1、挑梁 在砌体结构房屋中,为了支撑承挑廊、阳台、雨篷等,常设有埋入砌体墙内的钢筋混凝土悬臂构件,即挑梁。简而言之,挑梁是埋置于砌体中的悬挑受力构件。 挑梁是一种建筑构件,指从主体结构延伸出来,一端连接主体,一端没有支承的竖向受力悬臂构件,分为弹性挑梁和刚性挑梁两种。 (1)当埋入墙内的长度较大且梁相对于砌体的刚度较小时,梁发生明显的挠曲变形,将这种挑梁称为弹性挑梁,如阳台挑梁、外廊挑梁等;
1、挑梁
在砌体结构房屋中,为了支撑承挑廊、阳台、雨篷等,常设有埋入砌体墙内的钢筋混凝土悬臂构件,即挑梁。简而言之,挑梁是埋置于砌体中的悬挑受力构件。
挑梁是一种建筑构件,指从主体结构延伸出来,一端连接主体,一端没有支承的竖向受力悬臂构件,分为弹性挑梁和刚性挑梁两种。
(1)当埋入墙内的长度较大且梁相对于砌体的刚度较小时,梁发生明显的挠曲变形,将这种挑梁称为弹性挑梁,如阳台挑梁、外廊挑梁等;
(2)当埋入墙内的长度较短,埋入墙内的梁相对于砌体刚度较大,挠曲变形很小,主要发生刚体转动变形,将这种挑梁称为刚性挑梁。嵌入砖墙内的悬臂雨篷梁属于刚性挑梁。
现浇钢筋混凝土结构中,从连续梁端支座延伸出来一定长度的梁段或者直接从柱子连接出来,端部是没有支承的梁也属于挑梁,前者称外伸梁,后者称悬臂梁。
2、挑梁的构造要求
挑梁设计中的常见做法是一般先假定截面,然后再根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别进行计算和验算。
挑梁设计除应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定外,还应满足下列要求:
(1)纵向受力钢筋至少应有50%的钢筋面积伸入梁尾端,且不少于2根直径为12mm钢筋。其余钢筋伸入支座的长度,对于埋入砌体的挑梁不应小于 2L/3(L为外伸挑梁埋入砌体墙内的长度),对于混凝土结构中的挑梁,在支座里应满足按受拉钢筋要求的锚固长度。
(2)挑梁埋入砌体长度与挑出长度之比宜大于1.2;当挑梁上无砌体时,埋入长度与挑出长度之比宜大于2。
(3)当挑梁下有混凝土构造柱或垫梁时,计算倾覆点到墙外边缘的距离可取0.5x0(x0为计算倾覆点至墙外边缘的距离)。
3、悬挑梁
不是两端都有支撑的,一端埋在或者浇筑在支撑物上,另一端伸出挑出支撑物的梁叫做悬挑梁。可为固定、简支或自由段。长跨面筋在下,短跨面筋在上。
悬挑梁是静定结构,其连接的可靠性是悬挑梁接长改造的关键,而新旧混凝土的结合面是改造加固的薄弱环节。通过对影响新旧混凝土粘结性能的因素进行分析,采取多重措施确保了悬挑梁接长的可靠性。
4、悬挑梁构造要求
悬挑梁的设计是屋面板挑檐转角处应配置承受负弯矩的放射状构造钢筋。其间距沿l/2(l为挑檐长度)处应不大于200 mm,钢筋的锚固长度一般取la>l,钢筋的直径与悬臂板支座处受力钢筋相同且不小于 6 mm。
(1) 梁顶面的纵向受力筋应按计算确定,而且不少于两根。钢筋沿梁角配置,其伸入支座的长度应满足锚固要求,其余钢筋不应在梁的上部截断,且满足以下要求:弯起钢筋的弯起角度一般为45°;梁截面高h≥800 mm时,可弯起60°;梁截面高较小时,可弯起30°;为了避免弯起钢筋在弯转处因其合力将混凝土压碎,钢筋在弯转处应有一定的圆弧形,圆弧半径一般不小于弯起钢筋直径的10倍。
(2) 弯起钢筋应根据施工对钢筋骨架的稳定和结构计算确定,当悬臂长度大于1.5 m时,无论计算是否需要,均要设置一排(从根部算起)弯起钢筋。若悬臂端有集中力作用时,宜设置多排弯起钢筋。
(3) 梁底部架立筋应不少于两根,其直径不小于12 mm。
5、挑梁的受力特征
挑梁在悬挑端集中力、墙体自重以及上部荷载作用下,共经历三个工作阶段。
(1)弹性工作阶段:
挑梁在未受外荷载之前,墙体自重及其上部荷载在挑梁埋入墙体部分的上、下界面产生初始压应力,当挑梁端部施加外荷载后,挑梁与墙体的上、下界面的竖向压应力如图。随着的增加,将首先达到墙体通缝截面的抗拉强度而出现水平裂缝,如图,出现水平裂缝时的荷载约为倾覆时的外荷载的20~30%,此为第一阶段。
(2)带裂缝工作阶段:
随着外荷载的继续增加,最开始出现的水平裂缝①将不断向内发展,同时挑梁埋入端下界面出现水平裂缝②并向前发展。随着上下界面的水平裂缝的不断发展,挑梁埋入端上界面受压区和墙边下界面受压区也不断减小,从而在挑梁埋入端上角砌体处产生裂缝。随着外荷载的增加,此裂缝将沿砌体灰缝向后上方发展为阶梯型裂缝③,此时的荷载约为倾覆时外荷载的80%。斜裂缝的出现预示着挑梁进入倾覆破坏阶段,在此过程中,也可能出现局部受压裂缝④。
(3)破坏阶段:
挑梁可能发生的破坏形态有以下三种(图):
1)挑梁倾覆破坏:挑梁倾覆力矩大于抗倾覆力矩,挑梁尾端墙体斜裂缝不断开展,挑梁绕倾覆点发生倾覆破坏;
2)梁下砌体局部受压破坏:当挑梁埋入墙体较深、梁上墙体高度较大时,挑梁下靠近墙边小部分砌体由于压应力过大发生局部受压破坏;
3)挑梁弯曲破坏或剪切破坏。