多年前,国内某知名专家在发表的论文中强调,剪力墙连梁的纵向钢筋应满足规范对框架梁纵筋最小配筋率的要求。对这种说法自己一直存有异议,直到有机会与《高规》副主编黄小坤单独交谈,提出这个疑问。黄总表态非常明确:“这观点肯定不对。”果然,后来颁布的《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010,较之02版规程增加了对剪力墙连梁纵筋配筋率的要求。对于连梁纵筋最小配筋率,明确只有跨高比大于1.5时可按框架梁的要求采用;其他情况应按表7.2.24执行。将表7.2.24与框架梁最小配筋率的表6.3.2-1比较,可以看出,连梁纵筋的最小配筋率,较之框架梁要小很多、很多,简直与混凝土构件的最小配筋率相当(参见《混凝土规范》的表8.5.1)。不仅如此,对于连梁纵筋,规程不但明确了最小配筋率,而且还出人预料地规定了最大配筋率(7.2.25条)。由此不难看出,规程对连梁纵筋配筋率进行了严格地控制。由《高规》的修订不难看出,连梁的刚度越大(即跨高比越小),对其纵筋配筋率的要求越严。这里的“严”,不是要求纵筋加大,而是减小。为什么?以下是个人的理解。
多年前,国内某知名专家在发表的论文中强调,剪力墙连梁的纵向钢筋应满足规范对框架梁纵筋最小配筋率的要求。对这种说法自己一直存有异议,直到有机会与《高规》副主编黄小坤单独交谈,提出这个疑问。黄总表态非常明确:“这观点肯定不对。”果然,后来颁布的《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010,较之02版规程增加了对剪力墙连梁纵筋配筋率的要求。对于连梁纵筋最小配筋率,明确只有跨高比大于1.5时可按框架梁的要求采用;其他情况应按表7.2.24执行。将表7.2.24与框架梁最小配筋率的表6.3.2-1比较,可以看出,连梁纵筋的最小配筋率,较之框架梁要小很多、很多,简直与混凝土构件的最小配筋率相当(参见《混凝土规范》的表8.5.1)。不仅如此,对于连梁纵筋,规程不但明确了最小配筋率,而且还出人预料地规定了最大配筋率(7.2.25条)。由此不难看出,规程对连梁纵筋配筋率进行了严格地控制。由《高规》的修订不难看出,连梁的刚度越大(即跨高比越小),对其纵筋配筋率的要求越严。这里的“严”,不是要求纵筋加大,而是减小。为什么?以下是个人的理解。
作为剪力墙的第一道防线,连梁必须具备足够的抗剪切能力,才能确保其在罕遇地震下屈服耗能而不破坏,因此规范对连梁的剪压比提出了严格的要求。这里有两个关键词:“屈服”和“抗剪”,深刻地体现了抗震概念设计的重要原则:强剪弱弯。
为了避免剪切破坏,规范要求尽量避免连梁承托楼面梁等集中荷载。而连梁的跨度很小,承受楼板及自重的均布荷载也很小。因此连梁主要内力的来源不是竖向荷载,而是在水平荷载(风、地震)作用下由于连梁对墙肢的约束而产生的弯矩和剪力,如图1所示。
其内力关系式为:
V=(M1+M2)/L (1)
式(1)中的M1和M2为连梁与墙体约束而产生的弯矩,L为连梁的跨度。因连梁的跨高比小,刚度大,故M1和M2较大;但l却很小。其结果就是连梁的剪力V很大,即使在小震时不少连梁的剪压比仍很难满足规范要求。在大震下,该问题更加突出。因为此时连梁实配纵向钢筋的大小有可能决定其承受弯矩的大小:在罕遇地震作用下,部分抗侧力构件屈服,其原先承受的内力减小,严重的完全丧失承载能力。与此同时,塑性内力重分布,其他构件内力必然增大。增大多少?看“你”能承受多少。随着屈服构件的不断增加,连梁只要不破坏,内力就可能增加。也就是说,“你”有多大能力,就有可能承受多大内力。对于连梁来说,“你”配多大纵筋,就可能承受多大弯矩。若纵筋超配,承受的弯矩就会“超大”,依据式(1),连梁的剪力和剪压比必然跟着“超大”,后果是连梁剪切破坏,完全失去作用。因此,连梁纵筋的超配不但没有提高其安全度,在罕遇地震作用下很可能破坏而丧失承载和变形能力。这不就是“好心办坏事”吗?因此,无原则地多配钢筋不一定安全,甚至可能适得其反。规范严格限制连梁纵筋,是完全必要的。笼统地要求剪力墙连梁的纵筋满足框架梁最小配筋率的意见是不可取的。
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