悬挑梁的设计要点及事故处理对策

悬挑梁的设计要点及事故处理对策在建筑物设计、施工乃至加固领域中，经常可遇到悬挑梁结构；因为悬挑梁在整个结构体系中的受力的特殊性，所以一旦出现质量问题，将对整幢建筑物形成极大的不安全因素。

悬挑结构常常处于室外，面对雨水、二氧化碳直接侵蚀，且其上因为用户的使用原因，荷载也存在一定的不确定性，所以一旦出现裂缝，将极有可能进一步扩展，严重的将危及建筑物的安全。

悬挑结构设计受力的合理性、设计安全储备的控制、施工质量的把握、对有质量问题的悬挑梁加固的可行性和针对性都很重要，本文将对上述问题进行深入分析与探讨。

２设计中的问题２．１荷载的取值按建筑结构荷载规范（ＧＢ５０００９－２００１）规定，应取活荷载标准值２．５ｋＮ／ｍ２∽３．５ｋＮ／ｍ２，而有的则取１．５ｋＮ／ｍ２，从而造成严重的设计隐患。

２．２设计计算失误（１）砌体结构中对钢筋混凝土挑梁的抗倾覆验算中，挑梁计算倾覆点于墙外边缘的距离有如下规定，（见《砌体结构设计规范》（ＧＢ５０００３－２００１）应严格执行：①当ｌ１≥２．２ｈｂ，时ｘ０可近似取ｘ０＝０．３ｈｂ，且不大于０．１３ｌ１；②当ｌ１＜２．２ｈｂ，ｘ０＝０．１３ｈｂ。

式中ｌ１——挑梁埋入砌体的长度（ｍｍ）；ｘ０——计算倾覆点到墙外边缘的距离（ｍｍ）ｈｂ——挑梁的截面高度（ｍｍ）因此，在计算外悬挑长度ｌ０时，应该是：ｌ０＝ｌ＋０．３ｈｂ。

但有些设计却直接采用ｌ０＝ｌ，这样设计控制弯矩将严重偏小。

２．３抗剪设计的失误构造规定，悬臂梁长度大于１．５ｍ时，必须设计置一排弯起钢筋用以抗剪，如梁端遇有集中荷载时，则须配两排弯起筋。

而现实中挑梁端部常因用户的需要而在梁端设有２４０ｍｍ厚围护墙的集中荷载，但设计时却可能未作考虑，因此容易忽视这个问题，从而造成质量事故。

工程上很多悬挑梁质量问题往往就出在剪力不够这个问题上，而箍筋和弯起钢筋的配置是否符合要求便成为关键。

３施工中的问题关于施工的问题，主要分为两个方面：３．１钢筋布置不当因为现场工人操作时容易将悬挑梁的负钢筋踩踏下去，造成梁板计算控制截面的有效高度ｈ０减小；此外，还有钢筋位置配反的情况，此种情况更加危险，拆模时就可能坍塌。

３．２混凝土强度不够及尺寸不足这种情况亦是工程中易发生的问题，强度的不足意味着受压区面积增大而受拉主筋ｈＯ减小，主筋拉应力增大，拆模后会有较大变形及裂缝产生，从而形成日后隐患。

３．３其它原因在施工过程中钢筋的少配或误配，材料使用不当或失误（例如随意用光圆钢筋代替变形钢筋、使用劣质水泥、未经设计或验算随便套用其它混凝土配合比等），都将影响构件的质量。

４对质量问题的处理方法对于存在质量问题的悬挑梁，其加固方法有很多种，下面对工程中行之有效的几种方法加以探讨与分析。

４．１粘钢加固法４．１．１粘钢加固的特点粘钢法即采用环氧树脂建筑结构胶对原挑梁进行体外配筋，即外粘钢加固，此种方法为近年来高速发展的一项新兴技术，特点是针对性极为明确，方便适用，且现场施工简单，对原结构的损伤和扰动很小，几乎不增加原结构体积，如图１所示。

而其缺点是粘贴钢板的应力滞后现象，由于悬臂梁加固一般是在不卸载的情况下进行施工的，原梁中的钢筋中已有一定的应力存在，而所粘贴的钢板仅在后加荷载作用下才产生应力。

４．１．２粘钢加固的计算承载力计算：ｆｃｍｂｘ＝ｆｙＡｓ＋ｆａｙＡａ－ｆｙ／Ａｓ／……（１）Ｍｕ＝ｆｃｍｂｘ（ｈ０１－ｘ／２）＋ｆｙ／Ａｓ／（ｈ０１－αｓ／）…（２）ｆａｙ为加固钢板抗拉强度设计值；Ａａ为加固钢板截面面积；Ａｓ、ｆｙ分别为原梁纵向受拉钢筋的截面面积和抗拉强度设计值；ｆｙ／、Ａｓ／分别为原梁纵向受压钢筋的截面面积和抗拉强度设计值；αｓ／为原梁纵向受压钢筋的保护层厚度。

４．１．３锚固粘结长度计算锚固粘结长度Ｌ１是指原梁在不需要加固的截面以外粘贴钢板延伸长度。

Ｌ１≥２ｆａｙｔａ／ｆｃｖ………………………（３）ｔａ为受拉加固钢板厚度；ｆｃｖ为被粘混凝土抗剪强度的设计值。

若钢板粘结长度无法满足式（３）的要求时，可在钢板的端部锚固区粘结Ｕ形箍板，也可以钢板端锚固区增设膨胀螺栓的办法加强锚固。

４．１．４斜截面受剪承载力加固Ｖ≤Ｖ０＋２ｆａｙＡａＬＬｕ／Ｓ…………（４）ＡａＬ为单肢箍板截面面积；Ｖ０为原构件斜截面受剪承载力设计值；Ｌｕ为单肢箍板的梁侧混凝土的粘结长度；Ｓ为箍板轴线间距。

４．２外包改性混凝土加固４．２．１外包混凝土加固的形式与特点当悬挑梁承载力相差较大，刚度也不满足要求时，采用外包混凝土加大截面法加固比较有效。

加固设计时，可根据原构件的受力性质、构造特点和现场条件，选用三面加厚、两面加厚或单面加厚等构造形式。

补浇的混凝土处在受拉区，它对补加的钢筋起到粘结和保护作用；补浇的混凝土处在受压区时，增加了构件的有效高度，从而提高了构件的抗弯、抗剪承载力，增加了构件的刚度，加固效果很明显，图２就是采用三面加固的方式。

４．２．２加固计算方法由于加固构件实际为叠合构件，主要表现在混凝土应变滞后，钢筋应力超前。

根据分析，增补钢筋的应力滞后于梁内原钢筋应力，因此对增补筋的抗拉强度设计值乘以０．９的折减系数。

即：ｆｃｍｂｘ＝ｆｙＡｓ＋０．９ｆｙ１Ａｓ１Ｍｕ＝ｆｃｍｂｘ（ｈ０１－ｘ／２）式（１）可改写成由αｓ查表得γｓ，从而得：……（６）ｆｃｍ为混凝土弯曲抗压强度设计值；ｆｙ为梁中原钢筋的抗拉强度；ｆｙ１为增补钢筋的抗拉强度；ＡＳ、ＡＳ１分别为梁中原钢筋及增补钢筋或型钢的截面面积。

４．２．３混凝土施工工艺外包改性混凝土加固方法与其它一般的加固方法比较，施工质量易于保证、加固后新旧结构共同受力比较良好。

由于该法是采用改性混凝土，即混凝土内掺特殊掺合料（比如湖南大学生产的ＧＭＡ），此种混凝土具有高流动性、高强、新老混凝土面结合良好、可自流密实免振捣等特性。

而在悬挑梁加固中，因为加大的截面尺寸有限，施工空间狭小，因此，对混凝土要求的正是上述性能。

在浇筑改性混凝土前，应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛（凿成小槽），沟槽深度不宜小于６ｍｍ，间距不宜大于箍筋间距或２００ｍｍ。

被包的混凝土棱角应打掉，同时应除去浮碴、尘土，原有混凝土表面应冲洗干净；浇注混凝土前，对凿出的原有钢筋及新加钢筋应采取除锈处理；在受力钢筋施焊前应尽量对悬挑梁适当卸荷（如支撑等）；焊接应分段分区进行，尽量减少焊接热量对钢筋的影响。

最后，原混凝土表面应以水泥浆等界面剂进行处理。

只有按上述步骤进行，才可让新老混凝土结合良好并且协同工作（如图２所示）。

４．３其它方法加固如外包碳纤维加固，碳纤维加固技术是最新兴起的建筑领域中的新技术，此前在日本和美国较为流行；现在我国也取得了长足的发展。

碳纤维加固方法与外包钢类似，它比外包钢更加施工简便，且易于运送，外界条件对其几乎无腐蚀作用；不过从经济角度来说，它比外包钢成本略高一些，此外碳纤维在施工操作时对人体也有一定的损害。

此外还有预应力加固法、挖补加固法等，都是经过实践且证明可行的方法，工程中应根据自身结构的特点来选择最适合的方法进行加固处理，以达到最理想、最经济的效果。

５结束语５．１由于悬挑梁在结构中的重要性、工作状况复杂性，因此要求设计必须规范合理，且应注意保证结构具有足够的安全储备。

施工时也应严格按标准执行，确保达到设计的要求。

５．２上述加固方法对悬挑构件进行补强加固，在结构计算中明显反映二次受力状态，不是新旧结构简单地叠加受力，受力分布也不均匀，因此不可简单地做迭加计算。

５．３在工程检测中，发现原结构承载力达到一定变形后，加固结构才开始受力，为了使加固后的构件偏于安全，应适当加大设计的安全储备。

出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。