连梁的一种非常规做法

框筒结构设计中，我们经常遇到下面这个问题。

如果把楼面梁全部搁置在剪力墙上，则部分楼面梁不得不斜向布置。

图1 楼面梁全部支撑在剪力墙上

这种布置会有几个问题：1）不利于建筑空间分隔，影响美观；2）出现异形板，且板跨不同，部分梁跨加大，受力不规律；3）施工不便，尤其采用装配式时，对造价有显著影响。

很自然地，我们会想到，为了结构布置的匀称性，把楼面梁支撑在连梁上，于是，形成如下布置形式。

图2 部分楼面梁支撑在连梁上

这种布置，对建筑及结构排布均有好处，但最大的问题是，连梁的设计变得复杂。连梁除了要承受水平荷载引起的剪力，还要承受楼面梁传递的竖向荷载，另外，也需要承受楼面梁梁端传递的扭矩。一方面，我们希望连梁耗能；另一方面，又不希望它显著损伤。

考虑到以上问题，《高规》7.1.5条规定，“楼面梁不宜支承在剪力墙或核心筒的连梁上。”

过去的解决思路是，调整连梁的性能目标，即调整为中震不屈服，大震抗剪不屈服。这个思路的本质，其实是降低连梁耗能。但从能量守恒的角度来看，连梁损伤降低，往往意味着剪力墙损伤加重，这有点“捡了橘子，丢了西瓜”的意味。

怎么办呢？

2021版深圳高规给出了一个可选方案，即两段式连梁：

图3 两段式连梁示意图

1）两段式连梁的强段宜设置于楼面梁与剪力墙相距较短的梁端区域，强段截面变高度起始点距楼面梁边不小于100mm；

2）强段用于承担楼面梁荷载，罕遇地震作用下不屈服；弱段为耗能段，允许罕遇地震作用下抗弯屈服；

3）强段箍筋和纵筋应按罕遇地震作用下不屈服进行配筋设计。

张良平教授对此连梁方案进行过研究（有可能，深圳高规的两段式连梁思路即由张良平教授提出），建议的性能目标如下：

在弹性设计中，耗能段的刚度折减系数取 0.7，加强段不折减; 加强段在中震作用下不屈服，在大震作用下承载力不显著降低，仍能够承担楼面次梁传来的竖向荷 载; 耗能段中震作用下受剪不屈服、受弯允许部分屈 服，在大震作用下允许屈服耗能。

研究表明：采用两段式连梁，连梁损伤最大处出现在耗能段，加强段连梁损伤相对较小，大震后加强段连梁仍起到了悬挑梁的作用，能承担楼面次梁传来的集中力，可为次梁提供支撑。

图4 两段式连梁损伤图

实际设计中，为保证加强段连梁更好地达到预期的性能目标，对加强段连梁采取如下措施：1）加强段连梁按悬臂构件验算其承载力；2）加强段连梁在楼面次梁和剪力墙之间的箍筋，比计算结果直径加大2mm。

图5 两段式连梁设计示意

按照个人理解，连梁加强段的高度其实需要试算，因为高度增加，其内力也会随之增大，当然并非线性关系。只有高度增加到一定程度，加强段的作用类似于牛腿，其与剪力墙已近似成为一个整体，才能充分保证塑性铰出现在耗能段。

当然，上面提到的楼面梁，主要是非框架梁。如果是框架梁呢？框架梁可不可以搭到连梁上呢？

在常规框筒结构中（参考图1），楼面次梁与框架梁平行布置，其受荷面积基本一致，竖向受荷并无主次之分。相比框架梁支撑于剪力墙面外，框梁支撑在连梁上，如果梁端设铰，则框梁本身受力并无显著差异。

个人认为，深圳市高规提到的分段式连梁可以用于支撑框架梁。

但是，根据目前超限审查情况，专家还是比较排斥将框架梁支撑在连梁上。据说，傅总点名某单位，如果他再碰到将框梁支撑到连梁上的项目，超限审查不能通过。

参考文献：

《基于MidasGen的变截面连梁结构静力弹塑性分析》

《某超高层建筑结构设计中几个关键问题的思考》

《建筑工程设计常见问题汇编 》

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