某工程懸挑梁裂縫原因分析及思考

齊元榮 魏曉東 陶化慶 劉文祥
　?。ㄉ綎|省建筑設(shè)計(jì)研究院鑒定加固設(shè)計(jì)所，濟(jì)南 256100）
　　摘 要：結(jié)合某廠區(qū)內(nèi)一出現(xiàn)裂縫的懸挑梁,通過對比現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的混凝土梁及牛腿抗剪承載力公式,提出對荷載較大且剪跨比1<λ <1.5的懸挑梁，其抗剪承載力需參照牛腿斜裂縫控制要求進(jìn)行計(jì)算。
　　關(guān)鍵詞：剪跨比 懸挑梁 牛腿 裂縫控制

　　1 工程概況
　　菏澤某工業(yè)廠區(qū)內(nèi)焦化工程，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，共二層，無樓板，上部結(jié)構(gòu)僅有梁柱構(gòu)件。上層梁支承設(shè)備管道，下層懸挑梁支承攔焦車的軌道梁，懸挑梁截面尺寸為450x1200mm，自柱邊挑出尺寸為1750mm，軌道梁受力中心點(diǎn)距柱邊為1400mm，F(xiàn)vk=800kN，受力簡圖如圖1所示。鋼筋混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C35，懸挑梁箍筋為Ф10@100(4)。該工程設(shè)計(jì)完成日期為2010年9月，竣工日期為2011年3月，同年8月投入使用，挑入不久后就發(fā)現(xiàn)懸挑梁開裂，裂縫形態(tài)如圖2所示。經(jīng)現(xiàn)場檢測后，裂縫產(chǎn)生原因已排除混凝土強(qiáng)度及鋼筋設(shè)置不滿足設(shè)計(jì)要求。

　　即混凝土部分承擔(dān)的抗剪力約占總抗力的44%。按照現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于牛腿裂縫控制.
　　2 裂縫原因分析
　　從圖2所示裂縫形態(tài)看，該裂縫屬斜壓破壞，抗剪承載力不足所致。根據(jù)現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范斜截面承載力計(jì)算公式（如下）進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，

　　結(jié)果卻表明，按（1）計(jì)算的抗剪承載力滿足荷載要求。計(jì)算時(shí)取剪跨比λ =1.5,由公式右端第一項(xiàng)要求計(jì)算公式（如下）進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，

　　結(jié)果表明，按（2）式計(jì)算的抗剪承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足荷載要求。計(jì)算時(shí)取Fhk=0，按（2）式計(jì)算可保證斜裂縫寬度不超過0.1mm。
　　在本工程中，懸挑梁受力幾乎全部為軌道梁傳來的集中荷載，（1）式可表達(dá)為：

　?。?）式中支承吊車梁時(shí)β =0.65，又Fhk=0，（2）式進(jìn)一步表達(dá)為：

　　(4)
　　且軌道梁傳來的集中荷載幾乎全部為活荷載，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4,即；混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值之間存在,將此兩式代入（4）式，可得到 (5) 比較第（3）式中第一項(xiàng)與第（5）式，當(dāng)1<λ <1.5時(shí)，

　　這說明按（3）計(jì)算時(shí)僅混凝土承擔(dān)的抗剪承載力已經(jīng)大于按牛腿裂縫控制所得出的承載力。而上文中提及本工程中混凝土部分承擔(dān)的抗剪力約占總抗力的44%，其余大部分是由箍筋承擔(dān)的。如果按照梁的抗剪承載力為控制條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，不以斜裂縫寬度為控制條件，將產(chǎn)生很寬的斜裂縫甚至斷裂。
　　本工程中λ=1.21，從裂縫形態(tài)看，受力機(jī)理更接近于牛腿，設(shè)計(jì)時(shí)只按照梁的抗剪承載力為控制條件，未控制裂縫寬度，是本工程懸挑梁裂縫產(chǎn)生的原因。
　　3 啟示及思考
　　3.1 現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對牛腿的定義為，對于的懸臂梁不能劃分到牛腿的范疇內(nèi)，但如果僅按照（1）式進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算，不進(jìn)行斜裂縫寬度驗(yàn)算，特別是在工業(yè)建筑中荷載較大時(shí)，會(huì)帶來極大的安全隱患；由于現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范沒有規(guī)定斜截面裂縫計(jì)算公式，故本文建議對荷載較大且剪跨比1<λ<1.5的懸挑梁，應(yīng)參照牛腿裂縫控制要求來合理選取懸挑梁截面尺寸。
　　3.2 對荷載較大且剪跨比1<λ<1.5的懸挑梁，特別是挑梁尾部有集中力作用時(shí)，應(yīng)參照牛腿設(shè)置水平箍筋及彎起鋼筋，彎起鋼筋要求“宜采用HRB400或HRB500級(jí)熱軋帶肋鋼筋，并使其與集中荷載作用點(diǎn)到牛腿斜邊下端點(diǎn)連線的交點(diǎn)位于牛腿上部L/6～L/2之間的范圍內(nèi)，L為該連線的長度。”水平箍筋及彎起鋼筋能有效減緩或阻止斜截面裂縫的開展。
　　基于以上兩點(diǎn)，本工程的加固處理方案也明確為（1）在原懸挑梁下部增大截面，使其滿足牛腿裂縫控制要求；（2）在原挑梁兩側(cè)粘貼豎向及橫向鋼板，作用等同于水平箍筋及彎起鋼筋，阻止斜截面裂縫的繼續(xù)開展。具體實(shí)施的加固方案如圖3所示，加固處理后滿足軌道梁荷載要求，運(yùn)行良好至今，同樣說明本工程加固方案正確，達(dá)到了良好的加固效果。

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