连梁刚度折减，您的理解和操作正确吗？

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  工程实践中，连梁刚度折减是个老生常谈的问题。然而，对于为什么要进行折减、如何折减等问题，无论是研究工作者，还是工程技术人员均未进行深究，工程的实际操作往往是直接进行折减，然后用于结构分析与设计。这样的操作，正确吗？本文将和您一起细细探究！

1、 刚度折减为哪般？

关于连梁刚度折减这件事，要想弄个清楚明白，首先要弄清楚连梁刚度“为什么要折减”以及“为什么可以折减”，这两个问题。前一个问题讲的是折减的目的，后一个问题说的是折减的依据或条件，以下将分别说明。

1.1 为什么需要折减

抗震墙是抗震墙结构、框架-抗震墙结构等含墙结构的主要抗侧力构件，一般地，抗震墙的合理布置是这类结构具有良好的整体抗震性能的基础。

通常，规范关于抗震墙布置的规定，除要求遵循对称、均匀、连续等原则外，对长度很大的抗震墙，还会要求设置弱连梁或跨高比不小于6的连梁将其分成若干长度较为均匀、高宽比不宜小于3、以弯曲变形为主的墙段（GB 50011-2010第6.1.9条）。

   

   

图1 较长抗震墙的组成示意图（来源：GB 50011-2010）    

图2 墙段的抗剪能力与抗剪需求示意图

如图1所示，为抗震规范GB 50011-2010第6.1.9条条文说明给出的较长抗震墙组成示意图。因此，对于含墙类结构，要特别注意“墙段”的概念，按现行规范设计时，墙段的类型大约包括三类，即小开口墙段、联肢墙段和单肢墙段。

一般来说，墙段的整体刚度往往决定了其分配的地震剪力大小，即抗剪需求。按照能力与需求匹配的原则，结构设计时需要为该墙段配置的抗剪能力不应小于抗剪需求（图2），即

 

另一方面，对于联肢墙，从抗震概念角度，通常希望连梁先于墙肢进入屈服状态，即希望连梁作为第一道抗震防线，要先于墙肢，进入屈服状态。

为了实现“先连梁、后墙肢”的屈服机制，在进行连梁和墙肢截面设计（即能力配置）时，就要有意识地控制连梁和墙肢的抗震能力与需求的比值CDR（Capacity Demand Ratio），使连梁的CDR和墙肢的CDR形成差异化和梯次化，并满足

 

为此，工程的习惯做法是将首先进入屈服状态的连梁刚度进行折减，这样，在大致相当的外荷载（即墙段抗震需求）作用下，连梁和墙肢的内力会进行重新分配，与按实际刚度分析结果（杆件截面的实际抗震需求）相比，连梁分配的内力会明显减小，同时墙肢分配的内力会有所增大，按此内力结果进行相应杆件的强度配置，基本可以实现（2）式的要求。

因此，连梁刚度折减，是抗震墙段、核心筒等赘余度较少的抗侧力构件，实现多道防线的必要与可靠的技术手段。

1.2 为什么可以折减

连梁刚度为什么可以在小震状态下进行折减？这样是不是意味着允许连梁在小震状态下进入屈服或破状态？这与规范的三水准设防目标是否矛盾吗？

其实，规范的三水准目标中的“小震不坏”，旨重点在于整体建筑或结构的使用功能保持上，也就是“主体结构不受损坏或不需修理可继续使用”。为此，规范3.6.1条要求应进行小震下的变形验算和截面承载力验算，验算时可假定结构处于弹性状态。这其中的“不需修理”与“可假定”等字样，已经表明，小震时结构并非完全处于弹性状态，其中的少数次要抗震构件是允许进入屈服状态的（详见：CECS-KZ∣编修者说之一：抗震规范的总纲，你理解正确吗？）。

因此，连梁刚度折减，具有合理的技术依据。

2 、 何时折减？

由前述分析可知，连梁刚度折减的目的在于实现抗震墙、核心筒等抗侧力构件的多道防线。连梁刚度折减之后的用途，主要是构件的内力计算；而计算构件地震内力的目的是为了截面抗震验算，属于构件强度要求。

因此，连梁刚度折减，在本质上，属于构件（连梁、墙肢）强度控制的一种手段。逻辑上，规范中属于强度（承载力）控制的相关要求，比如内力计算、楼层承载力突变评价等，均可采用连梁刚度折减的计算结果。

另一方面，GB 50011中的抗震验算，除了5.4节的截面抗震承载力验算外，还包括5.5节的抗震变形验算，为此，结构分析时还需要进行位移和变形计算。计算位移是为了控制结构整体刚度，属于整体刚度要求,按抗震规范第5.5.1条规定，混凝土构件可采用弹性刚度，即刚度不折减。因此，对于属于刚度控制的相关规定，比如弹性变形验算、平面扭转规则性判断、竖向刚度规则性判断等，均可采用连梁刚度不折减的计算结果执行。

总之，连梁刚度何时减，主要取决于规范的控制对象和目的，构件层面的承载力（强度）控制时宜折减，结构整体层面的刚度控制时不应折减。

3 、 如何折减？

如前所述，连梁刚度折与不折，主要看控制的对象和目的，因此，在进行相关规定的执行时，要特别注意以下几个问题。：

（1）注意地震作用取值的差异：

1） 采用不折减的连梁刚度计算位移时，地震作用亦应按不折减的刚度计算；

2）内力计算时，连梁的地震内力可按折减的刚度计算，同时应采用周期折减或地震作用放大系数的方法，使结构的总地震作用与连梁不折减时相当。也就是连梁地震内力减小的同时要放大墙肢或框架等其他构件的地震内力，保证结构的总地震作用不折减，从而保证结构安全。

（2）关于建筑结构规则性判断：严格意义上，平面扭转规则性和竖向刚度规则性应采用连梁刚度不折减的计算结果进行判断。

（3）关于连梁剪压比超限的设计对策：当连梁刚度折减后，仍存在剪压比超限时，应根据超限的数量和程度采取如下措施：

1）多数（30%以上）连梁剪压比超限，且超限程度较大，往往是由于连梁刚度相对偏大，分配的地震内力过大所致，此时，应调整结构布局，增加墙肢的相对刚度，比如减小连梁截面高度、变单连梁为双连梁或多连梁、增加墙肢数量等。

2）仅部分（30%以内）连梁剪压比超限，且超限程度不大，可采用双连梁或多连梁作局部调整，也可按剪压比限值对应的剪力和弯矩进行连梁设计，但抗震墙的墙肢及其他连梁的内力应相应调整。