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摘要：连梁的特点包括小跨度、大截面，同时又与墙体的刚度有很大的关联。连梁在结构中除了承受竖向荷载外，在风荷载和水平地震荷载作用下也会产生很大的内力。本文就是简要介绍连梁设计问题的研讨。
关键词：连梁设计；剪力墙连梁；配筋计算
中图分类号：S611文献标识码： A
一、认识建筑连梁的工作机制
1.剪力墙中的连梁受力分析
高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种，即脆性破坏（剪切破坏）和延性破坏（弯曲破坏）。分析来说，当墙肢在地震力等水平力多重作用下，使连梁产生内力，会产生弯曲变形，使连梁产生转角。与此同时，墙肢的受力状态也会因为连梁端部的弯矩、剪力和轴力作用而减少变形和压制，在一定程度上起到了约束的作用。
2.连梁破坏机制分析
连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立梁。连梁在发生延性破坏时，梁端会出现垂直裂缝，受拉区会出现微裂缝，在地震作用下会出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，计算连梁抗弯刚度过小时，将导致连梁分担的地震作用减小，大大增加墙肢的负担（但还不足以承担罕遇地震作用时连梁剪切破坏后墙肢的地震作用），经济性差。
同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。管与法兰相互作用的产生的轴向力对焊缝直接影响，使焊缝在扭矩管工作时能够得到更多的承受扭矩力。
二、关于设计方面的改进措施
在墙肢和连梁的协同工作中，剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下，结构应该处于弹性工作状态，连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下，结构允许进入弹塑性状态，连梁可以产生塑性铰。塑性铰是在连梁梁端抗剪承载力足够的情况下，寻求梁端的最大抗弯承载力，形成以梁端抗弯承载力控制的塑性铰根据抗震设计规范总则的要求，建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不损坏或不需修复仍可使用，当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。连梁设计应从以下几个方面入手：
1．连梁的概念设计
剪力墙平面布置应以均匀、对称、周边为指导原则进行布置。连梁的截面高度应适宜，连梁的刚度、承载力和变形能力能够与墙肢相匹配，避免连梁过强而使墙肢产生较大拉力而过早出现刚度和承载力退化。在平面布置时，不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。因为，一方面主梁端部约束达不到要求，连没有抗扭刚度来抵抗平面外弯矩；另一方面对连梁不利，连梁本身剪切应变较大，容易裂缝，主梁支承在连梁上使得连梁更加容易出现剪切破坏。而且计算时不宜对该连梁刚度进行折减，增加了连梁设计的困难。
2.加连梁跨度减少高度
在连梁设计中，刚度折减后，仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况，这时可以增加洞口的宽度，以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度，也就减少了地震作用的影响，使连梁的承载力有可能不超限。
3.提高混凝土等级
混凝土等级提高后，结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例，有可能使连梁的受剪承载力不超限。但在实际工程中，受到一些方面的制约，此法也受到很大限制。
4.增加剪力墙厚度
增加剪力墙厚度即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后，地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。但在实际工程中，此方法由于建筑要求影响而适用有限。
5.连梁设水平缝形成双连梁
当由于实际情况限制无法采用以上方法时，可采用在连梁中部设水平缝的方法，在洞口上方形成双连梁。水平缝可设在连梁沿高度方向中央，厚度可为 100 mm，待混凝土浇筑完成后用砂浆填实。其实质是减小连梁高度的同时增加连梁的宽度。由于梁刚度与其宽度成正比，此时两个连梁可视为一个宽度为原来两倍的连梁。
6.对连梁刚度的折减
连梁由于跨高比小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减弱，内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。根据 《高规》 （JGJ3-2002） 第 5.2.1 条规定：“在内力与位移计算中，抗震设计的框架—剪力墙或剪力墙结构中，连梁的刚度可予以折减，折减系数不应小于0.5。”一般在实际设计中可以在 0.5~1.0 之间取值，以符合截面设计的要求。对于在框架—剪力墙中一端与墙一端与柱相连的梁，以及剪力墙结构中的某些连梁，如果跨高比较大 （比如大于5）、重力作用效应比比水平荷载作用效应更为明显，此时应慎重考虑梁刚度的折减问题，折减幅度不宜过大，以控制正常使用阶段梁裂缝的发生和发展。
7.考虑连梁不参与工作
当采用上述方法后，实际工程中大部分连梁应该可以满足规范要求，但是有时候仍然不能避免还有少部分连梁超筋。根据《高规》（JGJ3-2002）第 7.2.25 条第三款的要求，当连梁破坏对承受竖向荷载无影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析。具体在实际设计中，连梁可先按实际截面进行建模计算，然后再把连梁高度改为 100 mm 高 （或者把连梁两端改成铰支座），再進行一次建模计算。一般情况下程序此时已不考虑连梁的作用，而按照独立墙肢进行结构内力分析。这其实是剪力墙结构的第二道抗震防线，符合抗震设计中多道抗震防线的概念设计要求。
3、连梁的配筋计算
根据《高规》（JGJ3-2002）在连梁抗震设计时分跨高比大于2.5及不大于 2.5 两种情况，在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定。在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限，这时可以将受力筋均匀布置，同时考虑到连梁以承载水平荷载为主，支座弯矩主要由水平荷载引起，在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近，可以采用截面对称配筋。在连梁配筋中，配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏，这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏，耗能能力下降。若采用菱形配筋方式，可以弥补这些不足。
4、结语
连梁是剪力墙结构体系中主要的抗震耗能构件，高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约，结构设计人员在设计时应根据强剪弱弯的原则和多道抗震防线的要求，与墙体一起综合考虑。连梁的内力和剪力墙的多少、剪力墙的连梁的刚度、水平力大小、与之相连的墙肢刚度等都有关。连梁的刚度应该适宜，既不能太大使墙肢产生较大拉力而过早出现刚度和承载力退化，也不能过小使得连梁不能消耗较多的能量以减轻墙肢的破坏而且不能提供给墙肢足够的约束以抵抗地震力。如何选择适宜的连梁刚度，需要在设计中进一步体会。因此在设计时，问题是比较复杂的，设计时要把互相制约的因素统一协调，以取得比较理想的结果。
参考文献
[1]朱炳寅.混凝土剪力墙连梁的设计计算及超筋的处理[J].建筑结构·技术通讯,2007
[2]徐培福，黄小坤高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2003
[3]晏小欢,阎奇武.高层剪力墙的抗震性能研究[J].工业建筑. 2009
[4]朱炳寅.对“双连梁”的认识与设计建议[N]. 百家论坛
[5]申兆武,王社良,王洁,赵祥.大型火电厂剪力墙抗震性能有限元研究[J].河北建筑科技学院学报. 2006
[6]刘必翔.剪力墙中连梁设计及探讨[J].海峡科学. 2008
[7]汪朝成,张敬书.配筋混凝土砌块剪力墙结构的发展前景[J].新型建筑材料. 2009
关键词：连梁设计；剪力墙连梁；配筋计算
中图分类号：S611文献标识码： A
一、认识建筑连梁的工作机制
1.剪力墙中的连梁受力分析
高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种，即脆性破坏（剪切破坏）和延性破坏（弯曲破坏）。分析来说，当墙肢在地震力等水平力多重作用下，使连梁产生内力，会产生弯曲变形，使连梁产生转角。与此同时，墙肢的受力状态也会因为连梁端部的弯矩、剪力和轴力作用而减少变形和压制，在一定程度上起到了约束的作用。
2.连梁破坏机制分析
连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立梁。连梁在发生延性破坏时，梁端会出现垂直裂缝，受拉区会出现微裂缝，在地震作用下会出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，计算连梁抗弯刚度过小时，将导致连梁分担的地震作用减小，大大增加墙肢的负担（但还不足以承担罕遇地震作用时连梁剪切破坏后墙肢的地震作用），经济性差。
同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。管与法兰相互作用的产生的轴向力对焊缝直接影响，使焊缝在扭矩管工作时能够得到更多的承受扭矩力。
二、关于设计方面的改进措施
在墙肢和连梁的协同工作中，剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下，结构应该处于弹性工作状态，连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下，结构允许进入弹塑性状态，连梁可以产生塑性铰。塑性铰是在连梁梁端抗剪承载力足够的情况下，寻求梁端的最大抗弯承载力，形成以梁端抗弯承载力控制的塑性铰根据抗震设计规范总则的要求，建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，一般不损坏或不需修复仍可使用，当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。连梁设计应从以下几个方面入手：
1．连梁的概念设计
剪力墙平面布置应以均匀、对称、周边为指导原则进行布置。连梁的截面高度应适宜，连梁的刚度、承载力和变形能力能够与墙肢相匹配，避免连梁过强而使墙肢产生较大拉力而过早出现刚度和承载力退化。在平面布置时，不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。因为，一方面主梁端部约束达不到要求，连没有抗扭刚度来抵抗平面外弯矩；另一方面对连梁不利，连梁本身剪切应变较大，容易裂缝，主梁支承在连梁上使得连梁更加容易出现剪切破坏。而且计算时不宜对该连梁刚度进行折减，增加了连梁设计的困难。
2.加连梁跨度减少高度
在连梁设计中，刚度折减后，仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况，这时可以增加洞口的宽度，以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度，也就减少了地震作用的影响，使连梁的承载力有可能不超限。
3.提高混凝土等级
混凝土等级提高后，结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例，有可能使连梁的受剪承载力不超限。但在实际工程中，受到一些方面的制约，此法也受到很大限制。
4.增加剪力墙厚度
增加剪力墙厚度即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后，地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。但在实际工程中，此方法由于建筑要求影响而适用有限。
5.连梁设水平缝形成双连梁
当由于实际情况限制无法采用以上方法时，可采用在连梁中部设水平缝的方法，在洞口上方形成双连梁。水平缝可设在连梁沿高度方向中央，厚度可为 100 mm，待混凝土浇筑完成后用砂浆填实。其实质是减小连梁高度的同时增加连梁的宽度。由于梁刚度与其宽度成正比，此时两个连梁可视为一个宽度为原来两倍的连梁。
6.对连梁刚度的折减
连梁由于跨高比小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减弱，内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。根据 《高规》 （JGJ3-2002） 第 5.2.1 条规定：“在内力与位移计算中，抗震设计的框架—剪力墙或剪力墙结构中，连梁的刚度可予以折减，折减系数不应小于0.5。”一般在实际设计中可以在 0.5~1.0 之间取值，以符合截面设计的要求。对于在框架—剪力墙中一端与墙一端与柱相连的梁，以及剪力墙结构中的某些连梁，如果跨高比较大 （比如大于5）、重力作用效应比比水平荷载作用效应更为明显，此时应慎重考虑梁刚度的折减问题，折减幅度不宜过大，以控制正常使用阶段梁裂缝的发生和发展。
7.考虑连梁不参与工作
当采用上述方法后，实际工程中大部分连梁应该可以满足规范要求，但是有时候仍然不能避免还有少部分连梁超筋。根据《高规》（JGJ3-2002）第 7.2.25 条第三款的要求，当连梁破坏对承受竖向荷载无影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析。具体在实际设计中，连梁可先按实际截面进行建模计算，然后再把连梁高度改为 100 mm 高 （或者把连梁两端改成铰支座），再進行一次建模计算。一般情况下程序此时已不考虑连梁的作用，而按照独立墙肢进行结构内力分析。这其实是剪力墙结构的第二道抗震防线，符合抗震设计中多道抗震防线的概念设计要求。
3、连梁的配筋计算
根据《高规》（JGJ3-2002）在连梁抗震设计时分跨高比大于2.5及不大于 2.5 两种情况，在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定。在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限，这时可以将受力筋均匀布置，同时考虑到连梁以承载水平荷载为主，支座弯矩主要由水平荷载引起，在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近，可以采用截面对称配筋。在连梁配筋中，配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏，这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏，耗能能力下降。若采用菱形配筋方式，可以弥补这些不足。
4、结语
连梁是剪力墙结构体系中主要的抗震耗能构件，高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约，结构设计人员在设计时应根据强剪弱弯的原则和多道抗震防线的要求，与墙体一起综合考虑。连梁的内力和剪力墙的多少、剪力墙的连梁的刚度、水平力大小、与之相连的墙肢刚度等都有关。连梁的刚度应该适宜，既不能太大使墙肢产生较大拉力而过早出现刚度和承载力退化，也不能过小使得连梁不能消耗较多的能量以减轻墙肢的破坏而且不能提供给墙肢足够的约束以抵抗地震力。如何选择适宜的连梁刚度，需要在设计中进一步体会。因此在设计时，问题是比较复杂的，设计时要把互相制约的因素统一协调，以取得比较理想的结果。
参考文献
[1]朱炳寅.混凝土剪力墙连梁的设计计算及超筋的处理[J].建筑结构·技术通讯,2007
[2]徐培福，黄小坤高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2003
[3]晏小欢,阎奇武.高层剪力墙的抗震性能研究[J].工业建筑. 2009
[4]朱炳寅.对“双连梁”的认识与设计建议[N]. 百家论坛
[5]申兆武,王社良,王洁,赵祥.大型火电厂剪力墙抗震性能有限元研究[J].河北建筑科技学院学报. 2006
[6]刘必翔.剪力墙中连梁设计及探讨[J].海峡科学. 2008
[7]汪朝成,张敬书.配筋混凝土砌块剪力墙结构的发展前景[J].新型建筑材料. 2009