塑性铰区开洞梁的受力性能与工程应用*

孙立春 林旭川

1.郑州市建筑设计院 450007

2.中国地震局工程力学研究所 哈尔滨150080

引言

随着人们对建筑功能要求越来越多，建筑中的通风、空调、热水以及上下水管道越来越复杂。这些管道通常在梁底穿行，这就增加了楼层的高度，如果设备管线能从梁中穿洞而过，使结构高度和管道高度合二为一［1］，则可以增加使用空间，降低工程造价，获得显著的经济效益，提升建筑空间品质。

在实际工程中，设备管道往往布置在框架梁端紧贴柱根处，而该位置多为塑性铰区，相关标准中对梁在该区域开洞有所限制［2］。因为在该区域增加孔洞，将使梁的有效截面减少，降低梁的承载力和塑性铰区的耗能能力，影响整体结构的抗震安全性和洞口周围的局部稳定性，并带来相应的构造问题。目前针对混凝土开洞梁的研究未能反映出结构的真实受力状态，且理论研究较多，对实际工程应用细节缺乏探讨，若处理不当，易引发工程事故，降低结构的可靠度［3］。

本文以某剪力墙结构高层住宅项目中塑性铰区开洞梁的应用为背景，针对具体加强措施进行了有限元仿真分析，结果表明采取恰当的加强措施后能够保证梁的安全性，并在该项目施工中进行了实际应用，为塑性铰区穿洞梁的应用提供了参考。

1 开洞梁的设计与有限元模型

1.1 原型结构开洞梁构造措施

在某剪力墙结构高层住宅项目中，为控制楼层净高，采用在框架梁塑性铰区进行设备管道穿梁的方案，针对该方案的特殊性，采取了如下加强措施［4］，如图1所示：（1）在开洞梁两侧设置了斜腋，以增强上部弦杆的抗弯抗剪性能；……