剛度減弱 ,內(nèi)力重分布。因此在開(kāi)始進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí) ,就需對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減。根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》第 4 1 7條規(guī)定 :“在內(nèi)力與位移計(jì)算中 ,所有構(gòu)件均可采用彈性剛度 ,在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中 ,連梁的剛度可予以折減 ,折減系數(shù)不應(yīng)小于 0 55。”一般在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們?cè)?0 55— 1之間取值 ,以符合截面設(shè)計(jì)的要求.

2 2　加連梁跨度減少高度。在連梁設(shè)計(jì)中 ,剛度折減后 ,仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況 ,這時(shí)可以增加洞口的寬度 ,以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度 ,也就減少了地震作用的影響 ,使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限 ,則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來(lái)解決。調(diào)整的幅度不宜大于2 0 %,且連梁必須滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求。

2 3　增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度 ,其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大 ,地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力增加 ,另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后 ,地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻 ,而是小于這個(gè)比例 ,因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。

2 4　提高混凝土等級(jí)?；炷恋燃?jí)提高后 ,結(jié)構(gòu)的地震作用影響增加的比例遠(yuǎn)小于混凝土受剪承載力提高的比例 ,有可能使連梁的受剪承載力不超限。

2 5　地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁 ,在進(jìn)行了上述調(diào)整后 ,仍有部分不符合承載力要求時(shí) ,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強(qiáng)剪弱彎”的要求 ,配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時(shí) ,如果不能保證連梁在大震時(shí)的延性要求 ,應(yīng)重新計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu) ,必要時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置 ,使連梁的承載力符合要求。

上述各種措施中 ,在能滿足整體剛度的情況下 ,可先采用剛度折減 ,如仍超限可采用其余各種措施。

3　連梁的配筋計(jì)算

　　 3 1　根據(jù)《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)程》 ,在連梁設(shè)計(jì)方面 ,對(duì)于連梁非抗震設(shè)計(jì) ,抗震設(shè)計(jì)時(shí)跨高比大于 2 5及小于 2 5兩種情況 ,在截面受剪承載力及配筋方面均有不同規(guī)定。

在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限 ,這時(shí)可以將受力筋均勻布置 ,同時(shí)考慮到連梁以承載水平荷載為主 ,支座彎矩主要由水平荷載引起 ,在反復(fù)的水平荷載作用下支座截面上、下受拉筋面積相近 ,可以采用截面對(duì)稱配筋。在連梁配筋中 ,配置平行筋往往導(dǎo)致斜向受拉破壞或由于箍筋過(guò)量而發(fā)生剪切滑移破壞 ,這些破壞將導(dǎo)致連梁的滯回曲線變壞 ,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ,可以克服這些不足之處。

4　結(jié)　語(yǔ)

　　高層建筑剪力墻連梁的設(shè)計(jì)受很多因素的制約。連梁的內(nèi)力和剪力墻的多少、每片剪力墻的水平力大小、連梁的剛度、與之相連的墻肢剛度等都有關(guān)。因此在設(shè)計(jì)時(shí) ,問(wèn)題是比較復(fù)雜的 ,設(shè)計(jì)時(shí)要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調(diào) ,以取得比較理想的結(jié)

兩端分別連接框架柱和抗震墻的梁，計(jì)算和構(gòu)造是按框架梁還是連梁？

依照規(guī)范的原意,連梁之所以可以調(diào)幅在于剪力墻有一定抗彎安全儲(chǔ)備,連梁調(diào)幅卸下來(lái)的內(nèi)力可由剪力墻承擔(dān),即連梁-剪力墻體系允許考慮一定塑性,進(jìn)行內(nèi)力重分配.但從抗震防線意義上說(shuō),削弱了第一道防線,應(yīng)盡可能避免,因此,對(duì)于梁不太剛,彈性分配的內(nèi)力不大(跨高比大于5),規(guī)范不建議調(diào)幅,即不設(shè)為連梁.對(duì)于有一端與柱相連的梁,設(shè)為連梁是與規(guī)范相違背地,因框架梁柱在抗震時(shí)是未被允許調(diào)幅地,而設(shè)為連梁,與柱相連端與剪力墻相連端一樣被調(diào)幅.但我想,只要規(guī)范未規(guī)定不行,我們就應(yīng)理解為默許,否則就是自找麻煩.

跨高比的區(qū)分是為操作簡(jiǎn)便，更傾向按彎距圖結(jié)合跨高比區(qū)分，連梁的彎距圖為x形，框架梁為懸垂形。

雖然同意張老師的“連梁的定義為兩端......”的說(shuō)法，但如果是小小蟲(chóng)兄所提的圖形中下圖，按連梁定義，不太贊同。從抗震防線意義上說(shuō)，連梁為第一道防線，如圖中短小的梁破壞了，其相臨的柱也就可能破壞。因此此種梁不能按連梁考慮剛度折減，安全度降低，應(yīng)按正?？蚣芰嚎紤]，而且要加強(qiáng)。不對(duì)之處，請(qǐng)指正。

框架柱與剪力墻平面內(nèi)相連,且跨高比小于5的梁界定為連梁,其剛度折減系數(shù)不小于0.5. 框架柱與剪力墻平面外相連的梁可不做為連梁,并與剪力墻相交支座按鉸接.

       摘自《多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中疑難問(wèn)題的處理及算例》李國(guó)勝

(JGJ3-2002)編寫(xiě)人之一傅學(xué)怡老師講：高規(guī)對(duì)連梁的定義有點(diǎn)不太正確，（指7.1.8條）判斷：連梁應(yīng)該是承受水平受力為主，以受力的形式來(lái)判斷較科學(xué)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)是抗震多道設(shè)防的典范。

設(shè)計(jì)中框架剪力墻結(jié)構(gòu)理想屈服順序：連梁---剪力墻----框架梁----框架柱。

如果把框架柱與剪力墻間的梁設(shè)計(jì)成連梁，在該梁屈服后，很可能導(dǎo)致

框架梁柱提前屈服，結(jié)構(gòu)體系的延性較理想屈服順序結(jié)構(gòu)體系小，為保證必要的延性，結(jié)構(gòu)體系必然需要提高配筋率，同時(shí)延性不會(huì)比相同配筋率理想屈服順序的結(jié)構(gòu)體系好。所以，我認(rèn)為框架柱與剪力墻間的梁應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成框架梁，與剪力墻端柱形成一榀框架，結(jié)構(gòu)在連梁屈服后，框架和剪力墻剛接

保持較大的剛度。

這是目前框剪結(jié)構(gòu)較為模糊的概念，我認(rèn)為應(yīng)分情況區(qū)別對(duì)待：

1.該梁跨度較小，其內(nèi)力包絡(luò)圖中反彎點(diǎn)在跨中附近，應(yīng)完全按連梁計(jì)算及構(gòu)造；

2該梁跨度較大，其內(nèi)力包絡(luò)圖中反彎點(diǎn)偏離跨中，應(yīng)按框架計(jì)算支座筋，適當(dāng)調(diào)整，加強(qiáng)抗剪構(gòu)造（箍筋加密區(qū)也適當(dāng)擴(kuò)大）

總之要體現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎“

個(gè)人比較贊成SongChe 朋友的觀點(diǎn)，盡管高規(guī)7.1.8條從跨高比上對(duì)連梁和框架梁進(jìn)行界定，但是這個(gè)界定還是以其受力特點(diǎn)確定為根據(jù)的。

所以我認(rèn)為對(duì)于跨高比大于5的梁首先按照框架梁設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果中反彎點(diǎn)偏離跨中，事先假定正確。

對(duì)于跨高比小于5（也沒(méi)有樓面主梁與其連接）的梁，計(jì)算結(jié)果中反彎點(diǎn)居中，則事先假定正確。

框架——剪力墻結(jié)構(gòu)最佳耗能體系的探討
 

　　 李永國(guó)

　?。▽幉ǜ邔＝ㄖO(shè)計(jì)研究院）

　　摘　要：對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)最佳耗能體系進(jìn)行了探討，并提出了自己的觀點(diǎn)。本文可用于框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)。

　　關(guān)鍵詞：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)；最佳耗能體系；抗震性能

　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由于具有建筑平面布置靈活和抗側(cè)剛度大的特點(diǎn)，以及較好的抗震性能，因而在三十層以下的高層建筑中大量被采用?？蚣?mdash;剪力墻結(jié)構(gòu)是由多種具有不同受力特性構(gòu)件（如框架梁、柱，框架與剪力墻之間的連梁，剪力墻墻肢，剪力墻連系梁等）組成的結(jié)構(gòu)，如何通過(guò)合理設(shè)計(jì)，使其的抗震性能更好，使之在地震作用下成為最佳耗能體系，即形成最佳破壞體系，滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震原則，從而達(dá)到可靠與經(jīng)濟(jì)的目的，是一個(gè)很重要的問(wèn)題，解決這個(gè)問(wèn)題具有重要的理論和實(shí)際意義。本文就想針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行一些探討。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)逐步被設(shè)計(jì)人員所認(rèn)識(shí)和重視。因?yàn)槿魏我粋€(gè)精確的理論計(jì)算結(jié)果都是在一定假定的計(jì)算模型基礎(chǔ)上所得到的，而地震作用是一個(gè)非常復(fù)雜的空間問(wèn)題，且有許多不確定性，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段以后，就很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行內(nèi)力分析了，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)把理論計(jì)算結(jié)果與概念設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，才能真正做到使結(jié)構(gòu)安全可靠。事實(shí)上現(xiàn)行規(guī)范中的“一般規(guī)定”及各類結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求大部分是從概念設(shè)計(jì)中獲得的。本文所討論的問(wèn)題也屬于框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

　?。薄∽罴押哪荏w系的討論

　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)概括起來(lái)可以按以下四種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)（由于框架柱出現(xiàn)塑性鉸框架形成柱式側(cè)移機(jī)構(gòu)，危害性大，不易修復(fù)，一般不允許框架柱出現(xiàn)塑性鉸）：

　?。ǎ保椥詨?mdash;彈性框架（簡(jiǎn)稱ＥＷ—ＥＦ）：即將剪力墻和框架設(shè)計(jì)成在整個(gè)地震過(guò)程中一直處于彈性。

　　（２）彈性墻—彈塑性框架（簡(jiǎn)稱ＥＷ—ＰＦ）：即使剪力墻在整個(gè)地震過(guò)程中處于彈性，而使框架中的梁端在地震過(guò)程中進(jìn)入彈塑性形成塑性鉸。

　　（３）彈塑性墻—彈性框架（簡(jiǎn)稱ＰＷ—ＥＦ）：即使剪力墻在地震過(guò)程中屈服，進(jìn)入彈塑性，而讓框架在地震過(guò)程中一直處于彈性。

　?。ǎ矗椝苄詨?mdash;彈塑性框架（簡(jiǎn)稱ＰＷ—ＰＦ）：即使剪力墻在地震過(guò)程中屈服，進(jìn)入彈塑性，也讓框架中的梁端在地震過(guò)程中屈服形成塑性鉸。

　　文獻(xiàn)對(duì)以上四種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力反應(yīng)分析，比較其動(dòng)力反應(yīng)可得到：

　　結(jié)構(gòu)“ＥＷ—ＥＦ”產(chǎn)生了最強(qiáng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)。此結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移最大，除在結(jié)構(gòu)底部剪力墻屈服層以及靠近屈服層的少數(shù)層外，各層的層間變形以及框架梁、柱彎矩和剪力均較大，剪力墻的彎矩和剪力沿整個(gè)高度均較大。

　　結(jié)構(gòu)“ＥＷ—ＰＦ”的位移（頂點(diǎn)位移和層間位移）較結(jié)構(gòu)“ＥＷ—ＥＦ”有所減少，但不顯著；框架各層梁、柱彎矩和剪力降低較多；剪力墻的彎矩和剪力變化很小，在結(jié)構(gòu)下部略有減小，在結(jié)構(gòu)上部略有增加。

　　結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＥＦ”的頂點(diǎn)位移較結(jié)構(gòu)“ＥＷ—ＥＦ”和結(jié)構(gòu)“ＥＷ—ＰＦ”減小許多；除在底部若干層里，由于剪力墻的屈服產(chǎn)生塑性轉(zhuǎn)動(dòng)引起層間位移增大外，其余各層的層間位移較“ＥＷ—ＥＦ”和“ＥＷ—ＰＦ”減小許多；框架梁、柱的彎矩和剪力較結(jié)構(gòu)“ＥＷ—ＥＦ”有一些下降，但幅度不大；剪力墻的彎矩和剪力值沿整個(gè)高度較“ＥＷ—ＥＦ”與ＥＷ—ＰＦ”下降很多。

　　結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”與結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＥＦ”相比，層間位移和頂點(diǎn)位移稍有增加，但框架梁、柱的彎矩和剪力有所下降；剪力墻的彎矩和剪力變化很小，多數(shù)層稍有減小，少數(shù)層稍有增加。同時(shí)與結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＥＦ”相比，對(duì)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻底部轉(zhuǎn)角延性要求降低。

　　通過(guò)比較可以看出，結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”具有最好的抗震性能。而文獻(xiàn)認(rèn)為，由于結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”需采取構(gòu)造措施來(lái)保證框架梁、柱結(jié)點(diǎn)的延性，雖然從受力特性來(lái)看結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”比結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＥＦ”抗震性能較好，但從經(jīng)濟(jì)角度考慮采用結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”將是得不償失，因而建議采用結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＥＦ”來(lái)做為具有最好的抗震性能的結(jié)構(gòu)。

　　然而，筆者的試驗(yàn)表明：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)在整個(gè)過(guò)程中框架不可能一直處于彈性，盡管試件ＦＷ－２考慮到剪力墻較早的開(kāi)裂將使框架的內(nèi)力有所增加，而將框架的配筋量增加，但框架梁仍然屈服，只是推遲了一些。筆者通過(guò)對(duì)由于剪力墻底層屈服而產(chǎn)生塑性轉(zhuǎn)動(dòng)引起內(nèi)力重分布分析表明：如果保證框架一直處于彈性，則在結(jié)構(gòu)延性滿足抗震要求下，框架的剪力（尤其是下部）比彈性計(jì)算值增加很多，因而除非將框架的配筋量大幅度的增加，否則不可能使框架一直保持彈性，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。文獻(xiàn)中的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)承受強(qiáng)烈地震運(yùn)動(dòng)的模型試驗(yàn)也表明，在地震過(guò)程中剪力墻與框架的梁端都達(dá)屈服進(jìn)入彈塑性。因此，對(duì)于框架—剪力墻結(jié)構(gòu)在不采取構(gòu)造措施的條件下，欲使框架一直處于彈性以保證框架梁柱節(jié)點(diǎn)的延性是不現(xiàn)實(shí)的，從經(jīng)濟(jì)上講是不可取的。因而本文認(rèn)為結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”是具有最好的耗能體系和抗震性能的結(jié)構(gòu)。

　　在結(jié)構(gòu)“ＰＷ—ＰＦ”里，究竟應(yīng)使什么構(gòu)件先屈服進(jìn)入彈塑性對(duì)抗震耗能更有利？下面來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。首先從震害分析看，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)比純框架結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，是由于框架—剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)移較小。如果讓剪力墻底部較早屈服，即先屈服形成鉸而產(chǎn)生塑性轉(zhuǎn)動(dòng)，勢(shì)必使框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)點(diǎn)（限制側(cè)移）得不到充分發(fā)揮，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)側(cè)移加大，對(duì)抗震不利。其次根據(jù)筆者試驗(yàn)可知，剪力墻底層后于框架梁端屈服的試件ＦＷ－１比剪力墻底層先于框架梁端屈服的試件ＦＷ－２具有更好的延性，ＦＷ－１的正反兩方向的平均位移延性系數(shù)比ＦＷ－２大２４．５％，結(jié)構(gòu)總耗能系數(shù)Ψ值比ＦＷ－２大５．５％（如果剪力墻相對(duì)于框架剛度更大一些，Ψ的變化將更為明顯）。以上兩點(diǎn)可以說(shuō)明，框架設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁型，框架梁端屈服進(jìn)入彈塑性后剪力墻底部再屈服進(jìn)入彈塑性的結(jié)構(gòu)具有更好的耗能能力。第三從多道設(shè)防觀點(diǎn)看，應(yīng)當(dāng)使較次要受力構(gòu)件先屈服進(jìn)入彈塑性，主要受力構(gòu)件后屈服進(jìn)入彈塑性；框架—剪力墻結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，剪力墻是主要受力構(gòu)件，所以不應(yīng)讓剪力墻底部首先屈服進(jìn)入彈塑性。

　?。病〗Y(jié)論

　　綜上所述，并結(jié)合“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防原則和“二階段”抗震設(shè)計(jì)要求，本文認(rèn)為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)宜按如下設(shè)計(jì)：讓結(jié)構(gòu)在多遇地震及小于多遇地震烈度地震作用下處于彈性，以便于第一階段設(shè)計(jì)相適應(yīng)；讓結(jié)構(gòu)在大于多遇地震烈度地震作用下進(jìn)入彈塑性階段，把框架設(shè)計(jì)成強(qiáng)柱弱梁型，在地震作用過(guò)程中，讓框架梁端最先屈服形成塑性鉸，然后讓剪力墻中的連系梁（如果是聯(lián)肢剪力墻的話）屈服形成塑性鉸，再讓剪力墻底部屈服進(jìn)入彈塑性階段，框架柱不允許屈服出現(xiàn)塑性鉸。

　　當(dāng)然，要使結(jié)構(gòu)能形成以上預(yù)期的耗能體系，必須保證各構(gòu)件局部延性要求。而對(duì)框架和剪力墻有關(guān)這些問(wèn)題已有較多研究。如文獻(xiàn)提出了人工塑性鉸的概念，把它用于框架梁端可減少節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的復(fù)雜性，而且能防止節(jié)點(diǎn)破壞，滿足局部延性要求，使框架形成梁式側(cè)移結(jié)構(gòu)。又把人工塑性鉸用于雙肢墻的連系梁，使剪力墻的延性得到改善。在剪力墻底層設(shè)置豎向縫，試驗(yàn)表明其可以使剪力墻底部延性得到改善。把文獻(xiàn)中構(gòu)造措施和現(xiàn)行規(guī)范給出的一些措施綜合考慮，就完全有可能使框架—剪力墻結(jié)構(gòu)形成一個(gè)所預(yù)期的最佳耗能體系。