豳囝圜 口 建筑结构 钢筋混凝土悬挑结构设计的实践与应用 摘要：悬挑是建筑学的专业术语，指的是建筑物一端向外伸出，运用拉索或其它结构将建筑构件固定在墙的一侧的结构。这类 结构高端大气、时尚精美，不仅能带给人美的享受，更蕴藏无限商机。悬挑结构是备受建筑师偏爱的设计结构，但其安全问题却限制 了这一设计的发展。每年因悬挑结构设计不合理造成的人员伤亡数量不计其数。悬挑结构的类型有很多，本文从钢筋混凝土悬挑结 构设计入手，分析其在实践中的应用。 关键词：钢筋混凝土；悬挑结构；实践应用 钢筋混凝土悬挑结构建筑物的设计和施工难度主要体现在：第一，悬挑 结构下部没有支撑物，受力过大或受力不均都会造成坍塌；第二，悬挑结构不 受气候影响，但受风力和地质情况的影响较大；第三，悬挑结构本身存在的安 全隐患。这些问题的存在，使得对“钢筋混凝土悬挑结构设计的实践与应用” 的研究很有必要。 一、高烈度区大跨度钢筋混凝土悬挑梁结构设计 （一）工程概述 地处地震多发地带的高烈度大跨度钢筋混凝土悬挑结构的设计，需要考 虑悬挑梁结构的受力问题、梁的变形问题以及挠度控制问题。结合具体的工 程实例加以分析。 假设一工程东南两侧为人烟鼎盛的城市居民区和集市，西北两侧是城市 交通要道。建筑工程总体平面布局呈现ｕ字型，东西长九十二点二米，南北长 七十二点七五米，商业裙房部分预留大空间，中间走道净宽四点三米，建筑总 高度五十九点七米。悬挑结构采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系。由于 对建筑的设计要求是防震抗震达到八级强度、建筑结构二级安全、建筑一级 防火和建筑使用年限为五十年，因此，进行悬挑结构的设计具有很大的挑战 性。这一工程的设计既要考虑是在闹市区，工程施工时间不能过长，否则会对 周围居民和交通造成影响，又要考虑工程的美观性和安全性，在二者皆合理 的情况下，该设计才有实施的必要。 （二）悬挑结构设计 根据要求，经过各种试验后，决定采用粘结预应力大跨度悬挑梁。这样， 在施工过程中，即使首层部分框架柱被抽掉，上层结构荷载传力也不会出现 不可解决的问题。 工程师经过实地勘探后，根据实际情况调整并完善了悬挑设计方案。决 定从第二层起在每层裙房结构的西北角设置两根预应力悬挑梁，在悬挑梁根 部的部分区域内设置剪力墙。依据实际情况，将悬挑梁的跨度分别设置为八 点七米和七点五米。剪力墙作为悬挑梁受力平衡的支点，可以承担来自竖向 构件的压力，防止悬挑梁前端由于负载产生的压力破坏整个悬挑梁的平衡性 或因受力不合理导致出现崩塌的问题。采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体 系设计的悬挑梁，无论是在平衡度方面，还是在负荷方面，都有自身独特的优 势。 悬挑设计结构的参数采用实际施工过程中的参数。悬挑梁混凝土强度等 级取Ｃ４０，普通受力钢筋采用ＨＲＢ４００级钢筋，箍筋采用ＨＲＢ３３５级钢筋，预应 力钢绞线选取十五点二毫米直径，能承受一千八百六十帕的压强。悬挑梁呈 水平直线布置。 经过抗裂和抗震计算，得到八点七米跨度的悬挑梁和七点五米跨度的悬 挑梁根部截面最大裂缝宽度均小于零点二毫米，满足国家抗裂三级和抗震八 级要求。 二、高层办公楼空中大堂悬挑结构设计 经济的发展，人们对美的追求不仅仅只停留在服饰和食品上，更多的向 建筑物方面发展。这就对建筑物的设计提出了更多更高的要求。悬挑结构的 设计是建筑物精美设计的一部分。 （一）工程概况 本工程地处繁华的商业区，建筑物高达二十八层，有一百一十九米，建筑 总面积四万八千平方米。空中大堂在十三至十五层，最大悬挑距离达七点二 米。分析此悬挑结构可知，悬挑跨度大，离地面五十米，设计质量要求高。 －８０・ （二）悬挑结构设计 经过各种方案的对比分析，决定采用变截面钢筋混凝土悬挑梁。上悬挑 梁截面依据实际要求设置为７００ｘ１８００／１５００毫米，下悬挑梁截面依据实际要 求设置为７００ｘｌＯ００毫米。为减轻主悬挑梁的负荷，在十三层与十五层悬挑梁 端部设置截面为６００ｘ８００毫米的吊柱。这一设计方案不仅考虑了建筑设计的 美观，更考虑了高层悬挑设计的安全性。 三、钢筋混凝土悬挑楼梯结构设计 悬挑楼梯无梯梁和梯柱，外观简洁大气、视野开阔，是城市的风景线。由 于悬挑楼梯结构的美感，近年来越来越多地受到工程师和房地产商的偏爱。 随着这一现象的愈演愈烈，悬挑楼梯暴露出的安全问题逐渐受到人们的重 视。从受力结构分析，悬挑楼梯是一种多次超静定空间结构，内力复杂，无准 确测量的方法。 依据实际情况采用模型对现有的某悬挑楼梯进行受力模拟分析。楼梯采 用Ｃ３０钢筋混凝土，纵向钢筋采用ＨＲＢ４００，箍筋采用ＨＲＢ３３５。框架柱截面设 置为６００毫米ｘ６００毫米，梯梁截面设置为６００毫米ｘ９００毫米。梯板厚度依据实 际情况选取三组：第一组，厚２５０毫米，长４．８米；第二组，厚２２０毫米，长４．４米； 第三组，厚２００毫米，长４．０米。 实验结果可知，由于上梯板为拉弯构件，下梯板为压弯构件，主力在上梯 板上，因此上梯板的内力较下梯板内力大，且处于一侧受拉、一侧受压的状 态。要改进悬挑楼梯的结构设计，则需要在楼梯的上梯板和下梯板，左右侧面 采用对称配筋，在平台板和梯板相交的中部集中安置配筋，这样就可以加强 梯板根部和端部两个部位的抗剪能力。 四、结束语 随着城市的发展，各式建筑物应运而生。在建筑物的结构设计中，悬挑结 构是颇为突出的设计方案，不仅时尚美观、高端大气、节省大量空间，更能带 给人们新奇和惊喜，有悬挑结构的建筑场所，备受都市青年男女的偏爱，商机 也暗藏其中，因此，商家特别亲睐悬挑结构。由于悬挑结构相当于高空悬挂 物，受力过大很容易出现崩塌，造成人员伤亡和财产损失。因此，对悬挑结构 的设计，安全问题排在第一位。本文在对具体实例进行探究的过程中，分析了 高烈度区大跨度钢筋混凝土悬挑结构的设计，得出在这类区域施工过程中， 应充分考虑地震对建筑物的影响；分析了高层办公楼空中悬挑结构设计，得 出了在设计和建设这一工程时，应充分注意上顶板和下底板与地面的距离， 在美观的同时兼具建筑安全性；分析了钢筋混凝土悬挑楼梯的结构设计，得 出了这类工程由于建设难度大，突 陛情况多，在设计和选材阶段需要投入大 量的人力和物力进行研究和模拟，保障人民的生命和财产安全。悬挑结构的运 用不仅仅只用在这三个方面，日常生活中随处可以看到悬挑结构的影子，如傣 族的吊脚楼，居民区的阳台等等，悬挑结构无处不在。在设计与制造悬挑结构 的建筑物时要充分考虑到各方面因素，在实践应用中不断发展完善。 参考文献： …张宏仁．一种改进的钢筋混凝土悬挑楼梯结构设计方法Ⅱ］四川建筑，２０１４，（２） 『２１郑炎彬，张士元．钢筋混凝土屋面悬挑屋檐结构的有限元分析【Ｉｌｌ福建工程 学院学报，２００９，７（３） ｆ３１顾渭建，冯丽，王静等高烈度区大跨度钢筋混凝土悬挑梁结构设计【Ａ］．２０１２ 建筑结构抗震技术国际论坛论文集［ｃｌ ２０１２． 郭志兴钢筋混凝土大悬挑结构的设计与分析Ｕ］．城市建设理论研究（电子 版），２０１３，（１５）．