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方案对比

悬挑9米以上,做预应力悬挑板还是预应力悬挑梁?

9米出头到9.5米,预应力悬挑板可行,板厚250~500mm,端部扁锚、分级张拉;10米以上到十几米,改做预应力悬挑梁,靠梁高拿力臂。BICP银泰建构做过9.5米悬挑板,也做过9米、13.6米和15米的悬挑梁,十几米的悬挑我们还没有用板的实例。两条路线都要求根部有一道能锚固的框架梁或墙,梁的预应力筋还要能向支座内延伸一跨。

作者:BICP银泰建构
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适用场景

方案对比预应力悬挑板、预应力悬挑梁、大悬挑结构、悬挑方案比选、净高与张拉端节点
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导语

常见的误判是拿跨度一个指标定构件:为了不让梁吃净高,把板一路加厚;或者一块本来就要做防水、找坡的屋面,硬拆成梁加次梁。板只能靠厚度给力臂,加到500mm上下,扁锚体系、孔道净距和端部局压就都到边界了;梁用结构高度换力臂,长度再往上,余地比板大。

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适合哪些项目

  • 适合走板:悬挑9米上下,悬挑区本身就是屋面或楼面,防水、找坡、面层直接做在板上;根部有梁或墙可以锚固;建筑允许板厚做到250~500mm;施工能安排分级张拉和过程监测。
  • 适合走梁:悬挑10米以上到十几米;悬挑宽度大,要按柱网分成几根梁;净高允许梁高占用;立面上能处理张拉端节点;根部有可以延伸一跨的锚固条件。
  • 需要先确认:根部支承构件吃不吃得下锚固的集中力;悬挑区的活荷载、设备荷载和施工堆载;支撑什么时候搭、什么时候拆;张拉端后浇洞和立面、防水的关系。
  • 悬挑端坐重型设备或有振动、结构高度卡得很死时,钢结构和转换桁架也要一起比。
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受力路径不同,板梁的分界就出来了

均布荷载下,悬挑根部弯矩按ql²/2算。悬挑从9米走到13米,长度多了约四成,根部弯矩差不多是原来的2.1倍,配筋、截面、锚固都得重做一遍。

板能调的只有厚度。单位宽度上的抗弯力臂就是有效高度,板做到500mm,力臂也就400mm出头;厚度加多少自重就加多少,而自重正是悬挑要扛的荷载。9.5米这块板用到250~500mm,里面已经是扁波纹管配扁锚。

梁把混凝土集中在几条线上,覆盖同样一平米楼面用量比500mm厚的板低不少;力臂靠梁高给,根部梁高随悬挑长度往上走,端部做变截面收薄。代价是结构高度,13米级的悬挑梁梁高会明显吃掉净高。

比较项 预应力悬挑板 预应力悬挑梁
受力路径 单位宽度受弯,力臂靠板厚 集中受弯,力臂靠梁高
截面 板厚250~500mm 根部梁高随悬挑长度增加,端部变截面
端部与张拉 封口边梁或暗梁,分级、分区张拉 内凹或外凸节点,双向梁调矢高错开
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端部和张拉端,两条路线的分岔

板是一整块,张拉一批筋整块板跟着动,张拉就得分级、分区、来回交替;梁是线构件,影响范围相对清楚,但两个方向的梁相交时筋会打架,要调一个方向的矢高让它们错开,再按调整后的矢高复核。

板端是自由边,预应力筋的水平集中力全压在端部,所以优先设封口边梁或暗梁,做不到时用U型构造钢筋把面筋、底筋兜住,整体性和局压都靠这道构造。梁端要解决张拉位置:筋可以往支座内延伸一跨锚固,往外就得在立面上做内凹或外凸的节点,这个节点同时受立面和局部承压约束,余地比板端小。端部的普通钢筋和预应力孔道先做三维放样,复杂节点在正式施工前到现场做1:1实体放样,确认钢筋排得下、孔道穿得过,再大面积施工。

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我们做过的悬挑

北京乐城国际幼儿园的屋面悬挑板,净悬挑9.5米。选板是因为屋面要一块连续的面,防水、找坡、面层都直接做在板上;代价是250~500mm的板厚和自重。板里用扁波纹管配扁锚,每孔穿4根钢绞线、管间距250mm,1860级低松弛钢绞线,张拉控制应力取标准强度的70%,施工时超张拉3%;张拉分四级、南北向交替,测反拱和支座根部应力。

石家庄华润中心的悬挑最大9米,普通混凝土很难做,最后走预应力悬挑梁。筋往支座内延伸一跨,单端张拉放在悬挑端,摩擦损失小,也少开张拉后浇洞。梁端变截面收到400mm高、封边梁200mm宽,内凹挖深后局压不够,改成外凸,把外凸厚度压在200mm以内。设计时控制预应力等效弯矩平衡恒载弯矩的比例,避免反拱过大,预压应力用来控制裂缝宽度。

13.6米和15米的悬挑我们做的是梁,用几套有限元程序独立建模、互相校对。

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参考依据

  • 北京乐城国际幼儿园预应力悬挑板
  • 石家庄华润中心预应力悬挑梁
  • 北京大兴19#地A地块地下空间及商业预应力悬挑梁
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常见问题

Q1 9米悬挑一定要做预应力吗?

9米级悬挑用普通钢筋混凝土要做得很厚,挠度和裂缝都不好控制,预应力是常用路线;它要和普通混凝土、钢结构放在同样的功能目标下比净高、结构量和工期。

Q2 悬挑板的支撑什么时候能拆?

悬挑构件和它后面的平衡构件混凝土强度都达到设计值才能拆,拆早了根部容易出问题。

Q3 板和梁的造价差多少?

同样功能目标下,板省模板和工序,梁省混凝土和钢筋;具体差额要把模板、支撑、张拉和后浇洞一起算,没有图纸给不出数。

9米出头选板还是选梁,最后落在悬挑多长、根部能不能锚、净高和立面让不让这三件事上。下一步把建筑平面、悬挑部位的结构布置和根部支承构件的图纸理出来,连同使用荷载和净高要求,先做一次构件级的路线比选,再往施工图走。

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