關于懸挑梁設計幾個問題的思考

摘要：本文分析了懸挑梁設計中存在的問題，重點對如何確定懸挑梁的截面高度和可否特懸挑粱主蔣錨圈干構造柱內兩個方面問題進行探討，提出了設計建議，供大家參考。

關鍵詞：懸挑梁 設計 荷載 抗剪

0 引言

建筑物設計、施工乃至加固領域中，經常可遇到懸挑梁結構。因為懸挑梁在整個結構體系中的特殊性，所以一旦出現質量問題，將對整幢建筑物構成極大的安全隱患。懸挑結構常常處于室外，面對雨水、二氧化碳等的直接侵蝕，且因為用戶的使用原因，荷載也存在一定的不確定性，所以一旦出現裂縫，將極有可能進一步擴大，嚴重的將危及建筑物的安全。懸挑結構設計受力的合理性、設計安全儲備的控制、施工質量的把握、對有質量問題的懸挑梁加固的可行性和針對性都很重要，本文將對這些問題進行深入分析與探討。

1 設計中存在的問題

1.1 設計中的常見做法 懸挑梁的設計一般先假定截面，然后再根據承載能力極限狀態及正常使用極限狀態的要求，分別進行計算和驗算。在工程設計中，設計人員一般依據文獻推薦的懸挑梁截面高度h取梁計算跨度1的1／8～1／6的規定初選截面。當懸挑梁的計算跨度較大，或者由于房屋結構開間較大，作用于懸挑梁自由端處的縱向梁上承受比較重的圍護結構，縱向梁需要比較大的截面高度時，設計人員常有意無意地增大懸挑梁的截面高度，認為梁截面高度的增大，結構可能偏于安全，主要從以下兩個方面考慮：①可以不必作撓度驗算。②符合按極限狀態進行構件承載力設計的原理。梁截面高度的增大，即R的增大。對構件承載力的設計是有益的。但僅僅滿足上述兩上方面要求，認為結構偏于安全，還是不夠的。

1.2 荷載的取值 按建筑結構荷載規范(GB50009-2001)規定，應取活荷載標準值2.5kN/m2～3.5kN/m²，而有的則取1.5kN/m²，從而造成嚴重的設計隱患。

1.3 設計計算失誤 砌體結構中對鋼筋混凝土挑梁的抗傾覆驗算中，挑梁計算傾覆點于墻外邊緣的距離有如下規定，（見《砌體結構設計規范》（GBS0003-2001））應嚴格執行挑梁埋八砌體的長度計算傾覆點到墻外邊緣的距離，挑梁的截面高度。

1.4 抗剪設計的失誤 構造規定，懸臂梁長度大于1.5m時，必須設計置一排彎起鋼筋用以抗剪，如梁端遇有集中荷載時，則須配兩排彎起筋。而現實中挑梁端部常因用戶的需要而在梁端設有240mm厚圍護墻的集中荷載，但設計時卻可能未作考慮，因此容易忽視這個問題，從而造成質量事故。工程上很多懸挑梁質量問題往往就出在剪力不夠這個問題上，而箍筋和彎起鋼筋的配置是否符合要求便成為關鍵。

2 如何確定懸挑梁的截面高度

2.1 設計中的常見做法 懸挑梁的結掏設計。主要包括承載力計算、抗傾覆驗算、撓度驗算和裂縫寬度驗算等幾個方面內容。根據設計經驗，懸挑梁的截面高度取梁計算跨度的1／8～1／6時，通常可不作撓度驗算，但設計過程中，構件的裂縫寬度驗算尚不能忽視。影響懸挑梁截面高度的困素，主要有：①懸挑梁承受的荷重。②懸挑梁的計算跨度。③懸挑梁受拉鋼筋的直徑。為了說明方便，引進兩個參數：荷載跨度比和跨高比。研究表明：對于不同的荷載跨度比和鋼筋直徑，懸挑梁的跨高比有其上限及下限。跨高比的上限，當荷載跨度比值較小時，Eh撓度控制；當荷載跨度比值較大時，由抗彎承載力控制。跨高比的下限，由裂縫寬度控制。為了不作撓度驗算，設計時減小跨高比，增大懸攜梁截面高度，如不滿足裂縫寬度的要求，結構構件將是不安全的。

2.2 設計建議 ①重視正常使用極限狀態下結構構件的裂縫寬度驗算，不宜照搬某些手冊的條款。②選用輕型圍護結構，減少作用于懸挑粱自由端處縱向梁上的荷重。③不宜選用較大開間的結構形式，減少作用于懸挑梁自由端處縱向梁的截面高度。④選用懸挑梁的截面高度，可不作撓度及裂縫寬度驗算，僅需作抗彎及抗剪承載力計算。

3 為了滿足抗傾覆要求，可否將懸挑梁的主筋錨固于構造柱內

3.1 設計中的常見作法 懸挑梁的抗傾覆驗算。是結構構件設計的重要內容之一，《砌體結構設計規范》給出了懸挑梁抗傾覆驗算的設計原則和方法。但在工程設計中，設計人員往往覺得按規范條文進行驗算比較麻煩，想充分發揮構造柱的作用。介紹了這樣的作法，主要理由是，懸挑粱的主筋錨固于構造柱里，構造柱與懸挑梁整體澆筑，節點是可靠的，而且構造柱與墻體之間設置了拉接筋，連接的可靠性有保證。當室外懸挑部分采用現澆結構，室內樓蓋為預制板。懸挑梁的梁頂標高與室內預制板的板底標高相差較大時，懸挑梁埋入砌體的部分不能直通，鋼筋不能全部延伸過去。有的作法是，把挑梁的受拉鋼筋全部彎入構造柱內；還有的作法是，在板縫內通入懸挑梁截面的中部一根受拉鋼筋，其余的受拉鋼筋，因通不過去，則錨入構造柱內。

3.2 原因分析 筆者主要從構造柱的作用進行分析。構造柱不是單獨的受力構件，而是與墻體共同受力的。構造柱的主要作用是增大磚混結構的變形能力，地震前把構造柱作為一種安全儲備構件，在地震發生之際，由于墻體會不同程度地開裂，此時構造柱以其自身的塑性變形消耗地震能量，墻體被約束在自身平面內，墻體、圈梁和構造柱仍能共同承擔豎向壓力和一定的地震作用，從而使結構裂而不倒。如果讓構造柱震前就承擔懸挑梁傳來的彎矩，這將會削弱這類結構的安全儲備，不符合“大震不倒”的抗震設計原則，對結構抗震是不利的。有些工程設計，利用構造柱抗傾覆時，適當加大了構造柱的截面和配筋，但從設計手段上看，設計者很難判斷用于震時安全儲備的多少，對于這一問題，設計人員應慎重對待。

4 結束語

由于懸挑梁在結構中的重要性以及工作狀況的復雜性，因此要求設計必須規范合理，且應注意保證結構具有足夠的安全度。施工時也應嚴格按標準執行，確保達到設計的要求。上述加固方法對懸挑構件進行補強加固，在結構計算中應反映加固部分受力的滯后現象，不能是新舊結構簡單地疊加受力，受力分布也不均勻，因此不可簡單地做疊加計算。在工程檢測中，發現原結構承載力達到一定程度后，加固結構才開始受力，為了使加固后構件更加安全，應適當加大設計的安全儲備。