连梁设计总结连梁说明①定义：连梁是指在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中，两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁(注意:当跨高比大于5时,按照规范要求此时的梁需按照框架梁来设计)。②特点：连梁一般具有跨度小、截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下,连梁的内力往往很大。③分类：在11G101图集中，连梁分为连梁（对角暗撑配筋）、连梁（交叉斜筋配筋）和连梁（集中对角斜筋配筋）三种，分别编号LL(JC)、LL（JX）和LL（DX）。一．规范的有关规定1.《抗震规范》6．2．4 一、二、三级的框架梁和抗震墙的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：6．2．9 钢筋混凝土结构的梁、柱、抗震墙和连梁，其截面组合的剪力设计值应符合下列要求： 跨高比大于2.5的梁和连梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙： 跨高比不大于2.5的连梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙的底部加强部位：6．2．13 钢筋混凝土结构抗震计算时，尚应符合下列要求： …… 2 抗震墙地震内力计算时，连梁的刚度可折减，折减系数不宜小于0.50。 ……6.4.7 跨高比较小的高连梁,可设水平缝形成双连梁、多连梁或采取其他加强受剪承载力的构造。顶层连梁的纵向钢筋伸入墙体的锚固长度范围内,应设置箍筋。2.《高规》5.2.1 高层建筑结构地震作用效应计算时,可对剪力墙连梁刚度予以折减,折减系数不宜小于0.5。条文说明:7.1.3 跨高比小于5的连梁应按本章的有关规定设计,跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计。条文说明:两端与剪力墙在平面内相连的梁为连梁。如果连梁以水平荷载作用下产生的弯矩和剪力为主,竖向荷载下的弯矩对连梁影响不大(两端弯矩仍然反号),那么该连梁对剪切变形十分敏感,容易出现剪切裂缝,则应按本章有关连梁设计的规定进行设计,一般是跨度较小的连梁;反之,则宜按框架梁进行设计,其抗震等级与所连接的剪力墙的抗震等级相同。7.2.21 连梁两端截面的剪力设计值V应按下列规定确定:1.非抗震设计以及四级剪力墙的连梁,应分别取考虑水平风荷载、水平地震作用组合的剪力设计值。2.一、二、三级剪力墙的连梁,其梁端截面组合的剪力设计值应按式(7.2.21—1)确定,9度时一级剪力墙的连梁应按式(7.2.21—2)确定。7.2.23条：连梁强剪弱弯反算步骤第一步:以规范对连梁的抗剪截面要求作为连梁的剪力设计值,求出相应连梁的箍筋面积。详见下式。①非抗震设计时:②抗震设计时:A.连梁跨高比大于2.5时:b.连梁跨高比不大于2.5时:第二步:在整体计算中减小连梁计算截面高度,直至其计算剪力V1不大于真实截面连梁的最大受剪承载力Vmax,即V1≤Vmax。此时,相应的计算弯矩为M1。第二步:以M1作为设计弯矩值,计算真实截面下连梁的纵筋,并应满足规范有关连梁纵筋最小配筋率的要求。7.2.25 剪力墙结构连梁中,非抗震设计时,顶面及底面单侧纵向钢筋的最大配筋率不宜大于2.5%;抗震设计时,顶面及底面单侧纵向钢筋的最大配筋率宜符合表7.2.25的要求。如不满足,则应按实配钢筋进行连梁强剪弱弯的验算。7.2.26 剪力墙的连梁不满足本规程第7.2.22条的要求时,可采取下列措施: 1.减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施。2.抗震设计剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅;内力计算时已经按本规程第5.2.1条的规定降低了刚度的连梁,其弯矩值不宜再调幅,或限制再调幅范围。此时,应取弯矩调幅后相应的剪力设计值校核其是否满足本规程第7.2.22条的规定;剪力墙中其他连梁和墙肢的弯矩设计值宜视调幅连梁数量的多少而相应适当增大。3.当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可按独立墙肢的计算简图进行第二多遇地震作用下的内力分析,墙肢截面应按两次计算的较大值计算配筋。7.2.27 连梁的配筋构造(图7.2.27)应符合下列规定:1.连梁顶面、底面纵向水平钢筋伸入墙肢的长度,抗震设计时不应小于laE,非抗震设计时不应小于la,且均不应小于600mm。2.抗震设计时,沿连梁全长箍筋的构造应符合本规程第6.3.2条框架梁梁端箍筋加密区的箍筋构造要求;非抗震设计时,沿连梁全长的箍筋直径不应小于6mm,间距不应大于150mm。3.顶层连梁纵向水平钢筋伸入墙肢的长度范围内应配置箍筋,箍筋间距不宜大于150mm,直径应与该连梁的箍筋直径相同。4.截面高度大于700mm的连梁,在梁的两侧面应设置纵向构造钢筋(腰筋),沿高度间距不大于200mm,直径不应小于10mm.宜将墙面水平分布钢筋拉通。5.在跨高比不大于2.5的连梁中,梁两侧的纵向分布筋(腰筋)的面积配筋率应不低于0.3%,并宜将墙肢中水平钢筋拉通连续配置,以加强剪力墙的整体性。6.一、二级剪力墙底部加强部位跨高比不大于2.0,墙厚大于等于250mm的连梁,可采用斜向交叉配筋,以改善连梁的延性,每方向的斜筋面积按下式计算:①非抗震设计时。 ②有抗震设防时。3.《砼规》略剪力墙连梁相关内容在三本规范所属条文号的对照表内容《高规》《砼规》《抗规》连梁的受弯承载力第11.7.7条“强剪弱弯”确定剪力设计值第7.2.21条第11.7.8条第6.2.4条连梁的最大剪力值第7.2.22条第11.7.9条第6.2.9条连梁的受剪承载力第7.2.23条第11.7.9条连梁纵筋最小配筋率第7.2.24条连梁纵筋最大配筋率第7.2.25条连梁的箍筋配置第7.2.27-2~3条连梁的腰筋配置第7.2.27-4条连梁其他条文规定第5.2.1条第6.2.13条连梁其他条文规定第7.1.3条第6.4.7条连梁其他条文规定第7.2.26条连梁其他条文规定第7.2.28条二．图集中的构造要求剪力墙连梁 LL在11G101新版图集中增加了三个构造,原来的端部构造只适用于剪力墙端部墙肢较短时候的图示,没有给出究竟多短才需要将水平钢筋伸到外侧竖向钢筋内侧后弯折15d且不小于0.4lae。11G101新版图集则明确:当端部肢长不大于lae或者不大于600mm时即为端部墙肢较短,此时的构造为连梁水平钢筋伸到外侧竖向钢筋内侧后弯折15d,不考虑是否不小于0.4lae。对于端部墙肢不小于lae或不小于600mm时,11G101仍与老图集相同。对于双洞口双跨楼层连梁LL,11G101新版图集纠正了在中间支座不加箍筋的错误做法。剪力墙连梁LL侧面纵向钢筋见设计要求,设计无要求同剪力墙水平钢筋布置;拉筋直径与布置见设计要求,无设计要求时候按以下原则布置:当梁宽不大于350mm时候为6mm,梁宽大于350mm时候为8mm,拉筋间距为非加密箍筋间距的两倍,竖向沿粱高隔一拉一。三．PKPM软件对连梁的处理方式在使用PKPM软件时,连梁主要有两种建模方式(1) 按梁输:指的是先将洞口两边的墙肢分别输入,再将洞口上方的连梁按框架梁输入。这样,连梁按空间杆单元参与结构整体计算,以框架梁的方式绘制施工图。设计人员可以通过“特殊构件补充定义”菜单,单独定义每根梁的属性。其抗震等级同框架梁,混凝土强度等级与“梁的混凝土强度等级”相同。特别说明:①当梁跨度小于4m,且至少有一端与墙的夹角不大于25。时,程序才会将其判断为连梁,②当跨高比较小(比如小于5)时,连梁高度较大,不宜使用杆单元来模拟。(2) 墙开洞:指的是先按全墙输入,再在墙上开洞的建模方式,这样也会在洞口上方形成连梁,连梁作为剪力墙的一部分,与剪力墙一起进行墙元划分、内力计算。不能对连梁的属性进行修改。连梁混凝土强度等级、抗震等级同剪力墙。特别说明:①开洞方式建模时,如果本层层高减去洞口高度小于300mm,则SATWE会按计算模型与计算结果中无连梁处理。②如果洞口边墙肢长度小于300mm,SATWE会增加到300mm进行计算,这样会使得计算模型中连梁跨度与实际有差别。(3)新版SATWE软件增加了“墙梁转框架梁控制跨高比(0为不转)”参数,如果墙梁跨高比大于输入值,则程序将该墙梁转换为框架梁;否则不转换。该参数仅用于规则洞口,对于上下错位洞口以及墙后变化部位的洞口,应具体查看转换后的结果。PKPM连梁两种建模方式比较PKPM中连梁的建模方式有两种,一种是墙开洞,一种是按框架梁建模。这二者的区别:主要有两个方面,第一是规范的规定,第二是PKPM的计算方式。规范规定,跨高比小于5的连梁一般可按连梁设计,跨高比大于5的按框架梁设计。这也就是提醒我们,在建模的时候,看看跨高比。如果小于5的话,一般可按剪力墙开洞来形成连梁。如果跨高比大于5呢,可按框架梁来输入。虽然不是绝对的,但是一般来说就是这么操作的。再来看PKPM的计算方式。如果你按剪力墙开洞来形成连梁的话,程序是按壳单元来模拟这根连梁的。因为墙在程序里面是用壳元来模拟的。而如果你是用框架梁来建模的话程序就会用杆单元来模拟这根连梁,因为框架梁在程序里面是通过杆单元来模拟的,杆单元与墙单元变形不协调,PKPM通过增加“罚单元”来解决,但有误差。也就是说两种建模方式虽然都是可行的,但是程序模拟的单元都不同,这样很明显计算结果就不同了。如果仅以跨高比5作为区分的话,这两种模拟方式的差别到底有多大,暂时也没有见过相关的比较文章。所以我还是觉得很糊涂。假如说有人能给出一篇文章,比较一下这两种方式在跨高比>5和<5的计算误差,才能让人比较信服。今天想总结一下关于这两种建模方式的另一种区别。在PKPM中有个连梁刚度折减系数,在计算整体位移时,连梁刚度折减系数可以填1,也就是不折减(抗规6.2.13-2条文说明)。在计算配筋时,可以填一个小于1的数,这样连梁刚度折减,地震力就转移到墙肢上去了。一来可以使连梁不超限,二来墙肢配筋增大,有保障。(PKPM进行整体计算时,经常出现位移不够的情况,比如位移比或者层间位移角不够。以前都是拼命的增加结构刚度,调整结构布置来解决,比较费时费力。这几天跟同事讨论,发现规范上竟然有条文规定,让位移能够比较容易的算过去。一般在算位移的时候,我都是在连梁刚度折减后算的。我想可能大部分人在计算的时候都没有考虑过这点。设置了连梁刚度折减系数,然后就就直接计算。这样计算出来的结构刚度很明显要比连梁刚度折减前要小。所以许多跟刚度有关的,诸如层间位移角等参数就不一定能满足了,但是如果不折减连梁刚度,层间位移角之类的参数就能比较容易的满足了。抗规第350页条文说明第2条,计算地震内力时,抗震墙连梁刚度可折减;计算位移时,连梁刚度可不折减。也就是说,新规范上其实关于位移计算实际上还是放松了，在连梁刚度不折减的情况下算位移还是很容易就能算过去的。也就是说可以算两版,在算位移的时候连梁刚度折减系数填1,在算内力配筋时,连梁刚度折减系数填实际的折减系数,按照规范要求来折减。)但是对于连梁的两种建模方式,连梁刚度折减系数所起的作用还是不一样的。对于按墙开洞形成的连梁,程序在算位移时会不折减,在算配筋时则会按照所填入的折减系数进行折减,也就是说程序会根据计算的内容,自动选择折减系数,在一次计算中可以考虑两次系数,计算两个不同的结果,分别对应位移和配筋。但是对于按框架梁来建的连梁,程序就没那么智能了。如果填了一个小于1的折减系数,即使算位移时程序也是会考虑折减的,算配筋同样也按照这个系数折减。也就是说按框架梁来建的连梁,程序不能智能判断,不会区分计算位移还是配筋,只会按照折减系数来折减。正因为这样,如果我们的模型里存在有按框架梁建的连梁的话,我们如果只计算一次,那么计算结果就不能拿来同时看整体位移和配筋。因为这其中计算出来的位移很可能是在某些连梁刚度折减系数不为1的情况下算出来的。如果说此时位移能满足,那么就不用担心了,因为这时的连梁是折减过后的,假如不折减,结果应更好。但是如果此时位移不满足的话,那么就得计算两次了,第一次按连梁刚度折减系数为1计算位移,然后再按实际折减系数计算配筋。四．剪力墙连梁的设计步骤第一步:在PKPM结构整体模型中,按如下原则对连梁建模。①对跨高比不小于5的连梁以及截面高度小于400mm的连梁,按框架梁建模。②对跨高比小于5的连梁,按剪力墙上的洞口建模。③剪力墙结构(住宅)中的连梁按实际高度建模。④框架剪力墙结构(即层高较高的公建)中的连梁可按跨高比为3时的截面高度建模。第二步:结构整体计算时,与连梁有关的设计参数按如下原则确定。①连梁刚度折减系数: 抗震设防烈度为6、7度时,取0.7; 抗震设防烈度为8、9度时,取0.5。②墙梁转框架梁控制跨高比参数取为5。第三步:对于截面超限的连梁,在结构整体计算中,可按如下原则调整处理。①减小连梁截面高度(不小于300mm);②适当布置“结构洞”,调整不同墙肢间的地震剪力分配;③对符合《砼》规范第11.7.10条件的连梁,可在连梁中配置斜向交叉钢筋,并按11.7.10的规定,重新进行连梁的受剪截面验算;第四步:对于经上述调整,截面仍然超限的连梁,可考虑对相应部位的剪力墙按独立墙肢进行第二次多遇地震下的内力分析,具体步骤如下。①对不作为其他结构梁支座的连梁,可按铰接处理;②对于剪力墙上的开洞连梁,将截面高度调整为不大于300mm;③对于连梁两侧的墙肢,应按调整前后两次的计算结果进行包络设计;④对参与调整的连梁,按实际截面进行配筋设计,满足强剪弱弯的要求。(详见连梁强剪弱弯反算步骤)特别说明:应特别注意,按以上原则调整后的连梁,仍应满足竖向荷载以及风荷载作用下承载力的要求,必要时需设计人员手算符合。
