竖向开孔梁的初步探讨
摘要随着建筑业的高速发展,人们对建筑功能的要求越来越
高,将大量建筑设备应用到工程中,因而产生了竖向开孔梁。本文主
要介绍竖向开孔梁的应用现状和研究现状,旨在为进一步深入研究
带来启发。
关键词竖向开孔梁;现状;应用;研究
中图分类号tu73文献标识码a文章编号1674—
6708(2010)28-0052-02
随着21世纪的到来,人们对建筑结构功能的不断提高,由此产生
的影响是结构功能发生突破性变化。与之相适应的各种建筑辅助设
施如室内给水系统、室内排水系统、室内采暖系统、自动喷水灭火
系统等等,它们都是从建筑结构的梁下(或板中)穿过,在梁下占据
的高度一般约占层高的1/5～1/4,占用了大量建筑空间,并且也增
加了建筑的造价和日常维护费用。这样的结果就是结构使用功能的
满足与工程造价的提高等方面的矛盾越来越突出,在高层建筑中尤
其如此,同时也极大的限制了建筑设备工程的发展。所有的这些原
因促使了管线暗装技术的产生和发展,就是将建筑设备的管线布置
在墙梁等建筑结构的构件中,采用钢筋混凝土开孔梁,将管线空间
与结构空间合二为一,以此减小建筑设备及其管线所占用的空间。
不但为解决这些矛盾提供一个有效的途径,也有助于改善建筑的视
觉效果;但同时。也对建筑结构的结构性能和结构的空间和平面布
置有很大的影响。
在建筑中,管道一般有两种处理方式,一种是将管道安装在预设
的管道井内,以满足室内美观的要求。另外一种方式是将管道埋设
在墙、梁内,这些管线埋设在建筑结构内部需要占用相应的空间,从
而影响建筑结构的工作状态,这样就会不可避免的出现在梁中开洞
的问题。管线在承重梁内穿管敷设的方法有两种,一是在梁中和轴
附近垂直于梁长度方向留设水平管道,将设备高度与结构高的合二
为一,可以大幅的降低层高。二是在梁的垂直方向留设垂直管道,这
样既增加了房屋的使用面积,又改善了房屋的视觉效果。
无论哪一种开孔方法,均会削弱构件的截面,对构件的承载力、裂
缝开展和变形均会有很大的影响,在洞口较大时,开涧梁的最大裂
缝宽度明显增大。所以,对于开洞梁,除了按照一般梁验算最大弯矩
以及剪力处的最大裂缝宽度外,还需要验算开洞处的裂缝宽度。
对于第一种开孔方式,在设计中已有相关的要求,并大量应用于
实际工程中。但对于第二种开孔方法,在现行的《混凝土结构设计
规范》(gb50010-2002)中并未考虑竖向开洞对结构的影响,也未给
出相应的计算方法和要求。
1竖向开孔梁的应用现状和存在问题
1.1应用现状
在工程现场的调研中发现在实际工程的设计中。考虑了水平开孔
梁对承载力的影响,当孔洞尺寸超过规定时,在孔洞部位增加附加
钢筋。但在现行《混凝土结构没计规范》(gb50010-2002)中并未
考虑竖向开洞对结构的影响,也未给出相应的计算方法和要求,即:
钢筋混凝土梁是按照没有开孔的状态设计的。而管线安装要从梁中
穿越,有时会穿越很多管线,严重削弱了钢筋混凝土梁的有效截面
积,对结构承载力造成了影响。
1.2实际应用中存在的问题
1.2.1试验研究未开展
近年来,虽然竖向开孔梁在实际工程中应用越来越多,但对其受
力、传力机理的研究不够深入,力学概念模糊不清。
1.2.2缺乏计算理论依据
南于受理论研究及设计软件的限制,目前,在设计时只是按照实
体梁来设计,并未考虑竖向开孔时对结构的影响+给工程结构的安
全带来了严重的隐患。
1.2.3设计、施工的随意性大
在实际工程中,因规范没有对竖向开孔梁的设计要求,结构工程
师就不再考虑孔洞的影响,安装专业工程师在设计管线时,对于竖
向管线位置也没有明确尺寸定位,大多数管线位置是现场确定,没
有考虑结构的尺寸限制,随意性较大,影响到结构安全。
2竖向开孔梁的国内外研究现状
目前,在国内、外的有关文献中还未检索到关于梁的竖向开孔问
题的研究资料,在所有的研究中也仅限于对在梁的腹部开设水平孔
洞的基本理论研究。主要的研究内容综述如下:
随着人们对建筑结构的功能要求的不断提高,结构中各种辅助设
施(如通风、供热、消防、上下水管等)变得越来越庞大,若把这些
设备管道从梁底穿越,其后果势必挤占建筑空间,间接地增加了建
筑高度。
为了解决这个缺点,国内外学者提出一种方法,即采用钢筋混凝
土开孔梁,总体上讲开孔梁与实腹梁相比有共性,也有其特,陛,在
离开孔洞位置稍远的实腹截面其受