住宅大露台悬挑梁受力性能荷载试验分析

田连波

（贵州永兴建设工程质量检测有限公司，贵州 贵阳）

引言

悬挑梁在整个结构体系中具有特殊性，一旦出现质量问题，将对整幢建筑物构成极大的安全隐患[1]。因此，悬挑结构设计受力的合理性、安全储备的控制对建筑物的安全至关重要，本研究结合某住宅大露台悬挑梁的结构设计及现场荷载试验实践，对大悬挑结构设计方案选择的合理性原则进行探讨[2]。

1 项目概况

（1）拟建项目位于贵阳市白云区。该项目T 户型一共7 栋，本次检测范围均为T 户型大露台原位静荷载试验, 构件混凝土强度为C30。

（2）本次堆载试验悬挑户型的悬挑长度为2.5 m（露台1 和露台2）和3.2 m（露台3 和露台4）。

（3）露台1 和露台3 悬挑梁配筋按照0.6 m 全铺覆土计算设计，露台2 和露台4 悬挑梁配筋按照常规露台设计。

2 露台堆载试验方案设计

根据相关设计资料，该露台恒荷载12.0 kN/m2（0.6 m 容重为20 的覆土重，不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2。试验加载值为33.36 kN/m2[6]。本次检测采用均布荷载分级加载试验方法，在加载过程中进行钢筋应力、挠度和裂缝的观测。加载顺序为4 个露台同时进行加载，先加载露台的外侧区域，外侧区域加载到0.6 m 后再加载露台内侧区域到0.6 m 高，继续在每个露台上满铺均布荷载继续逐级加载[5]。

3 露台悬挑梁荷载试验结果与分析

所有露台在加载至3 级荷载（外半侧0.6 m 覆土）均未出现裂缝，挠度及钢筋应力均远远小于规范要求，当加载至4 级荷载（满铺0.6 m 覆土），悬挑梁均出现不同程度裂缝，裂缝宽度均大于0.2 mm，露台1 至露台4 加载后的荷载挠度曲线见图1 至图4，根据荷载挠度曲线可知，荷载- 挠度曲线接近直线，该露台悬挑梁处于弹性工作阶段。

图1 露台1 悬挑梁荷载- 挠度曲线

图2 露台2 悬挑梁荷载- 挠度曲线

图3 露台3 悬挑梁荷载- 挠度曲线

图4 露台4 悬挑梁荷载- 挠度曲线

露台1 至露台4 加载后的荷载纵向钢筋筋应力数值见表1，通过表1 数值可知，在加载过程中，悬挑梁纵向钢筋均未达到屈服。

表1 露台1 至露台4 加载时各级荷载下各纵筋的应力

3.1 露台1 和露台2 试验检测结果对比分析

露台1 考虑全铺0.6 m 覆土荷载计算结果配筋，实验施工图中的梁配筋按照2.5%设计，梁顶筋为2C25/2C25/2C20。露台2 按建筑面层荷载梁配筋，施工图梁顶筋为3C20 / 3C18[3-4]。

（1）由测试成果分析，露台1 加载到第4 级（均布荷载12 kN/m2）时，悬挑梁支座顶部开始开裂，加载到第6 级（均布荷载30 kN/m2），该露台悬挑梁最大裂缝宽度为0.39 mm，荷载- 挠度曲线接近直线，该露台受力构件处于弹性工作阶段，梁顶纵向受力钢筋最大应力为76.6 N/mm2未达到屈服，悬挑梁最大挠度为5.38 mm，所有检测指标均未达到承载能力极限状态标志。根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）[8]，该悬挑梁的承载力检验系数大于1.2，证明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，满足承载能力极限状态要求。该露台准永久组合效应设计值为13.4 kN/m2，但加载到12 kN/m2时悬挑梁支座顶部就出现了0.26 mm宽裂缝，超过了裂缝检验允许值0.20 mm[7]，说明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，不满足正常使用极限状态要求。

（2）由测试成果分析，露台2 加载到第4 级（均布荷载12 kN/m2）时，悬挑梁支座顶部开始开裂，加载到第6 级（均布荷载30 kN/m2），该悬挑梁支座顶部最大裂缝宽度为0.71 mm，荷载- 挠度曲线接近直线，该露台受力构件处于弹性工作阶段，钢筋均未屈服，梁顶纵向受力钢筋最大应力为127.7 N/mm2未达到屈服，悬挑梁最大挠度为4.16 mm，所有检测指标均未达到承载能力极限状态标志。根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）[8]，该悬挑梁的承载力检验系数大于1.2，证明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，满足承载能力极限状态要求。该露台准永久组合效应设计值为13.4 kN/m2，但加载到12 kN/m2时悬挑梁支座顶部就出现了0.35 mm 宽裂缝，超过了裂缝检验允许值0.20 mm[7]，说明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，不满足正常使用极限状态要求。

3.2 露台3 和露台4 试验检测结果对比分析

露台3 考虑全铺0.6 m 覆土荷载计算结果和梁配筋，实验施工图中的梁配筋按照2.5%设计，梁顶筋为11C25 5/4/2。露台4 按正常建筑面层荷载配筋，施工图梁顶筋为9C25 5/4[3-4]。

（1）由测试成果分析，露台3 加载到第4 级（均布荷载12 kN/m2）时，悬挑梁支座顶部开始开裂，加载到第7 级（均布荷载24 kN/m2），该露台悬挑梁支座顶部最大裂缝宽度为1.50 mm，荷载- 挠度曲线接近直线，该露台受力构件处于弹性工作阶段，梁顶纵向受力钢筋最大应力为286.4 N/mm2，钢筋均未屈服，悬挑梁最大挠度为26.53 mm，裂缝宽度达到承载能力极限状态标志，取前一级荷载（既加载均布荷载20 kN/m2）作为该露台的承载能力极限状态。根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）[8]，该悬挑梁的承载力检验系数小于1.2，证明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，不满足承载能力极限状态要求。该露台准永久组合效应设计值为13.4 kN/m2，但加载到12 kN/m2时悬挑梁支座顶部就出现了0.56 mm 宽裂缝，超过了裂缝检验允许值0.20 mm[7]，说明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，不满足正常使用极限状态要求。

（2）由测试成果分析，露台4 加载到第4 级（均布荷载12 kN/m2）时，露台悬挑梁支座顶部开始开裂，加载到第7 级（均布荷载24 kN/m2），该悬挑梁支座顶部最大裂缝宽度为1.81 mm，荷载- 挠度曲线接近直线，该露台受力构件处于弹性工作阶段，梁顶纵向受力钢筋最大应力为284.0 N/mm2，钢筋均未屈服，悬挑梁最大挠度为28.16 mm，裂缝宽度达到承载能力极限状态标志，取前一级荷载（既加载均布荷载20 kN/m2）作为该露台的承载能力极限状态。根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）[8]，该悬挑梁的承载力检验系数小于1.2，证明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，不满足承载能力极限状态要求。该露台准永久组合效应设计值为13.4 kN/m2，但加载到12 kN/m2时悬挑梁支座顶部就出现了0.46 mm 宽裂缝，超过了裂缝检验允许值0.20 mm[7]，说明该露台在施加恒荷载12.0 kN/m2（不含楼板自重），活荷载3.5 kN/m2的状态下，不满足正常使用极限状态要求。

4 结论及建议

对露台悬挑梁进行现场足尺模型荷载试验，通过试验分析得出，露台悬挑长度为2.5 m 时（截面尺寸为200 mm×600 mm），无论露台按常规露台配筋还是按照覆土0.6 m 配筋，露台悬挑梁均不满足正常使用极限状态要求，均满足承载能力极限状态要求；当露台悬挑梁长度达到3.2 m 时（截面尺寸为400 mm×600 mm），无论露台按常规露台配筋还是按照覆土0.6 m 配筋，露台悬挑梁均不满足正常使用状态和承载能力极限状态要求，说明了悬挑长度是决定梁受力性能最主要的因素，悬挑梁最早开裂的部位均为支座负弯矩处、裂缝的较早产生影响了悬挑梁的正常使用性能。建议后续工程中，梁高在设计软件输出数值的基础上适当提高，同时也可考虑预应力或新材料延迟裂缝较早的产生。综上，增大悬挑梁的截面高度和使用预应力技术等延迟裂缝的开展对提高悬挑梁的受力性能具有很大的提升效果。