钢筋混凝土大悬挑结构的设计与分析

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摘要：悬挑构件的受力分析虽然比较简单，但当其处于结构整体中，尤其是构件大悬挑时，对结构设计的影响就比较大了。本文用一个工程实例讲述了钢筋混凝土大悬挑结构的整体设计过程。由于大悬挑结构整体受力比较复杂，文中对设计过程中遇到的难点进行了详细的分析，并提出了相应的解决措施。

关键词： 悬挑结构，结构设计，挠度

Design and analysis of the reinforced concrete large cantilever structure

Guo Zhixing1 Zhao Chengcheng2

(1.Tianjin Gangjin Architects & Engineers Co.,Ltd. Tianjin 300308; 2.Tianjin Huaxing Survey and Design Co., Ltd.Tianjin 300241)

Abstract: The force analysis of cantilever element is simple,but when it is in the whole structure, especially when the element is large cantilevered, it has a relatively high impact on structure design。This article discusses the overall design process of reinforced concrete large cantilever structure through an engineering example. Due to the complexity of the overall force analysis in the large cantilever structure, in this paper, detailed analysis of the difficulties in the whole design process is discussed, and the corresponding measures are puted forward.

Keywords:cantilever structure,structural design,deflection

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

1引言

很多工程事故都是由于悬挑结构设计不合理引起的。在悬挑结构的设计中，导致事故可能发生的原因有：荷载作用下的稳定性验算不完整，梁的抗扭强度不够，钢筋不按规定搭接，悬挑部分没有足够的平衡，并且不采取可靠地措施，这些原因都可能会导致悬挑结构抗倾覆能力的不足[1~3]，因此，对于此类结构，在设计上就要谨慎，保证各项指标满足规范要求。本文中就一个工程实例来简单的探讨大悬挑结构的设计过程。

2工程简介

某小区警务室位于天津市塘沽区。建筑尺寸如图1（a~b）所示。

图1（a）

图1（b）

屋面板相对于下部墙长，悬挑了3850mm。墙宽统一为200mm，材料为混凝土小型空心砌块。

3 上部结构设计

此屋面板属于大悬挑构件。由于A-B轴中间不允许放置柱子。这样，相当于把屋面板悬挑了，笔者决定把屋盖上部的两道变坡度构件设计成变截面梁，梁宽统一设置为200mm，梁高视计算结果来调整，把C轴以外的两道墙作为柱子。利用PKPM软件进行建模试算[4-6]，结果为变截面悬挑梁端的挠度达到41.87mm，其上部的挑板端部挠度达到93.64mm，挠度偏大。从结构的概念上来说，只有B轴和C轴之间的几根柱子承受上部结构的重量，整体受力极其不好。于是，考虑到A轴处墙体要开大窗，就其能否在A-B轴线间加柱子及咨询屋面板排水做法方面的相关问题进行了讨论，发现原图本身也存有一定的问题，后期防水卷材没法铺设，于是笔者建议进行了如图2所示的修改，在A-B轴线间加上两根柱子，悬挑部分的板厚初步定为60mm，其余板厚定为80mm，把边梁顶部标高设计的比屋面板高50mm，方便组织排水，边梁底部标高设计到能够遮挡住内部挑梁的地方，这样从结构受力上来说相对合理，又不影响整体的效果。这样，经过试算，计算结果为挑梁的最大挠度为14.94mm，上部结构其它各方面的参数也都比较合理。

图2

4 基础设计

根据地勘资料，采用梁式筏板基础[7]。在筏板的设计上使上部结构的质心和筏板的质心尽量接近。考虑到建筑尺寸及结构构造作法，选定筏板的宽度为5700mm，长度为8400mm，板厚为200mm，这样基本上可以保证上部结构质心和下部结构质心重合。对于地梁的布置，没有采用常规的墙下布梁的设计思路，并把地梁的宽度统一取为350mm，梁高取为800mm，地梁与柱交接的地方按地梁加腑的构造作法处理，以尽量节省材料。考虑到此警务室上部结构不规则，受力较复杂，将筏板和地梁按照倒楼盖的思路，进行了计算。最终，筏板基本上都是按构造配筋，地梁的受力性能也都比较好，于是采用了其计算结果。

5 结论

由于此警务室屋面板挑出长度较大，建筑造型要求较高，设计时间上也比较紧，相对于一般的警务室偏难。笔者在设计过程中，遇到了不少难点，比如屋盖类型的选择、上部结构各构件的计算分析、基础方面的计算方法选择等问题。还有不少细节没有交待清楚，只把此结构的整体设计思路整理了出来，以期广大读者在此类大悬挑结构的设计思路上得到借签，从而加快设计进度的步伐。

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

[3]毛键萍，砖混结构设计施工悬挑结构常见质量问题探讨[J]，湘潭大学自然科学学报，2002，24（2）：94-96

[4]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010

[5]GB50009-2001建筑结构荷载规范[S]，北京：中国建筑工业出版社，2006

[6]GB50010-2010混凝土结构设计规范 [S]，北京：中国建筑工业出版社，2010

[7]GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S]，北京：中国建筑工业出版社，2002