浅析连梁\框架梁\次梁和基础拉梁的区别

摘要：从事结构设计的几年中发现有些结构设计人对连梁、框架梁、次梁和基础拉梁(承台或独立柱基间的联系梁)的构造和使用范围不清楚，从而导致违反规范。现结合规范、标准图集和构造手册对这个问题加以简单的分析说明，且重点讨论高层剪力墙中连梁的设计和配筋计算。

关键词：高层结构、连梁、框架梁、次梁、基础梁、构造、连梁计算

中图分类号：Q982文献标识码： A

1、连梁和框架梁：

连梁指两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁（《高规》第7.1.3条）；框架梁是指两端与框架柱相连的梁，或者两端与剪力墙相连但跨高比不小于5的梁。

两者相同之处在于：一、从概念设计的角度来说，在抗震时都希望首先在框架梁或连梁上出现塑性铰而不是在框架柱或剪力墙上，即所谓“强柱弱梁”；二、从构造的角度来说，两者都必须满足抗震的构造要求，框架梁和连梁的纵向钢筋在锚入支座时都必须满足抗震锚固长度的要求，对应于相同的抗震等级框架梁和连梁箍筋的直径和加密区间距的要求是一样的。

两者不同之处在于，在抗震设计时，允许连梁的刚度有大幅度的降低，甚至可以退出工作，但是框架梁的刚度只允许有限降低，因此规范规定次梁不宜搭在连梁上；规范对连梁和框架梁在构造上作了不同的规定：一、连梁箍筋全长加密，框架梁分为加密区和非加密区，二、连梁腰筋强条规定“墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置；当连梁截面高度大于700mm时，其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于200mm；对跨高比不大于2.5的连梁，梁两侧的纵向构造钢筋的面积配筋率不应小于0.3%”，框架梁腰筋规定“当梁的腹板高度≥450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%，且其间距不宜大于200mm。” 且不是强条（见《砼规》第9.2.13条）。

设计人易犯错误有：一、将两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁编为框架梁，或把跨高比不小于5的梁编为连梁；二、在连梁配筋表中未区分连梁高度和跨高比而统一说明“连梁腰筋同剪力墙的水平钢筋”，若连梁有梁高大于700mm或跨高比不大于2.5时，可能违反《高规》第7.2.27条的规定。

2、框架梁和次梁:

次梁是指两端搭在框架梁上的梁。次梁没有抗震要求，因此在构造上它与框架梁有以下不同，现以国标图集《11G101-1》说明：次梁梁顶钢筋在支座的锚固长度为受拉锚固长度，框架梁梁顶钢筋为抗震锚固长度；次梁梁底钢筋在支座的锚固长度为12d，框架梁梁底钢筋为抗震锚固长度；次梁箍筋没有最小直径的要求、没有加密区和非加密区的要求，只需满足计算要求，框架梁根据不同抗震等级对箍筋的直径和间距有不同的要求，不但要满足计算要求，还要满足构造要求；在平法标注中，框架梁编号为KL，次梁编号为L。

设计人易犯错误有两类：一、在次梁平法标注中，对箍筋按加密区和非加密区表示；二、当次梁为单跨简支梁时，支座负筋数量常不满足《砼规》第9.2.6条规定。

3、基础拉梁与次梁：

基础拉梁是指两端与桩、承台或独立柱基相连的梁，与次梁相同之处在于没有抗震要求、梁顶钢筋在支座锚固长度为受拉锚固长度以及箍筋没有加密区和非加密区要求；与次梁不同之处在于梁底钢筋须满足受拉锚固长度、宽度不应小于250mm、上下纵向钢筋直径不应小于12mm且不应少于2根、箍筋不少于（见《地基规范》第8.5.23条）。

设计人易犯错误为将基础拉梁套用框架梁平法表示，编号为JKL，对箍筋按加密区和非加密区来表示。现有国标平法图集中尚未有针对基础拉梁的构造，若设计人借用平法标注，应将基础拉梁编为JL，JL的配筋构造应按《11G101-1》中非框架梁执行，同时梁底钢筋锚入支座长度须满足受拉锚固长度。

4、高层剪力墙中连梁设计建议和配筋计算

连梁具有跨度小、截面大、与之相连的墙体刚度大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下,连梁内力很大。此外,高层建筑中,由于连梁两端墙肢不均匀压缩,引起连梁两端竖向位移差,致使连梁产生内力。在设计时连梁难以符合要求。本文将提供连梁设计的几个建议,并且讨论连梁设计时的配筋计算。

4.1连梁的工作和破坏机理

在风荷载和地震荷载作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁产生转角,从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形,对墙肢起到了一定的约束作用,改善了墙肢的受力状态。高层建筑剪力墙连梁在水平荷载作用下的破坏有两种：脆性破坏(剪切破坏)和延性破坏(弯曲破坏)。连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载能力,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,成为单片独立墙。使结构侧向刚度大大降低,变形加大,墙肢弯矩加大,并且进一步增加效应,最终导致结构倒塌。连梁发生延性破坏时,梁端出现垂直裂缝,受拉区出现微裂缝,在地震作用下出现交叉裂缝,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,同时通过塑性铰仍能继续传力,对墙肢起到一定约束作用,使剪力墙保持足够刚度和强度。此过程连梁起耗能作用，对减少墙肢内力、延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下,裂缝会不断发展,直至混凝土压碎破坏。

4.2设计的建议

在墙肢和连梁协同工作中,剪力墙应具有足够的刚度和强度。在正常使用荷载和风荷载作用下,结构应处于弹性工作状态,连梁不应产生塑性铰。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。根据《抗规》要求,当建筑物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。因此,剪力墙设计应保证不发生剪切破坏,也就是要求墙肢和连梁设计符合强剪弱弯的原则,同时要求连梁屈服要早于墙肢屈服,且要求墙肢和连梁具有良好的延性。

因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面:

1连梁刚度折减

由于跨高比小,与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下内力大,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,须对连梁刚度进行折减。根据《高规》第5.2.1条规定:“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。”一般在实际设计中我们在0.55-1.0之间取值,以符合截面设计的要求。

2增加跨高比

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满足的情况,此时可以增加洞口宽度,以减少连梁刚度。减小结构整体刚度,也就减少了地震作用影响,使连梁承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限,则可采取调整连梁内力来解决，调整幅度不宜大于20%。

3增加剪力墙厚度

增加剪力墙厚度,一方面结构整体刚度加大,地震作用力增加,另一方面连梁受剪承载力与宽度增加成正比。由于该片墙厚增加,地震作用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,因此有可能使连梁受剪承载力不超限。

4提高混凝土等级

混凝土等级提高后,结构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,有可能使连梁受剪承载力不超限。

上述各种措施中,在能满足整体刚度的情况下,可先采用刚度折减,如仍超限可采用其余各种措施。

4.3连梁的配筋计算

在结构计算时连梁往往发生受剪承载力超限,此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滞回曲线变坏,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式,则可以克服这些不足之处。

5、结语

连梁、框架梁、次梁和基础拉梁(承台或独立柱基间的联系梁)的构造和使用范围都很明确，设计人员应结合规范、标准图集和构造手册认真区分，恰当使用。同时，高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。连梁的内力和剪力墙的多少、每片剪力墙的水平力大小、连梁的刚度、与之相连的墙肢刚度等都有关。因此在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]混凝土结构设计规范(GB50010-2010).第一版[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.

[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2010).第一版[M].北京:中国建筑工业出版社，2010.

[3]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010).第一版[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.