钢筋混凝土大悬挑结构的设计与分析

钢筋混凝土大悬挑结构的设计与分析

摘要：近年来，随着我国建筑行业的迅猛发展，现浇钢筋混凝土悬挑结构在工业与民用建筑中应用十分广泛，由于多种原因，钢筋混凝土悬挑结构质量事故在工程中屡见不鲜。阳台、雨篷、挑檐等悬挑结构的倒塌事故不断发生,据不完全统计,至今已倒塌了80余起，对人民的生命财产造成巨大的损失。通过研究发现此类结构破坏主要表现为沿悬臂梁板或根部断裂坍塌、整体倾覆坍塌、悬挑构件下砌体局部受压破坏等形式。造成钢筋混凝土悬挑构件塌落事故的主要原因，一是设计疏忽错误，二是施工质量低劣。因此，工程施工技术人员应对钢筋混凝土结构施工质量引起高度重视，研究其成因和防治措施，以降低此类事故在工程中的发生。

关键词：钢筋混凝土、事故、质量

造成钢筋混凝土悬挑结构破坏具体分析主要是：稳定力矩小于倾覆力矩；模板支撑方案不当；结构截面高度不符合要求；受力钢筋错位、变形；施工超载；混凝土强度过低；模板支撑拆除过早；后增加悬挑结构植筋质量差；悬挑构件下部砌体质量差。

1、稳定力矩小于倾覆力矩

悬挑结构是靠压重或外加拉力来保持稳定，要求抗倾覆的安全因素不小于1.5，若稳定力矩小于倾覆力矩时，必然失稳，倾覆坍塌。

如果设计是利用梁上部砌体或采用加长挑檐的搁置长度来增加抗倾覆荷载，在雨棚梁上部砌体未砌筑前或屋面构造层未做完前拆除模板支撑，则会导致悬挑结构的倾覆。因此，施工技术人员必须搞清设计是采取什么措施来保证悬挑结构抗倾覆荷载的。在施工过程中当设计上采取的措施未施工前，不得拆除悬挑结构的模板支撑系统。

2、模板支撑方案不当

悬挑结构根部受力最大。当混凝土浇筑后，尚未达到足够强度时，模板支撑产生沉降，根部混凝土随即开裂，拆模后将从根部产生断裂坍塌；若悬挑结构为变截面时，施工时将模板做成等截面外形，而造成根部断面减小，拆模后也会造成断塌事故。因此技术人员要根据现场实际情况，选择合适的模板支撑方案，保证在施工过程中模板不变形、不沉降。

3、结构截面高度不符合要求

悬挑板根部是最容易出现事故的截面，若悬挑板根部的混凝土截面削弱过多，必将大大降低其承载力，造成悬挑板断裂倾覆。导致悬挑板截面高度减小的一个原因是：由于雨棚梁（或圈梁）和悬挑板的底面不在一个标高上，安装模板时，很容易将雨棚梁（或圈梁）的侧模嵌入板中，使悬挑板根部的混凝土截面变

小。因此，在施工过程前，技术人员应提前对工人下技术交底，防止上述现象发生。若悬挑板截面高度超过设计尺寸，而上部受力筋位置不变的情况下，同样导致受压区相对过小或受力钢筋变形过大而结构倾覆。因此技术人员在支模时一定要核查截面尺寸及底模板标高，浇筑混凝土时严格控制截面厚度，防止构件断裂发生。

4、钢筋错位、变形

悬挑结构根部负弯矩最大，主筋应配在梁板的上部。若施工时将钢筋放在下部，或被踩踏向下变形过大，或锚固长度不够，有的预置悬挑构件在制作时未标明上下面，安装时把本该置于上部的钢筋改到了下部，使钢筋位于构件的受压区，起不到受拉的作用。在负弯矩作用下，必然导致悬挑板断裂而倒塌。因此，技术人员应加强对工人进场前培训和技术交底工作。并采用合适的工作流程，避免不同工种交叉作业的影响。在钢筋绑扎时一定要保证受力钢筋位于构件的上部，并且采用钢筋混凝土垫块或钢筋马镫等办法来控制钢筋的位置。浇筑混凝土前应仔细检查，发现钢筋位置下移应及时纠正。浇筑混凝土时，应设操作通道，严禁施工人员直接踩踏钢筋，致使钢筋下移。并安排专人旁站检查，发现钢筋位移及时整改。

5、施工超载

悬挑结构的固端弯矩与作用荷载成正比。施工时，在悬挑结构上堆放重物，将使作用荷载增加，模板随之下沉，在悬挑构件根部出现裂缝，最终导致悬挑结构倾覆而坍塌。尤其是当由根部向外浇筑混凝土时，随着荷载增加，模板变形，也极容易在根部产生裂缝，导致拆模后断裂。因此，在施工过程中，一定要向工人进行技术交底，严禁在悬挑构件上堆放重物。

6、混凝土强度过低

悬挑结构在施工中因混凝土供应商配合比不当或施工中使用不合格材料、配合比不当、任意加水、振捣不密实等原因，造成混凝土强度不能满足设计要求或因设计失误等，致使拆模后构件下部受压区承载力不能满足要求，从而受压区混凝土压碎造成结构倾覆。因此，应加强材料管理，检验（试验及各项指标）合格方可投入使用。如水泥、钢筋须有出厂合格证，砂子、石子含泥量等。

7、模板支撑拆除过早

混凝土强度的增长与时间和温度有着直接关系，有时施工人员为赶抢工期或加快模板周转，常常在混凝土强度还没有达到要求时就提前拆除模板和支撑，从而导致结构倾覆破坏。因此，可靠的模板和支撑对于防止悬挑结构倾覆倒塌具有十分重要的意义。为了防止悬挑结构事故的发生，施工规范对悬挑结构拆模强度有明确规定，无论悬挑长度多少，底模拆除时强度必须满足设计要求！并且留置

同条件养护试件，由具有相应资质的试验室出具报告作为拆除底模的依据。

8、后增加悬挑结构植筋质量差

悬挑结构通常宜采用整浇的施工方法，因初步设计不完善或施工失误等原因需后增加悬挑结构等情况，通常采用植筋法。常因植筋深度不足，植筋位置偏差过大，植筋胶质量差，固化时间不足等原因导致拆模后下垂或沿构件根部整体断裂倾覆。对于悬挑构件植筋深度、植筋胶级别、固化时间等应符合《混凝土结构后锚固技术规程》中的规定。严格控制植筋质量，经拉拔试验合格后方可进行下一部施工。因此，设计人员和施工人员应对图纸进行严格的复核和审查，避免悬挑结构二次施工，发现图纸的缺陷应做到及时沟通，谦虚请教。避免造成不必要的人力和资源的消耗。

9、悬挑结构下部砌体质量差

因悬挑结构下部砌体强度不足而造成悬挑结构倾覆倒塌的一种情况是砌体质量差，砂浆强度低，这种情况只能通过提高砌筑质量和砂浆强度来保证。另一种情况是工期紧，不考虑技术间歇时间，盲目的抢工期，在砌筑砂浆强度未达到要求时就进行支模，扎钢筋和混凝土浇筑工作。施工中，常因模板支撑系统不牢固，造成悬挑构件及上部工人同下部砌体一同倾覆。因此，施工技术人员应严格控制砌筑质量，并且留有充足的间歇时间，待砌体砂浆达到设计要求后，才能进行悬挑结构的施工。因特殊情况必须加快施工进度时，可采取提高砂浆强度等级的办法缩短技术间歇时间。

钢筋混凝土悬挑构件是一种敏感性构件，浇筑完毕后应严格执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》，其中对混凝土后期养护有明确规定：混凝土应在12h 以内对混凝土加以覆盖并保湿养护，对于采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥养护时间不应少于7d，对于掺有外加剂的混凝土不得养护时间不应少于14d，温度低于5℃时不得浇水养护。冬期施工对混凝土悬挑构件应加强保温工作，受冻后将影响结构质量，受冻严重须进行返工处理。因此，施工技术人员应严格按施工规范执行，对于悬挑构件应派专人重点养护。悬挑结构(如：雨棚、阳台等)与我们的生活紧密相关，悬挑结构破坏通常是脆性的、不可预见的，为解决和避免悬挑结构事故的发生, 在设计中要做好强度、抗倾覆及挠度验算。同时，施工过程中必须严格控制质量。悬挑构件拆模后上部不应堆积材料，不应任意开凿洞口。

参考文献：

[1]张从实，王凤安，谈“悬挑结构”的施工[J]，河北水利水电技术，1994，（1）：53-55

[2]张耐红，悬挑结构质量事故分析与加固处理对策[J]，结构设计与研究应用，2005，（1）：45-46