2011年结构工程师《基础知识》砌体结构辅导资料(46)
(一)挑梁的受力特征及破坏形态
如图所示挑梁，挑梁的嵌固部分承受着上部砌体及其传递下来的荷载作用，在下界面上存在着压应力。当外荷载F作用后，挑梁A处的上、下界面上就分别产生拉、压应力。随着荷载增大，在挑梁A处的上界面将出现水平裂缝，与上部砌体脱开。若继续加荷，在挑梁尾部B处的下表面，也出现水平裂缝，与下部砌体脱开。若挑梁本身承载力 (正、斜截面)得到保证，则挑梁在砌体中可能发生下述的两种破坏形态。
1.挑梁倾覆破坏
当挑梁埋入端砌体强度较高而埋入段长度l1较短，就可能在挑梁尾端处角部砌体中 产生阶梯形斜裂缝。当斜裂缝继续发展，如斜裂缝范围内砌体及其他上部荷载不足以抵抗挑梁的倾覆，挑梁即产生倾覆破坏。
2.挑梁下砌体局部受压破坏
当挑梁埋入端砌体强度较低而埋入段长度l1较长，在斜裂缝发展的同时，下界面水平裂缝也在延伸，挑梁下砌体受压区长度减小，砌体压应力增大。若压应力超过了砌体的局部抗压强度，则挑梁下的砌体将发生局部受压破坏。
(二)挑梁的计算及构造要求
1.挑梁抗倾覆验算
砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆应按下式进行验算：
M0v≤Mr (16—5—18)
式中 Mov--挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩;
Mr--挑梁的抗倾覆力矩设计值，可按下式计算
Mr=0.8Gr(l2-x0) (16—5—19)
Gr--挑梁的抗倾覆荷载，为挑梁尾端上部450扩展角的阴影范围(其水平长度为l3)内本层的砌体与楼面两者恒荷载标准值之和(图16-5-3);
12--Gr作用点至墙外边缘的距离;
x0--挑梁计算倾覆点至墙外边缘距离(mm)，可按下列规定采用。
(1)当l1≥2.2hb时
x0=0.3hb (16—5—20)
且不大于0.13 l1
(2)当l1<2.2hb时
x0=0.13 l1 (16—5—21)
式中 l1——挑梁埋人砌体墙中的长度(mm);
hb——挑梁的截面高度(mm)。
在确定挑梁的抗倾覆荷载Gr时，应注意下列几点：
1)当墙体无洞口时，若l3≤ll，则取l3长度内450扩展角的砌体和楼盖两者的恒荷载标准值(图16-5-13a)。若l3> l1，则取l1长度内450扩展角(梯形面积)的砌体和楼盖两者的恒荷载标准值。(图16-5-13b)
2)当墙体有洞口时，若洞口内边至挑梁尾端距离≥370mm，则Gr取法同1)(但应扣除洞口墙体自重)，否则只能考虑墙外边至洞口外边范围内的砌体与楼盖两者的恒荷载标准值。(图16-5-13c)
2.挑梁下砌体的局部受压承载力
挑梁下砌体的局部受压承载力，按下式进行验算(图16—5—14)：
Nl≤ηγfAl (16—5—22)
式中 Nl——挑梁下的支承压力，可取Nl=2R，R为挑梁的倾覆荷载设计值;
η——梁端底面压应力图形的完整系数，可取η=0.7;
γ砌体局部抗压强度提高系数，对(图16—5—14a)可取1.25;对(图16—5—14b)可取1.5;
Al挑梁下砌体局部受压面积，可取Al=1.2bhb，b为挑梁的截面宽度，hb为挑梁的截面高度。
3.挑梁本身承载力计算
由于挑梁倾覆点不在墙外边缘而在离墙边x0处，挑梁最大弯矩没计值Mmax发生在计算倾覆点处的截面，最大剪力设计值Vmax在墙边，可按下式计算：
Mmax=Mov (16-5—23)
Vmax=Vo (16—5—24)
式中 Vo——挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力。
4.构造要求
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2ø12。其余钢筋伸入支座的长度不应小于
(2)挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2;当挑梁上无砌体时，l1与l之比宜大于2。