淺議懸挑框架梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計

趙永?！≮w煒鵬

【摘要】對建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計懸挑梁端部設(shè)構(gòu)造柱，使構(gòu)造柱與懸挑梁剛性連接，形成超靜定剛架，改善懸挑結(jié)構(gòu)的受力性能，降低懸挑梁的截面尺寸，增加懸挑梁跨度，滿足建筑功能要求。

【關(guān)鍵詞】框架；懸挑梁；根部彎矩；結(jié)構(gòu)措施.

【Abstract】The structure of cantilever beam end column in seismic design，The structural column connection with cantilever beam rigidity，The formation of statically indeterminate frame，To improve the mechanical properties of the structure of cantilever，Reduce the section size of the cantilever beam，The increase of cantilever beam span，To meet the functional requirements of the construction。

【Key words】Frame；Cantilever；Root bending moment；Structure measure

1. 在工程建筑設(shè)計中，建筑設(shè)計工程師有時為了立面的造型效果和使用功能考慮，常采用懸挑設(shè)計的方案，且懸挑跨度都很大

懸挑梁截面尺寸偏大，降低了建筑層高，既影響使用，又影響建筑美觀。如果懸挑梁截面尺寸偏小，將給結(jié)構(gòu)配筋計算及構(gòu)造帶來許多不利因素，如何解決這一矛盾，是結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的一個難題。在框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，經(jīng)常在懸挑梁端部設(shè)置構(gòu)造柱，實際在結(jié)構(gòu)計算中往往不考慮該構(gòu)造柱的作用，該構(gòu)造柱的作用就可能沒有完全發(fā)揮作用；在此考慮該構(gòu)造柱的作用，將使結(jié)構(gòu)懸挑端形成不規(guī)則框架，可以大大縮小懸挑梁的截面尺寸，最大程度滿足使用。

2.例：

某辦公樓工程結(jié)構(gòu)設(shè)計就遇到了大荷載，大懸挑的情況， 辦公樓按七度抗震設(shè)防，框架抗震等級為二級，從建筑凈空高度和設(shè)備管線水平布置考慮，懸挑梁截面不允許太大，否則挑梁根部截面彎矩及剪力過大。在工程設(shè)計中采用懸挑梁端頭設(shè)構(gòu)造柱的方法，豎向剛接各層的挑梁，與主體結(jié)構(gòu)形成整體，以較小的截面滿足建筑設(shè)計需要。以下為懸挑梁優(yōu)化設(shè)計過程：取其中一榀框架梁計算簡圖如<圖1>，荷載分布圖如<圖2>，下面分別對兩種情況進(jìn)行計算：1>挑梁端部無構(gòu)造柱的情況，2>挑梁端部有構(gòu)造柱的情況. 構(gòu)造柱截面為300x300mm，兩種情況采用空間計算軟件SATWE計算的懸挑梁根部的局部內(nèi)力見表1. 而從表1數(shù)據(jù)可知，端部加構(gòu)造柱后， 懸挑梁根部彎矩急劇降低，挑梁剪力將重新分配，變化很大，但三層總和的剪力基本很接近，同時彎矩的變化也很大，端部加柱后，由于端部柱的抗彎能力，梁根部的彎矩峰值將變小，分配到端頭的彎矩相應(yīng)增大，根部彎矩與端頭彎矩越平緩，說明梁的截面利用越合理，同時懸挑部分由于構(gòu)造柱和懸挑梁剛性連接，使得原為靜定結(jié)構(gòu)的懸挑梁和構(gòu)造柱形成超靜定的剛架體系，共同工作，形成一個整體穩(wěn)定、協(xié)同作用的工作格局，即構(gòu)造柱承擔(dān)了一部分彎矩，從而迅速降低懸挑梁的彎矩，而構(gòu)造柱只能降低懸挑梁根部彎矩，懸挑部分的豎向荷載仍由懸挑梁根部的剪力承擔(dān)，如果按本工程采用第一種情況挑梁端部無構(gòu)造柱設(shè)計，挑梁根部將嚴(yán)重超筋，梁高偏小， 將需要增加梁高。通過采用第二種情況挑梁端部設(shè)柱，滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，無需增大梁高。

3. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)的對比分析，有以下體會及要求：

（1）在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分認(rèn)識到，采用構(gòu)造柱和懸挑梁剛性連接的方法，只是使原為靜定結(jié)構(gòu)體系獨立工作的各層懸挑梁通過構(gòu)造柱組成超靜定體系共同工作，從而降低懸挑梁根部的總彎矩，而整個懸挑部分的豎向荷載仍由各層懸挑梁根部的剪力共同承擔(dān)，總剪力不會降低，在截面設(shè)計時應(yīng)注意懸挑梁根部的抗剪驗算。

（2）設(shè)計時端部構(gòu)造柱應(yīng)按框架柱要求進(jìn)行設(shè)計，懸挑梁除按框架梁要求外，還應(yīng)滿足懸挑梁的構(gòu)造措施要求，全跨箍筋加密處理，根部設(shè)置鴨筋以防剪切破壞。

（3）在挑梁設(shè)計不落地的端柱，可以使各層挑梁具有共同工作的特性，形成一個穩(wěn)定的工作機制，提高了結(jié)構(gòu)的可靠度及抗震性能，即采用構(gòu)造柱和懸挑梁剛性連接的方法，可以有效的降低懸挑梁的根部彎矩，減小懸挑梁的截面尺寸，滿足了建筑對大跨度懸挑結(jié)構(gòu)的要求。

（4）挑梁設(shè)置端部構(gòu)造柱，可以減小挑梁根部的彎矩，使挑梁截面合理的利用， 但端部構(gòu)造柱和懸挑梁的構(gòu)造必須符合抗震規(guī)范對框架梁，柱構(gòu)造的設(shè)計規(guī)定，梁柱連接的節(jié)點設(shè)計，應(yīng)滿足抗震規(guī)范對節(jié)點的構(gòu)造措施要求。

（5）為保證各層挑梁的共同工作，本工程在施工時，底撐模不能先拆，待各層梁柱的混凝土達(dá)到設(shè)計強度后，方可拆除。

（6）考慮混凝土溫度應(yīng)力及徐變的影響，本工程在設(shè)計中，以每兩層為一組，中間取消一層端柱。

參考文獻(xiàn)

[1] 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 （GB50011-2010）.

[2] 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施.（2009年版）.

[文章編號]1619-2737（2016）03-18-100

[作者簡介] 趙永福（1966-），男，職稱；高級工程師，2002年重慶大學(xué)本科畢業(yè)，現(xiàn)從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。