预起拱1/500，真的适用所有钢梁吗？

来源： 愚公解构 公众号

前一篇关于钢梁预起拱的文章，从读者的留言看，内容也只能算是"蜻蜓点水"。主要还是   不想写太长，想让文章简洁易读一些   ，所以我们总结了一个大概。虽然看似涵盖了许多内容，但实际上缺了一块重要内容：   起拱的决定性因素——设计   。

先摘录下 关于这个话题的精彩留言：

“起拱后螺栓的孔位发生了微小变量，现场螺栓安装精度不好控制，现在工厂都采用型钢自动切割，开孔、坡口一次成型，起拱成了难题。重要的大跨度构件，需要经过有限元分析，结合恒荷载作用下的变形量，在图纸深化时按预定的起拱量做图。”——朱老师

“ 实际工作中，有几个单位，对大型截面的构件进行起拱了？现实中截面大点钢梁，哪怕是H型截面，没有加工厂做的。起拱只是停留在规范里。 就算做也是中间的点，断开抬高下。 “ ——R老师

本文将继续深入探讨以下几个方面：预起拱有哪些优点、预起拱要补偿多少的竖向挠度、增加的成本怎么从方案上权衡、设计没有明确预起拱怎么办、哪些情况不需要预起拱。最后小结一下。

预起拱有哪些优点呢？

•    控制梁的挠度 ：预起拱可以抵消部分荷载引起的挠度，使梁在使用状态下保持较平直的形态。

•    改善美观性 ：减少可见的下垂变形，保持楼面或屋顶的平整度，提升建筑的视觉效果。

•    节省材料 ：通过预起拱，可以使用较小截面的梁来满足相同的挠度要求，从而节省钢材用量；使得楼板厚度一致，减少因为钢梁下挠而增加的浇筑混凝土体积。 如果没有预起拱，楼板混凝土的体积可能会增加用量10~15%。

预起拱需要补偿多少的下挠呢？

一般设计时，可以分以下三种情况：

• 1. 一定百分比的恒载作用下的挠度。

• 2. 全部恒载作用下的挠度。

• 3.全部恒载和一定百分比的活载作用下的挠度。

《钢标》3.4.3 的建议是：可取 100%的恒载 + 50% 活载；还要视实际需要而定。条文说明中说“用这种方法计算起拱度往往比较麻烦”，其实现在计算软件已经很智能、很发达了，加了组合工况即可，好像也没那么麻烦。

“1/500”这个数值，前面说的对象是屋架和桁架， 对于实腹钢梁，并没有给出具体数值，是否可以参照，也没有明确。

“视实际需要而定”，也是一个很笼统的表述，具体会遇到哪些实际情况呢？信息量也很大，足够单独写一篇了！  如果大家感兴趣，我们再专门展开聊聊吧，欢迎一起交流讨论。

预起拱起的不够，达不到预想的效果。 预起拱起的多了，可能会出现楼板厚度不足，出现栓钉外露或者保护层不够； 或者楼板厚度够了，楼板的顶标高却超了的情况。

在《Design Considerations for Camber》中给出的 一般经验取值是80%的恒载 ，如果楼板的厚度有较大的变化，还是要调整比例的。

The practice of offsetting 80% of the expected dead load—referred to here as the 80% rule—has been applied to a broad spectrum of projects and, in most cases, appears to result in typical interior beams that perform well for "average" projects.

预起拱，增加的成本怎么办？

小型钢厂规模小，议价能力通常没那么强。对于钢梁预起拱这项工艺，情况更为复杂：有专业设备的厂商采用冷弯，但增加了转运成本；缺乏设备的则采用热弯，导致耗时增加和人工成本上升。可能还需要额外的质量控制和测量程序。

结果就是， 钢结构的单价维持不变，而加工成本却增加。  如何消化这些额外成本并保持盈利，确实是一个棘手的难题！据工厂测算， 钢梁预起拱大概增加了加工成本5~10%不等。

预起拱也可能带来 成本节省 ：

•  减少了因梁挠度而需要额外混凝土的成本。

•  避免了使用更重的钢梁截面。

这样一增一减，可能最终项目受益了，但是钢结构单方面的制造成本是绝对增加的。

为了消化增加的成本而保证正常的利润，钢厂会不会选择其他方面自行进行“优化”呢？后面我们再聊聊这方面的内容吧，一些乱动“歪脑筋”的现象。

设计没有考虑预起拱怎么办？

钢结构的起拱较为复杂，不像是混凝土，木模板调整一下那么简单。如果设计图纸没有明确，深化也没有考虑，那么这个问题转移到现场要处理，施工该怎么办呢？

这种情况下，考虑与设计方沟通，确认是否需要进行预起拱，如果需要，请设计方提供具体的起拱值和要求，量小，现场也能想办法解决。

如果确实需要预起拱但现场条件又不允许，可以考虑采用 临时支撑 的方式，在混凝土浇筑和养护期间对钢梁进行支撑，以减少初始变形。

如果这点增加的混凝土浇筑量可以接受， 直接浇变厚度的楼板 ，还有就是加大钢梁的截面。

哪些情况不需要预起拱呢？

•  需要的预起拱小于20mm的梁：起拱的损失可能会使其无效。

•  总长度小于7米的梁。

•  腹板厚度小于或等于6mm。

•  与外墙连接的梁：外墙系统连接难以协调。

•  刚性框架中的梁：对于需要既刚性又保持90度的连接，会出现节点装配问题。

•  承受显著非对称荷载的梁：预起拱设计主要用于抵消均匀荷载。

小结

预起拱的大小需根据具体项目情况来确定 ，既不宜过多也不宜过少，最好恰到好处。这种复杂而全面的考量应由设计方来决定 。例如，美国的设计图纸中会明确标注每根需要起拱的钢梁的具体起拱数值。

为什么美国对预起拱要讲得这么透呢？他们真的很有这个需求， 大跨度才能发挥出钢结构建筑的室内大空间的优势，而 两端铰接的热轧H型钢梁，按照组合梁设计，截面可以更小、更合理 。起拱也就成了必选项。同时冷弯设备 广泛 应用，也让预起拱变得方便快捷。

国内图纸的表达通常比较简单化，仅在设计说明中用一句话概括，如采用统一的起拱标准1/500。然而，经过上述讨论，我们发现这种做法并不十分妥当。这种简化除了可能存在与实际不匹配的问题外，还可能会带来另一个问题： 确定每根梁具体起拱值的工作被转嫁给了深化设计人员，无形中提高了对他们进行技术判断的能力要求。

参考资料： 《Design Guide 36 - Design Considerations for Camber》《Economical Use of Cambered Steel Beams》《CAMBER CONSIDER ATIONS》