大懸挑樓面的幾種做法探討

陳光　劉亞南

摘 要：本文通過工程實(shí)例從大懸挑樓面設(shè)計(jì)理念、工程概況、設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)方案、施工要求和實(shí)施效果六個(gè)方面對(duì)大懸挑樓面設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后大懸挑樓面設(shè)計(jì)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：大懸挑樓面；荷載；建設(shè)；預(yù)應(yīng)力；作用；情況

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，對(duì)于建筑的美觀，精致，舒適性要求越來高。某些情況下，常常采取有退有進(jìn)的處理方法提高立面線條流暢程度，增加立面層次感。這種情況下，常常需要結(jié)構(gòu)樓面作出較大懸挑達(dá)8m～15m，常規(guī)砼梁高度為懸挑長度的1/3～1/5，如果懸挑9m，則梁高為1.6m，加上保溫等，厚度能達(dá)到1.8m～2m。建筑上顯得非常笨重，嚴(yán)重影響美觀。因?yàn)闃敲妫捎娩摻Y(jié)構(gòu)懸挑梁，亦需采用鋼筋砼樓板才能有較好的舒適性，但是鋼結(jié)構(gòu)梁與砼連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)較為困難，且鋼結(jié)構(gòu)耐久性，舒適性等性能較鋼筋砼差，故而砼樓面是較好的選擇。為了滿足建筑對(duì)美觀的要求，常常梁高限制在跨度的1/10左右，這甚至超過了一般鋼結(jié)構(gòu)梁1/5～1/8挑出長度的標(biāo)準(zhǔn)。

相對(duì)而言，屋面大懸挑相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹奢d小（常見屋面：輕鋼屋面板，靜荷載0.4kN/㎡，活荷載 0.5kN/㎡），而且因?yàn)槭琼攲樱Y(jié)構(gòu)高度通常并無嚴(yán)格限制，一般可以用網(wǎng)架，桁架，大型H型鋼梁等實(shí)現(xiàn)，梁高達(dá)到懸挑長度的1/5～1/8較容易實(shí)現(xiàn)。為了給從事設(shè)計(jì)的工程師提供參考，在這里結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行探討。

1 大懸挑樓面設(shè)計(jì)理念

樓面大懸挑，以一般公共場(chǎng)所樓面（活荷載3.5kN/㎡，砼樓板厚度120，自重3.0kN/㎡）為例，柱距9m，挑出長度9.80m，為減輕自重，降低樓板厚度，需設(shè)置次梁，將樓板分割為較小跨度。先采用普通鋼筋砼梁，采用PKPM系列軟件，梁截面取600×800進(jìn)行試算。用PKPM系列軟件試算，結(jié)果如圖1所示。

由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，由于挑出長度比較大，截面高度受限，普通砼梁已經(jīng)無法滿足設(shè)計(jì)要求。因此需要采用預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁。預(yù)應(yīng)力混凝土梁具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁的受拉區(qū)因提前預(yù)壓，在加荷載時(shí)會(huì)抵消拉應(yīng)力，使構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度得以提高。（2）施加預(yù)應(yīng)力時(shí)構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)反拱，這樣在施加荷載的時(shí)候會(huì)減小撓度，這樣就能適用于更大的跨度。（3）預(yù)加壓力可大幅度提高梁體的抗裂性，并增加梁的耐久性；（4）混凝土全截面受壓，充分發(fā)揮混凝土抗壓性能的優(yōu)勢(shì)，提高梁的剛性。

2 工程概況

本工程名稱為遼寧省第十二屆全運(yùn)會(huì)文化場(chǎng)館，項(xiàng)目處于沈陽市渾南新城內(nèi)，位于城市的三環(huán)路以外，在全運(yùn)北路和全運(yùn)路之間。工程總建筑面積約80000㎡，其中B區(qū)為九層塔樓，其余為主體為四層。結(jié)構(gòu)類型采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)。層高均為4.5m，為平屋面。本次僅討論普遍存在的A～B交1～3軸的大懸挑樓面。柱距9m，挑出長度9.80m。

3 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。

抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組；場(chǎng)地類別為II類，水平地震影響系數(shù)為0.08，特征周期值為0.35s，為抗震一般地段。

抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類（乙類）

基本風(fēng)壓：0.55kN/㎡，十年一遇風(fēng)壓：0.40kN/㎡（僅用于舒適度計(jì)算），地面粗糙度：B類，基本雪壓：0.50kN/㎡。

4 設(shè)計(jì)方案

對(duì)于大懸挑樓面，本文提出三種設(shè)計(jì)方案以供參考：

（1）三根與柱相連的主梁做預(yù)應(yīng)力懸挑梁，其余次梁做普通混凝土梁，樓板厚度可取100mm～150mm，平面布置如圖2所示。

（2）與柱相連的主梁及次梁均做預(yù)應(yīng)力懸挑梁，樓板厚度可取100mm～ 150mm，平面布置如圖3所示。

（3）大懸挑部分采用鋼格板等輕質(zhì)樓板時(shí)，減小梁截面至250mm× 800mm，極大的的減輕自重，并且樓面改為不上人。這時(shí)，則可以不使用預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，直接采用普通混凝土梁，經(jīng)試算，尺寸可以做到（挑出長度7m～10m），平面布置如圖4所示。

以上三種方案各有優(yōu)劣，方案一的優(yōu)勢(shì)為：只有主梁采用預(yù)應(yīng)力砼梁，計(jì)算模型簡單，傳力途徑明確，次應(yīng)力小，沒有相對(duì)薄弱環(huán)節(jié)。缺點(diǎn)為主梁受力較大，配筋較大，節(jié)點(diǎn)處梁縱筋，預(yù)應(yīng)力筋，柱子縱筋相互干擾，施工較難處理；方案二優(yōu)勢(shì)為：應(yīng)力較為分散，受力相對(duì)均勻，單根梁所配鋼筋較小，施工相對(duì)方便。缺點(diǎn)是傳力方式不明確，對(duì)另一個(gè)方向主梁來說，存在次應(yīng)力，不容易計(jì)算準(zhǔn)確；且另一個(gè)方向主梁相對(duì)為薄弱環(huán)節(jié)；方案三優(yōu)勢(shì)為設(shè)計(jì)施工都較為簡便，缺點(diǎn)為影響建筑功能，需要建筑師配合調(diào)整。

5 施工要求

預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力為0.75Fptk。待混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于36N/mm2時(shí)方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉前不得拆除底模。預(yù)應(yīng)力采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，灌漿材料：水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比不大于0.45，并摻入水泥用量8%的EPS-P灌漿劑，水泥漿強(qiáng)度不得低于30MPa。后澆封錨混凝土采用微膨脹細(xì)石混凝土，強(qiáng)度不低于C40。當(dāng)鋼筋與波紋管發(fā)生沖突時(shí)，可調(diào)整鋼筋位置，盡量保證預(yù)應(yīng)力筋位置。柱筋應(yīng)預(yù)先排列以便預(yù)應(yīng)力波紋管穿過柱子。在進(jìn)行電氣焊時(shí)嚴(yán)禁傷及波紋管及預(yù)應(yīng)力筋。錨固端墊板采用Q345C材質(zhì)，200mm×200mm×30mm尺寸。預(yù)應(yīng)力梁均采用C40細(xì)石砼。

6 實(shí)施效果

以上幾種方案，實(shí)際中均有實(shí)施。最終均實(shí)現(xiàn)了建筑立面效果。相對(duì)而言，施加預(yù)應(yīng)力的，結(jié)構(gòu)較為舒展，撓度很小，后期做外飾面時(shí)，較為容易調(diào)平。不施加預(yù)應(yīng)力的，因?yàn)閾隙容^大，外飾面碰到了不少困難。

綜上所述，以上三種大懸挑樓面設(shè)計(jì)方案在實(shí)際中，均實(shí)現(xiàn)了較薄的結(jié)構(gòu)厚度，體現(xiàn)了建筑立面效果。但是，在實(shí)施中各自面臨不同的難點(diǎn)：

（1）輕質(zhì)樓板方案需要建筑修改設(shè)計(jì)方案，并部分影響樓面功能，并且實(shí)際監(jiān)測(cè)中，撓度達(dá)到30mm，相對(duì)撓度較大，只能在對(duì)樓面功能要求不高的情況下使用。

（2）只有主梁做成預(yù)應(yīng)力的方案，由于主梁配筋較大，當(dāng)懸挑長度超過9m時(shí)，主梁配筋不可接受。因此適用不超過9m的大懸挑。實(shí)際撓度檢測(cè)，施加預(yù)應(yīng)力后，可反拱20mm，基本抵消了靜荷載下的撓度。

3主次梁全部預(yù)應(yīng)力的，受力較為均勻，可接受懸挑長度達(dá)11m。但是若內(nèi)部平衡結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，會(huì)造成計(jì)算困難，構(gòu)造不好處理。內(nèi)部結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，懸挑長度較大時(shí)，可優(yōu)先選用此方案。

參考文獻(xiàn)

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