連梁、框架梁、次梁和基礎拉梁的區(qū)別

在施工圖審查過程中發(fā)現有些設計人對連梁、框架梁、次梁和基礎拉梁（承臺或獨立柱基間的聯系梁）的構造和使用范圍不清楚，從而導致使用不當?，F結合規(guī)范、標準圖集和構造手冊對這個問題加以說明。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'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：一方面從概念設計的角度來說，在抗震時都希望首先在框架梁或連梁上出現塑性鉸而不是在框架柱或剪力墻上，即所謂“強柱弱梁”或“強墻弱連梁”；另一方面從構造的角度來說，兩者都必須滿足抗震的構造要求，具體說來框架梁和連梁的縱向鋼筋（包括梁底和梁頂的鋼筋）在錨入支座時都必須滿足抗震的錨固長度的要求，對應于相同的抗震等級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，在抗震設計時，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。一般說來連梁的跨高比較小（小于5）,以傳遞剪力為主，所以規(guī)范對連梁在構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加密而框架梁可以分為加密區(qū)和非加密區(qū)，二是對連梁的腰筋作了明確的規(guī)定即“墻體水平分布鋼筋應作為連梁的腰筋在連梁范圍內拉通連續(xù)配置；當連梁截面高度大于700mm時，其兩側面沿梁高范圍設置的縱向構造鋼筋（腰筋）的直徑不應小于10mm，間距不應大于200mm；對跨高比不大于2.5的連梁，梁兩側的縱向構造鋼筋（腰筋）的面積配筋率不應小于0.3%”且將其納入了強條的規(guī)定，而框架梁的腰筋只要滿足“當梁的腹板高度hw>450mm時，在梁的兩個側面應沿高度配置縱向構造鋼筋，每側縱向構造鋼筋（不包括梁上、下部受力鋼筋及架立鋼筋）的截面面積不應小于腹板截面面積bhw的0.1%，且其間距不宜大于200mm?！鼻也皇菑姉l的規(guī)定。在施工圖審查的過程中發(fā)現設計人常犯的錯誤有：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)的在說明中交待一句“連梁腰筋同剪力墻的水平鋼筋”，這時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，容易違反“高規(guī)”第7.2.26條的規(guī)定，而且該條還是強條，這應引起設計人經的注意。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。這類梁是沒有抗震要求的，因此在構造上它與框架梁有以下不同，現以國標圖集"03G101-1”為例加以說明：（1） 次梁梁頂鋼筋在支座的錨固長度為受拉錨固長度la，而框架梁的梁頂鋼筋在支座的錨固長度為抗震錨固長度laE。（2） 次梁梁底鋼筋在支座的錨固長度一般情況下為12d，而框架梁的梁底鋼筋在支座的錨固長度為抗震錨固長度laEo（3） 次梁的箍筋沒有最小直徑的要求、沒有加密區(qū)和非加密區(qū)的要求，只需滿足計算要求即可。而框架梁根據不同的抗震等級對箍筋的直徑和間距有不同的要求，不但要滿足計算要求，還要滿足構造要求。（4） 在平面表示法中，框架梁的編號為KL，次梁的編號為Lo在實際的施工圖中，設計人員容易犯的錯誤主要有以下兩類：一是在次梁的平法表示中，對箍筋按加密區(qū)和非加密區(qū)來表示，如申8@100/200等。二是當次梁為單跨簡支梁時，支座的負筋數量往往不滿足“混凝土規(guī)范”第10.2.6條的規(guī)定（第10.2.6條當梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應在支座區(qū)上部設置縱向構造鋼筋，其截面面積不應小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積的四分之一，且不應少于兩根）。3、 基礎拉梁與次梁：基礎拉梁是指兩端與承臺或獨立柱基相連的梁，與次梁相同之處在于基礎拉梁也是沒有抗震要求的、基礎拉梁的梁頂鋼筋在支座的錨固長度也為受拉錨固長度la、基礎拉梁的箍筋也沒有加密區(qū)和非加密區(qū)的

要求。與次梁不同之處在于基礎拉梁的梁底鋼筋也必須滿足受拉錨固長度la的要求、基礎拉梁的寬度不應小于250mm、基礎拉梁除按計算要求確定外梁內上下縱向鋼筋直徑不應小于12mm且不應少于2根（詳見“地基規(guī)范”第8.5.20條）、箍筋不少于06@200（詳見《全國民用建筑工程設計技術措施結構篇》第3.12.1-9條）在實際的施工圖中，設計人員容易犯的錯誤主要是將基礎拉梁簡單套用框架梁的平法表示，編號為JKL,對箍筋按加密區(qū)和非加密區(qū)來表示，如申8@100/200等。而現有的國標平法圖集中并沒有專門針對基礎拉梁的構造，如果設計人員想借用平法圖集的話，將基礎拉梁編號為JL較為合適，同時應在說明中注明JL的配筋構造應按“03G101-1”中次梁（非框架梁）的配筋構造執(zhí)行，同時梁底鋼筋錨入支座的長度必須滿足受拉錨固長度la的要求。綜上述，連梁、框架梁、非框架梁、地基拉梁的區(qū)別可用下表來表示：是否有抗震要求梁頂鋼筋的錨固要求梁底鋼筋的錨固要求箍筋的要求梁的編號連梁

有

抗震錨固長度laE抗震錨固長度laE框架梁

有

抗震錨固長度laE是否有抗震要求梁頂鋼筋的錨固要求梁底鋼筋的錨固要求箍筋的要求梁的編號連梁

有

抗震錨固長度laE抗震錨固長度laE框架梁

有

抗震錨固長度laE抗震錨固長度laE次梁（非框架梁）無受拉錨固長度la12d地基拉梁無受拉錨固長度la受拉錨固長度la除滿足計算要求除滿足計算要求外，箍筋沿梁全長加外，箍筋加密區(qū)和非密，直徑和間距應滿加密區(qū)的直徑和間距足規(guī)范的要求應滿足規(guī)范的要求置，按計算要求配

沒有加密區(qū)和非

加密區(qū)的要求按計算要求配

置，且箍筋不少于06

@200,沒有加密區(qū)和

非加密區(qū)的要求LL KL L JL高層剪力墻中連梁設計建議和配筋計算摘要：在剪力墻結構和框架一剪力墻結構中，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。一般在風荷載和地震荷載的作用下，連梁的內力往往很大。此外，高層建筑中，由于連梁兩端墻肢的不均勻壓縮，會引起連梁兩端的豎向位移差，這也將在連梁內產生內力。在設計時，即使采取降低連梁內力的各種措施，如：增大剪力墻的洞口寬度在連梁中部開水平縫在計算內力和位移時對連梁剛度進行折減對局部內力過大層的連梁進行調整等，仍難使連梁的設計符合要求?；谶@種情況，本文將提供連梁設計的幾個建議，并且討論連梁設計時的配筋計算。關鍵詞：高層結構連梁計算1連梁的工作和破壞機理在風荷載和地震荷載作用下，墻肢產生彎曲變形，使連梁產生轉角，從而使連梁產生內力。同時連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內力和變形，對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，各墻肢喪失了連梁對它的約束作用，將成為單片的獨立梁。這會使結構的側向剛度大大降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并且進一步增加P—△效應（豎向荷載由于水平位移而產生的附加彎矩），并最終可能導致結構的倒塌。連梁在發(fā)生延性破壞時，梁端會出現垂直裂縫，受拉區(qū)會出現微裂縫，在地震作用下會出現交叉裂縫，并形成塑性絞，結構剛度降低，變形加大，從而吸收大量的地震能量，同時通過塑性鉸仍能繼續(xù)傳遞彎矩和剪力，對墻肢起到一定的約束作用，使剪力墻保持足夠的剛度和強度。在這一過程中，連梁起到了一種耗能的作用，對減少墻肢內力，延緩墻肢屈服有著重要的作用。但在地震反復作用下，連梁的裂縫會不斷發(fā)展、加寬，直到混凝土受壓破壞。2設計的建議在墻肢和連梁的協(xié)同工作中，剪力墻應該具有足夠的剛度和強度。在正常的使用荷載和風荷載作用下，結構應該處于彈性工作狀態(tài)，連梁不應該產生塑性鉸。在地震作用下，結構允許進入彈塑性狀態(tài)，連梁可以產生塑性鉸。根據抗震設計規(guī)范總則的要求，建筑物在遭受低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震影響時，一般不損壞或不需修復仍可使用，當遭受高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。因此，剪力墻的設計應該保證不發(fā)生剪切破壞，也就是要求墻肢和連梁的設計符合強剪弱彎的原則，同時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。因此在實際工程中要使連梁設計滿足強剪弱彎的原則就必須考慮以下幾個方面：21關于連梁剛度的折減。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力往往很大，連梁屈服時表現為梁端出現裂縫，剛度減弱，內力重分布。因此在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。根據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》第417條規(guī)定：“在內力與位移計算中，所有構件均可采用彈性剛度，在框架一剪力墻結構中，連梁的剛度可予以折減，折減系數不應小于055。”一般在實際設計中我們在055—1之間取值，以符合截面設計的要求.22加連梁跨度減少高度。在連梁設計中，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，這時可以增加洞口的寬度，以減少連梁剛度。減少了結構的整體剛度，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，則可采取調整連梁內力來解決。調整的幅度不宜大于20%，且連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求。23增加剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度，其結果一方面由于結構整體剛度加大，地震作用產生的內力增加，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，地震所產生的內力并不按墻厚增加的比例分配給該片剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。24提高混凝土等級?；炷恋燃壧岣吆螅Y構的地震作用影響增加的比例遠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。25地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁，在進行了上述調整后，仍有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應的縱向鋼筋。此時，如果不能保證連梁在大震時的延性要求，應重新計算整個結構，必要時調整結構布置，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連梁的配筋計算31根據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計和施工規(guī)程》，在連梁設計方面，對于連梁非抗震設計，抗震設計時跨高比大于25及小于25兩種情況，在截面受剪承載力及配筋方面均有不同規(guī)定。在結構計算時這類連梁往往發(fā)生受剪承載力的超限，這時可以將受力筋均勻布置，同時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，可以采用截面對稱配筋。在連梁配筋中，配置平行筋往往導致斜向受拉破壞或由于箍筋過量而發(fā)生剪切滑移破壞，這些破壞將導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結語高層建筑剪力墻連梁的設計受很多因素的制約。連梁的內力和剪力墻的多少、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。因此在設計時，問題是比較復雜的，設計時要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調，以取得比較理想的結兩端分別連接框架柱和抗震墻的梁，計算和構造是按框架梁還是連梁？依照規(guī)范的原意，連梁之所以可以調幅在于剪力墻有一定抗彎安全儲備，連梁調幅卸下來的內力可由剪力墻承擔，即連梁-剪力墻體系允許考慮一定塑性，進行內力重分配?但從抗震防線意義上說，削弱了第一道防線,應盡可能避免，因此，對于梁不太剛,彈性分配的內力不大（跨高比大于5），規(guī)范不建議調幅，即不設為連梁.對于有一端與柱相連的梁,設為連梁是與規(guī)范相違背地，因框架梁柱在抗震時是未被允許調幅地，而設為連梁，與柱相連端與剪力墻相連端一樣被調幅.但我想，只要規(guī)范未規(guī)定不行,我們就應理解為默許，否則就是自找麻煩.跨高比的區(qū)分是為操作簡便，更傾向按彎距圖結合跨高比區(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……”的說法，但如果是小小蟲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，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，應按正?？蚣芰嚎紤]，而且要加強。不對之處，請指正?？蚣苤c剪力墻平面內相連，且跨高比小于5的梁界定為連梁，其剛度折減系數不小于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構設計中疑難問題的處理及算例》李國勝（JGJ3-2002）編寫人之一傅學怡老師講：高規(guī)對連梁的定義有點不太正確，（指7.1.8條）判斷：連梁應該是承受水平受力為主，以受力的形式來判斷較科學框架剪力墻結構是抗震多道設防的典范。設計中框架剪力墻結構理想屈服順序：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計成連梁，在該梁屈服后，很可能導致框架梁柱提前屈服，結構體系的延性較理想屈服順序結構體系小，為保證必要的延性，結構體系必然需要提高配筋率，同時延性不會比相同配筋率理想屈服順序的結構體系好。所以，我認為框架柱與剪力墻間的梁應盡量設計成框架梁，與剪力墻端柱形成一榀框架，結構在連梁屈服后，框架和剪力墻剛接保持較大的剛度。這是目前框剪結構較為模糊的概念，我認為應分情況區(qū)別對待：1?該梁跨度較小，其內力包絡圖中反彎點在跨中附近，應完全按連梁計算及構造；2該梁跨度較大，其內力包絡圖中反彎點偏離跨中，應按框架計算支座筋，適當調整，加強抗剪構造（箍筋加密區(qū)也適當擴大）總之要體現“強剪弱彎“個人比較贊成SongChe朋友的觀點，盡管高規(guī)7.1.8條從跨高比上對連梁和框架梁進行界定，但是這個界定還是以其受力特點確定為根據的。所以我認為對于跨高比大于5的梁首先按照框架梁設計，計算結果中反彎點偏離跨中，事先假定正確。對于跨高比小于5（也沒有樓面主梁與其連接）的梁，計算結果中反彎點居中，則事先假定正確?？蚣堋袅Y構最佳耗能體系的探討李永國（寧波高專建筑設計研究院）摘要：對框架—剪力墻結構最佳耗能體系進行了探討，并提出了自己的觀點。本文可用于框架—剪力墻結構抗震概念設計。關鍵詞：框架—剪力墻結構；最佳耗能體系；抗震性能框架—剪力墻結構由于具有建筑平面布置靈活和抗側剛度大的特點，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?？蚣堋袅Y構是由多種具有不同受力特性構件（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）組成的結構，如何通過合理設計，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，從而達到可靠與經濟的目的，是一個很重要的問題，解決這個問題具有重要的理論和實際意義。本文就想針對這個問題進行一些探討。高層建筑結構抗震的概念設計逐步被設計人員所認識和重視。因為任何一個精確的理論計算結果都是在一定假定的計算模型基礎上所得到的，而地震作用是一個非常復雜的空間問題，且有許多不確定性，尤其是當結構進入彈塑性階段以后，就很難用常規(guī)的計算原理去進行內力分析了，所以在實際設計中應把理論計算結果與概念設計結合起來，才能真正做到使結構安全可靠。事實上現行規(guī)范中的“一般規(guī)定”及各類結構的構造要求大部分是從概念設計中獲得的。本文所討論的問題也屬于框架—剪力墻結構抗震概念設計的內容。1最佳耗能體系的討論框架—剪力墻結構概括起來可以按以下四種方式進行設計（由于框架柱出現塑性鉸框架形成柱式側移機構，危害性大，不易修復，一般不允許框架柱出現塑性鉸）：（1） 彈性墻一彈性框架（簡稱EW—EF）：即將剪力墻和框架設計成在整個地震過程中一直處于彈性。（2） 彈性墻一彈塑性框架（簡稱EW—PF）：即使剪力墻在整個地震過程中處于彈性,而使框架中的梁端在地震過程中進入彈塑性形成塑性鉸。（3） 彈塑性墻一彈性框架（簡稱PW—EF）:即使剪力墻在地震過程中屈服，進入彈塑性，而讓框架在地震過程中一直處于彈性。（4） 彈塑性墻一彈塑性框架（簡稱PW—PF）:即使剪力墻在地震過程中屈服，進入彈塑性，也讓框架中的梁端在地震過程中屈服形成塑性鉸。文獻對以上四種結構進行了動力反應分析，比較其動力反應可得到：結構“EW—EF”產生了最強的結構動力反應。此結構的頂點位移最大，除在結構底部剪力墻屈服層以及靠近屈服層的少數層外，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高度均較大。結構“EW—PF”的位移（頂點位移和層間位移）較結構“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，在結構下部略有減小，在結構上部略有增加。結構“pw—EF”的頂點位移較結構“EW—EF”和結構“EW—PF”減小許多；除在底部若干層里，由于剪力墻的屈服產生塑性轉動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構“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高度較“EW—EF”與EW—PF”下降很多。結構“pw—PF”與結構“PW—EF”相比，層間位移和頂點位移稍有增加，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，多數層稍有減小，少數層稍有增加。同時與結構“PW—EF”相比，對框架一剪力墻結構中的剪力墻底部轉角延性要求降低。通過比較可以看出，結構“PW—PF”具有最好的抗震性能。而文獻認為，由于結構“PW—PF”需采取構造措施來保證框架梁、柱結點的延性，雖然從受力特性來看結構“PW—PF”比結構“pw—EF”抗震性能較好，但從經濟角度考慮采用結構“PW—PF”將是得不償失，因而建議采用結構“PW—EF”來做為具有最好的抗震性能的結構。然而，筆者的試驗表明：框架—剪力墻結構在整個過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裂將使框架的內力有所增加，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。筆者通過對由于剪力墻底層屈服而產生塑性轉動引起內力重分布分析表明：如果保證框架一直處于彈性，則在結構延性滿足抗震要求下，框架的剪力（尤其是下部）比彈性計算值增加很多，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濟的。文獻中的框架—剪力墻結構承受強烈地震運動的模型試驗也表明，在地震過程中剪力墻與框架的梁端都達屈服進入彈塑性。因此，對于框架—剪力墻結構在不采取構造措施的條件下，欲使框架一直處于彈性以保證框架梁柱節(jié)點的延性是不現實的，從經濟上講是不可取的。因而本文認為結構“PW—PF”是具有最好的耗能體系和抗震性能的結構。在結構“PW—PF”里，究竟應使什么構件先屈服進入彈塑性對抗震耗能更有利？下面來分析這個