結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)梁的設(shè)計處理方法探究

曾超

（江西南昌　330000）

結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)梁的設(shè)計處理方法探究

曾超

（江西南昌330000）

基礎(chǔ)梁是基礎(chǔ)的重要組成部分，具有拉結(jié)樁基承臺，抵抗不均勻沉降，加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性的作用，同時還具有傳遞并承受首層鎮(zhèn)充墻荷載的作用。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)梁的設(shè)計處理方法出發(fā)，再對基礎(chǔ)系梁與地框梁的構(gòu)造要求進(jìn)行了分析介紹。

結(jié)構(gòu)設(shè)計；基礎(chǔ)梁；設(shè)計處理方法

前言

基礎(chǔ)梁是指基礎(chǔ)的一部分，基礎(chǔ)由基礎(chǔ)梁與外伸翼緣共同組成，如果是梁板共同組成梁板式筏型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)則由基礎(chǔ)梁和同筏板組成。再有，預(yù)制排架結(jié)構(gòu)體系中，承受外圍護(hù)墻發(fā)得的墻梁，也叫做基礎(chǔ)梁。還有一種基礎(chǔ)被稱為基礎(chǔ)系梁或者基礎(chǔ)拉梁，是指柱下獨立基礎(chǔ)之間的聯(lián)系梁，具有增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。另外，還有一種在地面附近設(shè)置的基礎(chǔ)梁，主要是為了解決由于首層計算高度過高、基礎(chǔ)埋設(shè)置深度較大而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)、抗震不利的問題，其可以有效減少首層計算高度，并具有一定的水平約束力，由于此種地基梁不承受地基反力，又屬于上部結(jié)構(gòu)的一部分，因為又被成為地框梁?？傊A(chǔ)梁設(shè)計的優(yōu)良與否直接關(guān)系著整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1　結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)梁的設(shè)計處理方法

1.1基礎(chǔ)梁JL計算方法及受力特點

（1）基礎(chǔ)梁JL是指傳統(tǒng)定義上的基礎(chǔ)梁，是指結(jié)構(gòu)設(shè)計中，將框架柱設(shè)置在固定的位置，主要作用是傳遞縱向負(fù)荷和針對平衡低點中出現(xiàn)的不平衡彎曲進(jìn)行平衡，此種柱下條形基礎(chǔ)主要由基礎(chǔ)梁與外伸翼緣共同組成，并且基礎(chǔ)梁對受力構(gòu)件有直接性的影響，由此可見，基礎(chǔ)梁JL的重要性作用。該基礎(chǔ)梁的受力點是在向上彎曲，并且發(fā)生變形的部位，具體在中區(qū)域?；A(chǔ)梁JL與頂端結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)之間生成發(fā)生彎曲變形作用力是相反的，因為，基礎(chǔ)梁JL所承載的地基反力是向下的，所以彎曲變形作用力自然向下，而頂端基礎(chǔ)梁結(jié)構(gòu)是向上。

（2）傳統(tǒng)的基礎(chǔ)梁JL計算方法中，通常將其視為“倒梁樓蓋體系”，也就是分化處理基地反力的布局，最后在基礎(chǔ)梁的設(shè)計中進(jìn)行運用，此種方法的優(yōu)點在于簡單明了，但是隨著人們對于基礎(chǔ)梁以及地基反力的研究不斷深化看出，地基反力不是一成不變的，其隨著基礎(chǔ)梁縱向變形而發(fā)生改變。隨著科技的發(fā)展，在基礎(chǔ)梁的設(shè)計中逐漸采用了計算機(jī)處理方法，采用文克爾地基模型計算方法，可以看出，地質(zhì)縱向變形和地基反力之間是成比例關(guān)系，也就是說，當(dāng)基礎(chǔ)梁地基反力較大時，則證明地質(zhì)縱向變形也比較大，反之亦然。對于，基礎(chǔ)梁JL來說，其受力點部位會形成向上的變形和彎曲，從而會促使土質(zhì)縱向變形產(chǎn)生，生成地基反力，在基礎(chǔ)梁JL的計算與設(shè)計處理中應(yīng)該重點考慮的兩個問題就是地基反力與縱向變形。

1.2基礎(chǔ)系梁的處理方法

基礎(chǔ)系梁是指柱下獨立基礎(chǔ)之間的聯(lián)系梁，其作用是多樣化的，作用不同相應(yīng)的計算方法也是不同的，具體情況如下：

（1）如果設(shè)置基礎(chǔ)系梁的主要目的是增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，對不均勻沉降進(jìn)行調(diào)節(jié)，使框架結(jié)構(gòu)沉降的敏感性得到消除或者減輕，那么其相對應(yīng)的設(shè)計處理是：配筋按照受拉進(jìn)行計算，拉力大小取系梁結(jié)各柱軸力的1/10。按照偏心受壓構(gòu)建考慮鋼筋的長度。

（2）在土質(zhì)較好的情況下，柱底的彎矩可利用系梁進(jìn)行平衡。由于柱底的彎矩具有反復(fù)性的特點，因此，對于鋼筋通常的設(shè)置，一定要考慮中心受壓構(gòu)件。

通常情況下，如果發(fā)現(xiàn)地基土質(zhì)量比較差，會在獨立基礎(chǔ)頂部設(shè)置系梁，并且柱受彎承受力一定要小于系梁受彎承載力，此時塑性鉸將產(chǎn)生于柱下端、系梁之上，地基也不會受地震彎矩的影響。然而，當(dāng)系梁相對較弱時，地基將承受地震彎矩所產(chǎn)生的彎矩作用。當(dāng)基礎(chǔ)頂面與系梁之間的距離比較近時，系梁下方很容易形成短柱，因此，一定要對系梁端部截面進(jìn)行加高，到基礎(chǔ)頂面為止，具體情況如圖1所示。

圖1　

1.3地框梁的處理方法

在建筑中，如果設(shè)有地下室，并且要求為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，此時一定要將其設(shè)為多層框架結(jié)構(gòu)。如果將基礎(chǔ)梁埋的比較深時，一定要在首層設(shè)置地框梁，并且首層地面要適度將低，一般在0.1m左右，計算分析處理時，可依據(jù)獨立層輸入處理的方式進(jìn)行，在模型設(shè)計中應(yīng)該將此層設(shè)置為地下室，地框梁與基礎(chǔ)頂之間的距離直接決定的樓高，因此，在設(shè)計樓高時，必須要充分考慮這一問題。對于下部柱配筋的設(shè)置，可考慮按照地下室輸入與非地下室的輸入進(jìn)行分析計算，主要是因為該層土地對其沒有非常高的約束，并且無樓板。

以某工程為例：該工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層層高為6m，地上層共有5層，每層層高為5m。經(jīng)過綜合的分析確定，首層計算高度要達(dá)到6.5m，基礎(chǔ)高度要達(dá)到1.1m，基礎(chǔ)深埋為3m。如果設(shè)置地框梁層，利用相應(yīng)的計算軟件實施計算，結(jié)果顯示首層與二層之間的剛度比為0.5，和上三層平均值剛度比值為0.55，那么便可以判定該層屬于薄弱層，抗震能力不強(qiáng)。如果設(shè)置地框梁層，梁高設(shè)置為600m，通過相應(yīng)的計算軟件得出，首層與二層之間的剛度比為1.0，和上三層平均值剛度比值為1.1，完全滿足豎向規(guī)則要求，將具有極強(qiáng)的抗震能力。

在設(shè)計中，如果要在首層下在增加地框梁層，為了確保首層部位柱內(nèi)能夠有效增加，計算中，一定要將樓板定位彈性板、將地框梁定義為地下室，實施整體上的計算分析，要按照相應(yīng)的計算結(jié)果來設(shè)計地框梁。在抗震等級方面，地上部分與地下部分要保持一致。對于下部柱的設(shè)計，除了要考慮配筋之外，還應(yīng)該考慮短柱構(gòu)造的相關(guān)要求。此種處理方法，可以有效提高抗震性能，并且可以防止結(jié)構(gòu)底層出現(xiàn)薄弱層的現(xiàn)象。

2　基礎(chǔ)系梁與地框梁的構(gòu)造要求

2.1基礎(chǔ)系梁構(gòu)造

對于基礎(chǔ)系梁構(gòu)造的要求，主要是針對梁高、梁寬以及配筋等等，其中梁高包括要控制在1/15～1/20L之間，梁寬要控制在1/25～1/35L之間配筋方面一定要滿足上下相同這一要求。在縱向鋼筋的設(shè)置上，一定要滿足向下彎錨或者搭接的要求。由于系梁不受抗震方面的影響，因此，這一方面的要求可以不必考慮，從而對于錨固和鋼筋搭接方面的設(shè)置，也可以不同考慮抗震方面的要求。

由于地基反力對拉梁產(chǎn)生不了任何影響，因此，為了保障地基土與底面之間形成一定的空隙，一定要進(jìn)行合理設(shè)置，并且在拉梁設(shè)計圖紙中要明確標(biāo)出：先利用素土進(jìn)行夯實，在利用爐渣進(jìn)行鋪設(shè)，爐渣鋪設(shè)厚度不可小于200mm厚，梁底要留一定距離的高空隙，一般要在50mm之上，或者鋪設(shè)一層可壓縮性材料，例如：苯板。

2.2地框梁構(gòu)造

地框梁的主要特征就是基礎(chǔ)頂面比梁底還要低，施工中應(yīng)該按照框架梁的相關(guān)要求進(jìn)行，如果結(jié)構(gòu)由抗震要求，那么在構(gòu)造方面，要對抗震有針對性的設(shè)計，抗震等級要與上部樓層保持一致。在地框梁層的影響下，致使基礎(chǔ)頂面間的柱成為短柱，設(shè)計中一定要將其作為重點，構(gòu)造設(shè)計中以短柱相關(guān)要求為基準(zhǔn)。另外，要對首層地面之上的柱箍筋加密區(qū)范圍進(jìn)行合理的設(shè)計。

3　總結(jié)

基礎(chǔ)梁根據(jù)其作用的不同，分為不同的類別，具體包括：基礎(chǔ)梁JL、基礎(chǔ)系梁、地框梁等等。基礎(chǔ)梁是確保整體建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵，對基礎(chǔ)梁的設(shè)計一定要根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計意圖，不同類別的基礎(chǔ)梁，其受力特征和計算方法是不同的，應(yīng)該嚴(yán)格遵守其構(gòu)造要求，合理選擇計算模型。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計中基礎(chǔ)梁的設(shè)計處理方法出發(fā)，再對基礎(chǔ)系梁與地框梁的構(gòu)造要求進(jìn)行分析介紹，希望對基礎(chǔ)梁的設(shè)計有借鑒作用。

[1]蔡繼生.樁基承臺與底板對基礎(chǔ)梁的受力影響研究[D].華中科技大學(xué)，2012.

[2]馮立平.鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁的設(shè)計方法[J].建筑結(jié)構(gòu)，2011，S1：1356～ 1359.

[3]王國體.基礎(chǔ)梁邊界約束作用的虛擬節(jié)點法[J].巖土工程學(xué)報，2009，03：447～451.

TU223

A

1673-0038（2015）49-0088-02

2015-11-1

曾超（1978-），男，工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。