玄晖，罢枢密使及宣徽南院使之职，只置宣徽使一员，任王殷为之，赵殷衡为副。王殷、赵殷衡又诬称何太后私通蒋玄晖；她随后也被王殷和赵殷衡奉朱全忠密令缢杀于积善宫。朱全忠并捕杀柳璨、张廷范。赵殷衡被任为枢密副使。朱全忠于四年（907年）迫唐哀帝禅位于己，代唐建立后梁，为后梁太祖皇帝。
后梁年间.后梁干化元年（911年）七月，太祖赏保义军节度使王檀守御邢州之功，加开府仪同三司、检校太尉，进封琅琊郡王，命时任宣徽使的赵殷衡携诏书慰谕，赐绢千匹、银千两。后梁年间，赵殷衡历任汝州防御使、左卫大将军