连梁通常被添加到结构中以提高其抗侧力能力。它们将两个独立的构件（如剪力墙）连接在一起，以增加整体系统的刚度。连梁通常短而厚，类似于深梁。在混凝土建筑中，连梁尤其以混凝土梁的形式出现，往往是最关键的构件之一。
图1. Fisher, Andrew W., et al. "Response of Heavily Reinforced High-Strength Concrete Coupling Beams." ACI Structural Journal, vol. 114, no. 6, Nov.-Dec. 2017, pp. 1483+. Gale Academic OneFile, link.gale.com/apps/doc/A558752923/AONE?u=anon~dff1dbd&sid=googleScholar&xid=6f6988a6. Accessed 1 Nov. 2022.
连梁在大多数建筑中承担两种作用。首先，连梁将两片剪力墙连接起来，以提高抗弯承载力。若两片剪力墙未经连接，一片墙所受的侧向力不会影响另一片墙，因为它们之间没有典型矩形截面的梁相连。这意味着所施加的力仅作用于一片墙，可能导致该墙独立于另一片墙发生位移。这将显著降低建筑的结构整体性。相比之下，通过将两片墙连接起来，可借助梁系将一片墙所受的力传递至另一片墙，从而减小每片墙所承受的应力。连梁还能将侧向力沿第二片墙的长度方向分布，进一步将拉力沿构件扩散，并提升结构构件的整体抗力。
图2. Yang Liu, Hai Chen, Zi-Xiong Guo & Hong-Song Hu (2020) Seismic performance of subassemblies with composite wall and replaceable steel coupling beam, Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 19:2, 123-137, DOI: 10.1080/13467581.2020.1718679
连梁的第二个作用是在极端应力下充当耗能来源。例如，当发生地震时，建筑必须具备抵抗压力的韧性。为具备韧性，结构不能过于刚性。否则，一旦发生地震，建筑将在墙肢处断裂并倒塌。相比之下，在极端压力下具有适度柔性，意味着结构在压力下更能保持基本的结构整体性。
连梁既能整体上强化建筑设计，又被设计为在建筑遭受极端应力时优先屈服，以保护建筑中更为重要的部分。通过在梁的设计中考虑建筑的运动，结构工程师能够建造出更稳定、更安全的结构。
连梁模型
模型可根据耗能机制按低/高连接比进行划分。由于钢筋配筋率以及主要由跨高比决定的因素，连梁将形成塑性铰机制。下方模型1的连接比较低，l/h >4，可按梁理论进行设计，塑性铰将出现在梁端。下方模型2和模型3的连接比较高，l/h<2，这将导致由剪力引起的不同塑性铰机制。这些模型已在IDEA StatiCa Detail和IDEA StatiCa Member中建模并完成规范校核。
图3. 按连接比和塑性铰发展划分的连梁类型
荷载与拓扑优化
剪力墙可作为高层建筑中抵抗地震或风等侧向荷载的有效结构体系。连接各层独立剪力墙的连梁能够提高建筑的抗侧承载能力并耗散能量。这些动力荷载产生的内力主要为平面内力。主应力揭示了结构中受力最不利的区域，有助于理解正确的钢筋布置方式。拓扑优化采用结构工程师所熟悉的拉压杆方法。
图4.1. 低连接比下的内力与拓扑优化
图4.2. 高连接比下的内力与拓扑优化
塑性铰机制
塑性铰的形成取决于连接比。高连接比的深连梁在梁中部形成剪切塑性铰。另一方面，低连接比的连梁利用梁较低的抗弯刚度，在连梁端部形成塑性铰。
图5. 剪切塑性铰与弯曲塑性铰
奇异性与应力
连梁与剪力墙交接处形成的尖角会产生局部应力峰值，从而使模型结果产生偏差。该峰值由尖锐内凹角处的奇异性引起。问题在于如何在模型中处理这些峰值。点击此处了解更多。
连梁规范校核
按规范进行规范校核是分析流程的核心部分。让我们通过使用IDEA StatiCa Detail和 IDEA StatiCa Member，来研究混凝土连梁和混合连梁的计算结果。
连梁——低连接比
由于构造相对简单、施工方便，普通钢筋混凝土连梁是建筑设计中应用最为广泛的连梁类型。在低地震风险地区，普通钢筋混凝土连梁有时在平板建筑中被设计得比所连接的剪力墙更宽。然而，普通钢筋混凝土连梁在高循环剪应力下耗能能力较差，其滞回响应中存在明显的"捏缩"现象。即使采用密间距横向钢筋构造，这类连梁也难以避免斜向剪切破坏和滑移剪切破坏。
图6. 受压主应力
图7. 钢筋应力
图8. 钢筋锚固粘结应力
图9. 裂缝发展与方向
图10. 非线性挠度
连梁——高连接比
斜向配筋混凝土连梁被公认为提供延性性能和优异耗能能力的最有效钢筋混凝土连梁类型，尤其当跨高比小于2时。尽管斜向配筋连梁表现出优异的刚度和高延性耗能能力，但一些施工性问题限制了其应用。
图11. 受压主应力
图12. 钢筋应力
图13. 钢筋锚固粘结应力
图14. 裂缝发展与方向
图15. 非线性挠度
混合连梁
连梁在地震后一旦受损，修复工作既困难又耗时。近年来，多位研究人员开发了多种可更换连梁，可在震后进行修复。可更换连梁的一个主要关注点是提高其自复位能力，以减小结构的残余位移。
图16. 混合连梁模型
图17. 等效应力
图18. 第一阶线性屈曲模态
图19. 第二阶线性屈曲模态
图20. GMNIA与变形形态
结论
业界采用的每种连梁类型都有其各自的优点和局限性。然而，没有任何一种连梁类型适用于建筑设计中的所有情况。当梁的剪应力较低且梁由弯曲控制时，普通钢筋混凝土连梁通常是最可行、最经济的选择。当连梁的跨高比较小时，预期将产生较高的剪应力。在为具体项目选择合适的连梁类型时，应牢记这些连梁类型的局限性及相关锚固长度要求。与往常一样，设计人员应尽可能考虑施工团队的意见，因为许多承包商对各种方法会有不同的看法。
