住宅大露臺懸挑梁受力性能荷載試驗分析

田連波

（貴州永興建設工程質量檢測有限公司，貴州 貴陽）

引言

懸挑梁在整個結構體系中具有特殊性，一旦出現質量問題，將對整幢建筑物構成極大的安全隱患[1]。因此，懸挑結構設計受力的合理性、安全儲備的控制對建筑物的安全至關重要，本研究結合某住宅大露臺懸挑梁的結構設計及現場荷載試驗實踐，對大懸挑結構設計方案選擇的合理性原則進行探討[2]。

1 項目概況

（1）擬建項目位于貴陽市白云區。該項目T 戶型一共7 棟，本次檢測范圍均為T 戶型大露臺原位靜荷載試驗, 構件混凝土強度為C30。

（2）本次堆載試驗懸挑戶型的懸挑長度為2.5 m（露臺1 和露臺2）和3.2 m（露臺3 和露臺4）。

（3）露臺1 和露臺3 懸挑梁配筋按照0.6 m 全鋪覆土計算設計，露臺2 和露臺4 懸挑梁配筋按照常規露臺設計。

2 露臺堆載試驗方案設計

根據相關設計資料，該露臺恒荷載12.0 kN/m2（0.6 m 容重為20 的覆土重，不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2。試驗加載值為33.36 kN/m2[6]。本次檢測采用均布荷載分級加載試驗方法，在加載過程中進行鋼筋應力、撓度和裂縫的觀測。加載順序為4 個露臺同時進行加載，先加載露臺的外側區域，外側區域加載到0.6 m 后再加載露臺內側區域到0.6 m 高，繼續在每個露臺上滿鋪均布荷載繼續逐級加載[5]。

3 露臺懸挑梁荷載試驗結果與分析

所有露臺在加載至3 級荷載（外半側0.6 m 覆土）均未出現裂縫，撓度及鋼筋應力均遠遠小于規范要求，當加載至4 級荷載（滿鋪0.6 m 覆土），懸挑梁均出現不同程度裂縫，裂縫寬度均大于0.2 mm，露臺1 至露臺4 加載后的荷載撓度曲線見圖1 至圖4，根據荷載撓度曲線可知，荷載- 撓度曲線接近直線，該露臺懸挑梁處于彈性工作階段。

圖1 露臺1 懸挑梁荷載- 撓度曲線

圖2 露臺2 懸挑梁荷載- 撓度曲線

圖3 露臺3 懸挑梁荷載- 撓度曲線

圖4 露臺4 懸挑梁荷載- 撓度曲線

露臺1 至露臺4 加載后的荷載縱向鋼筋筋應力數值見表1，通過表1 數值可知，在加載過程中，懸挑梁縱向鋼筋均未達到屈服。

表1 露臺1 至露臺4 加載時各級荷載下各縱筋的應力

3.1 露臺1 和露臺2 試驗檢測結果對比分析

露臺1 考慮全鋪0.6 m 覆土荷載計算結果配筋，實驗施工圖中的梁配筋按照2.5%設計，梁頂筋為2C25/2C25/2C20。露臺2 按建筑面層荷載梁配筋，施工圖梁頂筋為3C20 / 3C18[3-4]。

（1）由測試成果分析，露臺1 加載到第4 級（均布荷載12 kN/m2）時，懸挑梁支座頂部開始開裂，加載到第6 級（均布荷載30 kN/m2），該露臺懸挑梁最大裂縫寬度為0.39 mm，荷載- 撓度曲線接近直線，該露臺受力構件處于彈性工作階段，梁頂縱向受力鋼筋最大應力為76.6 N/mm2未達到屈服，懸挑梁最大撓度為5.38 mm，所有檢測指標均未達到承載能力極限狀態標志。根據《混凝土結構試驗方法標準》（GB/T 50152-2012）[8]，該懸挑梁的承載力檢驗系數大于1.2，證明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，滿足承載能力極限狀態要求。該露臺準永久組合效應設計值為13.4 kN/m2，但加載到12 kN/m2時懸挑梁支座頂部就出現了0.26 mm寬裂縫，超過了裂縫檢驗允許值0.20 mm[7]，說明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，不滿足正常使用極限狀態要求。

（2）由測試成果分析，露臺2 加載到第4 級（均布荷載12 kN/m2）時，懸挑梁支座頂部開始開裂，加載到第6 級（均布荷載30 kN/m2），該懸挑梁支座頂部最大裂縫寬度為0.71 mm，荷載- 撓度曲線接近直線，該露臺受力構件處于彈性工作階段，鋼筋均未屈服，梁頂縱向受力鋼筋最大應力為127.7 N/mm2未達到屈服，懸挑梁最大撓度為4.16 mm，所有檢測指標均未達到承載能力極限狀態標志。根據《混凝土結構試驗方法標準》（GB/T 50152-2012）[8]，該懸挑梁的承載力檢驗系數大于1.2，證明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，滿足承載能力極限狀態要求。該露臺準永久組合效應設計值為13.4 kN/m2，但加載到12 kN/m2時懸挑梁支座頂部就出現了0.35 mm 寬裂縫，超過了裂縫檢驗允許值0.20 mm[7]，說明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，不滿足正常使用極限狀態要求。

3.2 露臺3 和露臺4 試驗檢測結果對比分析

露臺3 考慮全鋪0.6 m 覆土荷載計算結果和梁配筋，實驗施工圖中的梁配筋按照2.5%設計，梁頂筋為11C25 5/4/2。露臺4 按正常建筑面層荷載配筋，施工圖梁頂筋為9C25 5/4[3-4]。

（1）由測試成果分析，露臺3 加載到第4 級（均布荷載12 kN/m2）時，懸挑梁支座頂部開始開裂，加載到第7 級（均布荷載24 kN/m2），該露臺懸挑梁支座頂部最大裂縫寬度為1.50 mm，荷載- 撓度曲線接近直線，該露臺受力構件處于彈性工作階段，梁頂縱向受力鋼筋最大應力為286.4 N/mm2，鋼筋均未屈服，懸挑梁最大撓度為26.53 mm，裂縫寬度達到承載能力極限狀態標志，取前一級荷載（既加載均布荷載20 kN/m2）作為該露臺的承載能力極限狀態。根據《混凝土結構試驗方法標準》（GB/T 50152-2012）[8]，該懸挑梁的承載力檢驗系數小于1.2，證明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，不滿足承載能力極限狀態要求。該露臺準永久組合效應設計值為13.4 kN/m2，但加載到12 kN/m2時懸挑梁支座頂部就出現了0.56 mm 寬裂縫，超過了裂縫檢驗允許值0.20 mm[7]，說明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，不滿足正常使用極限狀態要求。

（2）由測試成果分析，露臺4 加載到第4 級（均布荷載12 kN/m2）時，露臺懸挑梁支座頂部開始開裂，加載到第7 級（均布荷載24 kN/m2），該懸挑梁支座頂部最大裂縫寬度為1.81 mm，荷載- 撓度曲線接近直線，該露臺受力構件處于彈性工作階段，梁頂縱向受力鋼筋最大應力為284.0 N/mm2，鋼筋均未屈服，懸挑梁最大撓度為28.16 mm，裂縫寬度達到承載能力極限狀態標志，取前一級荷載（既加載均布荷載20 kN/m2）作為該露臺的承載能力極限狀態。根據《混凝土結構試驗方法標準》（GB/T 50152-2012）[8]，該懸挑梁的承載力檢驗系數小于1.2，證明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，不滿足承載能力極限狀態要求。該露臺準永久組合效應設計值為13.4 kN/m2，但加載到12 kN/m2時懸挑梁支座頂部就出現了0.46 mm 寬裂縫，超過了裂縫檢驗允許值0.20 mm[7]，說明該露臺在施加恒荷載12.0 kN/m2（不含樓板自重），活荷載3.5 kN/m2的狀態下，不滿足正常使用極限狀態要求。

4 結論及建議

對露臺懸挑梁進行現場足尺模型荷載試驗，通過試驗分析得出，露臺懸挑長度為2.5 m 時（截面尺寸為200 mm×600 mm），無論露臺按常規露臺配筋還是按照覆土0.6 m 配筋，露臺懸挑梁均不滿足正常使用極限狀態要求，均滿足承載能力極限狀態要求；當露臺懸挑梁長度達到3.2 m 時（截面尺寸為400 mm×600 mm），無論露臺按常規露臺配筋還是按照覆土0.6 m 配筋，露臺懸挑梁均不滿足正常使用狀態和承載能力極限狀態要求，說明了懸挑長度是決定梁受力性能最主要的因素，懸挑梁最早開裂的部位均為支座負彎矩處、裂縫的較早產生影響了懸挑梁的正常使用性能。建議后續工程中，梁高在設計軟件輸出數值的基礎上適當提高，同時也可考慮預應力或新材料延遲裂縫較早的產生。綜上，增大懸挑梁的截面高度和使用預應力技術等延遲裂縫的開展對提高懸挑梁的受力性能具有很大的提升效果。