田龍輝
(黑龍江寶宇建設工程有限公司,哈爾濱 150076)
高層建筑剪力墻中的連梁在水平作用下的破壞形式有兩種:一是脆性破壞,二是延性破壞。當連梁出現脆性破壞時,基本就喪失了其承載能力。當大多數的連梁都出現剪切破壞時,各個墻肢就失去了連梁對其的束縛作用,就會分散形成不同大小的獨立墻肢,進而墻體的側向剛度大幅度降低,出現變形等情況,最終會導致整個墻體的倒塌。當連梁出現延性破壞時,梁端就會出現垂直的裂縫,受應力影響的受拉區也會出現輕微的裂縫,而這時如果受到地震的影響,很有可能會在墻體上形成交叉的裂縫,使得墻體的結構剛度變低,墻體變形。與此同時,墻體也吸收了大量地震帶來的能量,墻體受延性的影響,使得其對墻肢起到了一定的約束作用,保證了剪力墻可以有足夠的剛度以及強度。在剪力墻的延性破壞中,連梁主要起到了一個耗費能量的作用,減少了墻體的受力,但是如果地震反復作用于墻體,最終還是會造成連梁的裂縫不斷擴大,直至徹底破壞。
樓板對連梁的承載力具有增強的作用,這一作用是有益的,它會直接影響連梁的工作性能。目前現澆鋼筋混凝土的樓板作為連梁的翼緣,對現有連梁的剛度具有一定的增大作用,而且所增大的程度是隨著連梁的截面而定的,連梁截面不同,所凸顯的增大作用也不盡相同。一旦連梁的剛度增加了,一定會使剪力墻整體的結構受地震的作用加劇,因此連梁也會吸收更多的地震所帶來的能量。
連梁剛度大,所受到的地震作用就大,因此我們在剪力墻的結構中經常會遇到連梁截面的超筋、超限現象,就算工作人員按照最高規定去做,也不可能從根本上解決連梁的超筋、超限問題,所以就目前來講,減低連梁剛度是解決超筋、超限的一個有效方法。我們可以在連梁的兩端留有一定的縫隙,縫隙要豎向的,目的是為了減少梁端截面的高度,留出的豎縫我們可以運用聚苯板等壓縮性較強的材料代替,這時連梁的配筋就只是在豎縫之上進行配置,處于豎縫之間這一部分我們可以稱之為連梁的吊板,這一部分我們只需配置合格的構造鋼筋就可以。我們還可以在連梁高度的中間部分留出一條水平的通縫,進而形成一個帶縫的連梁,這種做法可以減少連梁的截面高度,還能夠較大程度地減小連梁的剛度。而對于地震作用控制的連梁,結構剛度如果較大,而且位移比相對規定的還要小,超筋、超限的連梁數量還較多時,我們可以加大連梁的洞口,以減少連梁截面的高度,使連梁的內力減小。不管怎樣留設豎縫,最終都要保證連梁的截面高度大于400mm,以保證連梁具有足夠的承載力和耗能力。
處于地震作用下的連梁內力一般都非常大,很容易出現連梁截面超筋、超限的情況,雖然一直在改善這一問題,但是在實際的工作當中,工作人員還是將連梁的箍筋配得很大,這樣做不僅會造成資源的浪費,而且也不能改善結構的抗震性,當連梁的設計剪力超過截面的最大限制值時,增加箍筋配置是不能有效提高連梁的抗剪承載力的。如果縱筋配置過大,會使連梁變成一個強彎弱剪的構件,使得連梁出現脆性破壞,這也是連梁抗震中應該注意的問題。
在抗震設計的剪力墻中,對于連梁的彎矩以及剪力可以進行調整,降低其剪力的設計值,當部分連梁降低彎矩設計值后,其他的部位連梁以及墻體的彎矩設計值就要相應地進行提高,需要注意的是,連梁調整后的彎矩不應低于實際使用狀況的值。
除了連梁的強度和延性對剪力墻的抗震性能具有較大影響之外,連梁的剛度對剪力墻的影響也是非常大的。目前研究出的最理想的狀況是連梁先于墻體屈服,而且要保證墻體具有足夠的延性,使得墻體出現塑性絞,這樣就會對墻肢形成約束,當連梁的剛度以及抗彎承載力較高時,連梁不一定屈服,首先會在墻體出現塑性絞,在底部形成單絞機構,這時只要墻體還沒有發生剪切性破壞,那么這種破壞還是屬于延性破壞的范圍,但是這種結構沒有多絞結構的抗震性能好,如果連梁先出現了剪切破壞時,墻體就會失去其約束作用而形成一個單獨的墻體,使得墻體的側向剛度大幅度降低。
只要墻肢塑性絞具有延性,那么這種破壞性就具有延性,當連梁剛度以及屈服彎矩都較大時,處于水平荷載的墻肢內部其軸力會很大,這樣就會造成墻肢軸力之間差距較大,有可能會造成墻肢較早地出現剪切破壞,這種剪切破壞是一種脆性破壞,基本上是沒有什么延性的,即使存在延性,也是非常小的。
建筑物剪力墻連梁剛度對抗震性能的影響是受多方面的因素制約的,因此對連梁的抗震設計也要考慮多方面的因素,其中包括連梁的變形、所破壞的形式以及耗能的能力等。在抗震的性能分析中還是存在著較多的問題,而連梁作為剪力墻結構體系中的主要構件,也是抗震中的主要防線,它的設計合理與否決定著建筑物抗震性能的好壞。
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