浅析高层建筑剪力墙的连梁设计

【摘要】高层建筑中的剪力墙连梁，不仅起到连接的作用，其设计与剪力墙的性能亦存在密切的联系。优化剪力墙中的连梁设计，有利于提升高层建筑的安全性，确保高层建筑具备抗震性能。因此，本文以高层建筑剪力墙结构为研究对象，分析剪力墙中的连梁设计。

【关键词】高层建筑；剪力墙；连梁

连梁是剪力墙中的重要组成，不仅可以连接高层建筑的墙肢，还具备受力的优势，支撑高层建筑的整体结构。连梁能够保障高层建筑剪力墙的稳定性，确保其具备灵活的特性，降低地基的冲击破坏，维护高层建筑的结构状态。高层建筑对剪力墙连梁提出了设计要求，促使其能达到相关的功能，提高连梁的刚度和强度，消除潜在的破坏隐患。

一.分析高层建筑剪力墙连梁的作用

高层建筑剪力墙中的连梁结构，起到非常重要的保护作用，连梁在墙肢的压力下，有可能出现变形或开裂的风险，所以高层建筑非常注重剪力墙连梁设计的效果，发挥连梁的控制作用。

首先连梁在高层建筑剪力墙中起到支撑的作用，连梁可以保障剪力墙水平受力的平衡性，提升剪力墙的抗弯、抗剪性能，支撑高层建筑的稳定性[1]。连梁在受力方面的作用较为明显，其可根据高层建筑剪力墙中的应力分布，提供相反的支撑作用力，保障高层建筑结构受力均衡，以免出现变形或坍塌的风险。

然后是连梁可以将高层建筑的剪力墙划分成几段，避免剪力墙的分布过长。因为高层建筑要遵循抗震要求，连梁截面的高度不能超过宽度的三倍，但是较长的剪力墙无法达到抗震标准，所以划分成墙肢，改变剪力墙连梁的实际构造，确保连梁设计的抗震性能。

最后是剪力墙连梁在高层建筑中的加固作用，连梁自上而下，依照连梁墙体划分段落，保障墙体构件的连续性，促使构件可以在竖向上连接到地基基础，加强了高层建筑墙体的稳固性控制，充分体现了剪力墙连梁在高层建筑中的加固优势。

二.高层建筑剪力墙连梁设计的模型

高层建筑剪力墙连梁设计中的数据计算，需要依靠相关的模型，确保连梁数据的准确性。连梁设计数据对高层建筑剪力墙施工的影响比较大，尤其是受力与配筋方面，深化连梁模型的应用，保障连梁设计数据的优质性[2]。连梁模型设计时，需要采取有限元分析的方法，规划连梁的设计模块，单元模块中的内容越细，越有利于结果的准确性，实际模型构建中，单元模块具有一定的局限性，主要是连梁跨度引起的，此时应该重新划分单元，确保其足够精细，便于规避连梁模型中的计算误差。

连梁模型中，通过PKPM软件完成连梁设计，根据连梁模型中的参数，有效的处理数据计算。跨高对连梁模型的影响比较大，决定了连梁模型的数值。例如：当跨高>5时，可按照框架梁计算；跨高<2.5时，按照壳元计算；跨高在2.5-5范围中，需要以剪力墙连梁的实际情况计算。跨高是连梁模型中应该重点考虑的一项因素，其变形占比较高，容易引起变形，因此在连梁模型中，将跨高做为主要参数，促使连梁模型能够满足高层建筑剪力墙连梁设计的实际需求，确保高层建筑的安全与稳固。

三.高层建筑剪力墙连梁的设计控制

剪力墙与连梁应该保持一定的协调性，连梁设计需具有延展的性能，由此保障高层建筑的安全性，即使发生强度地震，也不会引起较大的风险，体现连梁设计的优势。对高层建筑剪力墙连梁设计，提出几点控制措施，保障连梁设计的科学性。

1.连梁性能设计中的控制

1.1 刚度设计

高层建筑剪力墙连梁的跨度相对比较小，影响了连梁的刚度，促使连梁屈服时发生断裂现象。连梁刚度设计中，折减系数控制在0.55-1的范围内，有利于提升连梁的刚度。连梁刚度设计时，还要考虑抗风与抗震性能，确保连梁具有足够的承载能力，进而提高连梁的整体刚度。连梁抗风能力设计有地域性限制，常用于风力较大的区域内，降低风力对连梁的破坏性，维护高层建筑的稳固性。连梁抗震设计，主要是预防剪过大的监理，稳定连梁的承载。

1.2 跨度设计

连梁跨度设计，可以控制承载不足引起的破坏，提高连梁的强度性能。例如：高层建筑剪力墙的连梁设计中，承载数据以限制值为标准，保护连梁结构的稳定性，如果折减刚度对连梁承载有削弱的影响，可以通过提高洞口宽度的方法，控制整体刚度，既可以减少地震的破坏，又可以保护连梁，此时连梁的跨度也有明显的提高，所以高层建筑剪力墙中利用提高跨度的途径，保护剪力墙连梁结构。

1.3 内力设计

连梁内力是一项关键的性能参数，高层建筑剪力墙结构中，通过调整连梁的内力，控制配筋使用。连梁内力计算的依据是塑性调整，明确降低连梁内力，由此可以减小配筋用量，优化连梁的结构设计[3]。连梁内力设计应该注重系统性控制，不能单纯的改变一处内力，应该根据内力设计适当调整其余部分的内力数据，重新设计的内力不能低于标准限制，提高连梁的抗拉性能，以免出现裂缝。

1.4 延展性设计

连梁的延展性设计，体现了连梁在剪力墙中的保护作用。连梁延展性中，先要考虑内力的影响，确保内力稳定后再安排交叉斜筋施工，合理安置到连梁的结构中，满足延展性的基本要求。目前，交叉斜筋是连梁延展性设计中最常用的方法，有助于高层建筑的稳固性。

1.5调整截面设计的高度

剪力墙连梁截面的高度，与连梁的刚度相关，当连梁的刚度为限定值时，截面的高度应适中，不能过度增加截面高度，以免影响高层建筑的稳定性，因为截面高度小，会降低连梁的刚度，所以应该以承载力为标准调整连梁截面的高度，用于规避地震风险。高层建筑剪力墙施工时，合理调整连梁截面的高度，确保截面具有消耗能量的能力，保护墙肢及框架。

1.6设计主梁支座

主梁支座是高层建筑中的主要支撑部分，预防建筑变形，特殊情况下，为了满足高层建筑的功能要求，需要将连梁做为主梁支座，必须注意主梁支座的稳固性设计[4]。当连梁做为主梁支座时，应采取加固措施，比较常用的加固措施有：（1）提高连梁设计中的配筋率，防止连梁发生脆性破坏，促使其可在安全的范围内发生屈服；（2）增加连梁墙肢的强度，通过增加钢筋数量实现强度控制，保障连梁结构的稳定性；（3）准确计算出抗弯数据，强化连梁的可靠性，优化主梁支座在高层建筑中的应用。

1.7规避连梁超筋的风险

连梁超筋是高层建筑剪力墙设计中较为常见的一类风险问题，严重影响了高层建筑的稳固性。结合高层建筑剪力墙连梁设计的实践案例，提出规避连梁超筋风险的措施，如：（1）明确最大剪应力，将其做为抗剪箍筋的设计依据，规范连梁的设计，预防超筋风险；（2）连梁纵筋设计中，重点考虑弯矩值的干扰，连梁弯矩达到限定值时，仍旧具有抗剪的优势，保护连梁结构，确保高层建筑的安全。

结束语：

高层建筑剪力墙的连梁设计，是一项复杂而繁琐的内容，属于较为重要的设计项目。连梁与剪力墙的稳定性存在直接的关系，高层建筑通过控制剪力墙中的连梁设计，改善高层建筑剪力墙的结构状态，预防结构破坏。高层建筑剪力墙连梁设计中，深化设计模型的应用，加强连梁设计的控制力度，确保剪力墙连梁设计符合高层建筑的需求。

参考文献：

[1]杨睿.刍议高层建筑剪力墙的连梁设计[J].山西建筑，2013，32：47-49.

[2]熊俊华.高层建筑剪力墙连梁设计的探讨[J].江西化工，2010，02：25-26.

[3]常玉玲.高层建筑剪力墙中的连梁设计[J].中国科技信息，2014，11：72-73.

[4]高湛.高层建筑剪力墙连梁的设计与分析[J].国外建材科技，2004，03：125-127.

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