9.4 圈梁、过梁和挑梁
・9.4.1 圈梁・
砌体结构房屋中，在墙体内沿水平方向设置的连续、封闭的钢筋混凝土梁，称为圈梁；位于房屋檐口处的圈梁又称为檐口圈梁；在±0.000标高以下，基础顶面处设置的圈梁，又称为地圈梁。对有地基不均匀沉降或较大振动荷载的房屋，可在砌体墙中设置现浇钢筋混凝土圈梁。
1）圈梁的作用
圈梁的作用是增加房屋的整体刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋造成不利影响，跨过门窗洞口的圈梁还可兼作过梁。在考虑地基不均匀沉降时，圈梁以设置在基础顶面和房屋檐口部位起的作用最大。如果房屋沉降中间较大，两端较小时，基础顶面的圈梁作用最大；如果房屋沉降中间较小，两端较大时，则位于檐口部位的圈梁作用最大。
2）圈梁的设置原则
通常考虑房屋的类型、层数、地基情况、荷载特点等条件来决定圈梁设置的位置和数量。对于一般的工业与民用建筑，《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）规定，圈梁的设置原则如下：
a.砖砌体结构房屋，檐口标高为5～8 m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；檐口标高大于8 m时，应增加设置数量。
b.砌块及料石砌体房屋，檐口标高为4～5 m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；檐口标高大于5 m时，应增加设置数量。
c.对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，当未采取有效的隔振措施时，除在檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外，尚应增加设置数量。
②多层工业与民用建筑应按下列规定设置圈梁：
a.住宅、办公楼等多层砌体结构民用房屋，且层数为3～4层时，应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。当层数超过4层时，除应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁外，至少应在所有纵、横墙上隔层设置。
b.多层砌体工业房屋，应每层设置现浇混凝土圈梁。
c.设置墙梁的多层砌体房屋，应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁。
d.采用现浇钢筋混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋，当层数超过5层时，除应在檐口标高处设置一道圈梁外，还可隔层设置圈梁，并与楼（屋）面板一起现浇。
③建筑在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋，除按上述规定设置圈梁外，尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）的有关规定。
3）圈梁的构造要求
《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）规定，圈梁应符合下列构造要求：
①圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状。当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其到中垂直间距的2倍，且不得小于1 m，如图9.11所示。
图9.11 附加圈梁
②纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。刚弹性和弹性方案房屋，圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接。
③钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h≥240 mm时，其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120 mm。纵向钢筋不应少于4φ 10，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300 mm。
④圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。
⑤采用现浇钢筋混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋，圈梁应与楼（屋）面板一起现浇。未设置圈梁的楼面板嵌入墙内的长度不应小于120 mm，并沿墙长配置不少于2φ 10的纵向钢筋。
・9.4.2 过梁・
砌体结构墙体中跨过门窗洞口上部的梁称为过梁。过梁的作用是承受门窗洞口上部墙体及梁、板传来的荷载。
1）过梁的类型及构造要求
常见的过梁有钢筋混凝土过梁和砖砌过梁两种。砖砌过梁又可分为砖砌平拱过梁、砖砌弧拱过梁和钢筋砖过梁3种。砖砌平拱和砖砌弧拱过梁是将砖竖立或侧立砌筑而成。钢筋砖过梁的砌筑方法同墙体，仅在过梁的底部水平灰缝内配置受力钢筋而成。常见的过梁类型如图9.12所示。
（1）钢筋混凝土过梁
钢筋混凝土过梁具有施工方便、跨度较大、抗震性能好等优点，因而在地震区得到广泛采用，是目前应用最广泛的过梁形式。钢筋混凝土过梁多采用预制构件，也可根据需要采用现浇。对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋，应采用钢筋混凝土过梁。
（2）砖砌过梁
砖砌过梁具有节约钢材和水泥、造价低廉、砌筑方便等优点，但对振动荷载和地基不均匀沉降较为敏感。因此，对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋，应采用钢筋混凝土过梁。砖砌过梁的跨度不宜过大，钢筋砖过梁不应超过1.5 m，砖砌平拱过梁不应超过1.2 m。
砖砌过梁的构造应符合下列规定：
①砖砌过梁截面计算高度（不大于
或梁板以下高度）内的砂浆不宜低于M5。
图9.12 过梁类型
（a）钢筋混凝土过梁；（b）钢筋砖过梁；（c）砖砌平拱过梁；（d）砖砌弧拱过梁
②砖砌平拱用竖砖砌筑部分的高度不应小于240 mm。
③钢筋砖过梁底面砂浆层的钢筋，其直径不应小于5 mm，间距不宜大于120 mm，钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240 mm，砂浆层的厚度不宜小于30 mm。
2）过梁上荷载取值
过梁承受的荷载有两种情况：一种仅有墙体自重；另一种除墙体自重外，还承受梁、板传来的荷载。根据《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011），过梁上的荷载按下列规定采用：
（1）梁、板荷载
对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度hw＜ln时（ln为过梁的净跨），过梁应计入梁、板传来的荷载；否则可不考虑梁、板荷载。
（2）墙体荷载
①对砖砌体，当过梁上的墙体高度hw＜ln/3时，墙体荷载应按墙体的均布自重采用；否则应按高度为ln/3墙体的均布自重采用。
②对砌块砌体，当过梁上的墙体高度hw＜ln/2时，墙体荷载应按墙体的均布自重采用；否则应按高度为ln/2墙体的均布自重采用。
・9.4.3 挑梁・
在砌体结构房屋中，一端埋入墙内，另一端悬挑在墙外的钢筋混凝土梁，称为挑梁。通常利用挑梁悬挑部分来承受雨篷、阳台、外走廊等传来的荷载，挑梁需埋入墙内一定长度以防止倾覆。
1）挑梁的受力特点和破坏形态
挑梁在荷载作用下可能发生以下3种破坏形态：
（1）挑梁倾覆破坏
当砌体强度足够，挑梁埋入墙内长度较短时，在荷载作用下，在挑梁埋入段尾部处的砌体中产生α≥45°方向的裂缝，并有可能贯穿全墙。此时挑梁上的墙体及其他抗倾覆荷载已不能有效地抵抗挑梁的倾覆，挑梁即发生倾覆破坏，如图9.13（a）所示。
（2）挑梁下砌体局部受压破坏
当砌体的抗压强度较低，且挑梁埋入段较长时，挑梁埋入段尾部斜裂缝的发展比较缓慢，但由于挑梁下水平裂缝的发展，挑梁下砌体受压区段逐渐减少，压应力不断增大，可能使挑梁埋入段前部的砌体局部压碎而被破坏，如图9.13（b）所示。
（3）挑梁自身破坏
若挑梁自身承载力不足，将发生受弯、受剪破坏，或者因挑梁端部变形过大影响正常使用，如图9.13（c）所示。
图9.13 挑梁的破坏形态
（a）倾覆破坏；（b）挑梁下砌体局部受压破坏；（c）挑梁自身破坏
2）挑梁的计算
根据挑梁的3种破坏形态，应分别对挑梁进行抗倾覆验算、挑梁下砌体局部受压承载力验算和挑梁自身承载力验算。
（1）挑梁的抗倾覆验算
挑梁发生倾覆破坏，是由于外力对倾覆点的力矩大于或等于砌体和上部荷载对该点的力矩。挑梁发生倾覆破坏的计算简图，如图9.14所示，图中O点为挑梁丧失稳定时的计算倾覆点。《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）规定砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆按式（9.13）验算：
图9.14 挑梁抗倾覆计算简图
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。
挑梁计算倾覆点O至墙外边缘的距离x0（mm），可按下列规定采用：当l1≥2.2hb时，取x0=0.3hb，且x0≤0.13l1；当l1＜2.2hb时，取x0=0.3l1。其中，l1为挑梁埋入砌体墙中的长度（mm），hb为挑梁的截面高度（mm）。当挑梁下有构造柱时，计算倾覆点至墙外边缘的距离可取0.5x0。
挑梁的抗倾覆力矩设计值可按式（9.14）计算：
式中 Gr——挑梁的抗倾覆荷载，为挑梁尾部上部45°扩散角阴影范围（其水平长度为l3）内，本层砌体与楼面恒荷载标准值之和，如图9.15所示。当上部楼层无挑梁时，抗倾覆荷载中可计及上部楼层的楼面永久荷载。
l2——Gr作用点至墙外边缘的距离。
图9.15 挑梁的抗倾覆荷载
（a）l3≤l1时；（b）l3＞l1时；（c）洞在l1之内；（d）洞在l1之外
（2）挑梁下砌体局部受压承载力验算
挑梁下砌体的局部受压承载力，可按式（9.15）验算：
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，取η=0.7；
γ——砌体局部抗压强度提高系数，对图9.16（a）可取1.25，对图9.16（b）可取1.5；
Al——挑梁下砌体局部受压面积，可取Al=1.2bhb，其中，b为挑梁截面宽度，hb为挑梁的截面高度。
（3）挑梁自身承载力验算
挑梁自身受弯、受剪承载力计算与一般钢筋混凝土梁相同。由于挑梁的倾覆点在离墙体边缘x0处，因此，挑梁的最大弯矩设计值Mmax=Mov，最大剪力设计值Vmax=V0，V0为挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力。
3）挑梁的构造要求
挑梁除应符合《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的有关规定外，尚应满足下列构造要求：
图9.16 挑梁下砌体局部受压
（a）挑梁支撑在一字墙；（b）挑梁支撑在丁字墙
①纵向受力钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端，且不少于2φ 12。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1/3。
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。
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