袁志昊

當(dāng)設(shè)計鋼筋混凝土獨(dú)立擴(kuò)展基礎(chǔ)時，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員常常遇到:

1)兩柱基礎(chǔ)間凈距較小，基礎(chǔ)互相干擾;地基承載力較低或兩柱荷載較大，兩柱的擴(kuò)展基礎(chǔ)尺寸相互碰撞重疊。

2)某一柱靠近建筑紅線時，基礎(chǔ)面積不足或單柱擴(kuò)展基礎(chǔ)無法放置，使擴(kuò)展基礎(chǔ)無法承受偏心荷載。

在上述情況下，解決的辦法是將兩柱設(shè)置在同一個基礎(chǔ)上，柱的內(nèi)力通過一個基礎(chǔ)傳遞給地基，即形成雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)。

雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)可分為梁板式、板式和系梁式三類，每一類有各自適用范圍和特點(diǎn)。

1 板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)

板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)是在基礎(chǔ)底板上將兩個柱子直接支承，由柱子荷載通過基礎(chǔ)底板傳給地基。一般適用于柱子荷載比較小，柱子間距不大的情況。板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)可根據(jù)不同情況分為矩形或梯形形式，當(dāng)兩柱子荷載相差不太大，柱子周圍空間足夠布置時，調(diào)整柱列方向兩側(cè)的擴(kuò)展基礎(chǔ)尺寸就能做到基礎(chǔ)形心和兩根柱子荷載合力作用點(diǎn)大致重合，進(jìn)而保證基礎(chǔ)底板承受地基反力比較均勻時，可使用矩形板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ);當(dāng)遇到某一柱子柱列外側(cè)擴(kuò)展尺寸受限制或兩根柱子荷載相差較大時，設(shè)計矩形底板不能做到基礎(chǔ)底板的形心與柱子合力作用力點(diǎn)的重合時，應(yīng)考慮設(shè)計梯形底板的板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)，如圖 1所示。柱子荷載合力作用點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)材料力學(xué)的公式確定，當(dāng) X1+ X2=L/2時，按矩形板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計;當(dāng)L/3＜X1+X2＜L/2時，按梯形板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計。

按板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計步驟是:1)根據(jù)柱子荷載標(biāo)準(zhǔn)值和地基承載力特征值確定基礎(chǔ)總面積，再根據(jù)基礎(chǔ)的各方向調(diào)整擴(kuò)展尺寸，滿足基礎(chǔ)底板形心與柱子合力作用點(diǎn)近似重合。2)底板厚度應(yīng)根據(jù)抗沖切計算要求確定。3)沿柱列的方向，計算跨中及支座的彎矩，在基礎(chǔ)頂部及底部設(shè)置鋼筋。4)基礎(chǔ)寬度方向按懸臂板計算并按構(gòu)造要求設(shè)置下部鋼筋。當(dāng)兩柱子的荷載相差不大，經(jīng)計算基礎(chǔ)底面積不大，基礎(chǔ)尺寸按兩方向近似對稱布置，且滿足L0≤L/2時(L0為兩根柱子間的中距)，可在板底和板頂配筋，在板厚滿足沖切要求下，沿柱列方向的板底配筋按懸挑尺寸為(L-1)/2的懸臂板計算，板頂按構(gòu)造要求配筋;沿寬度方向的板底配筋按懸挑尺寸為 B/2的懸臂板計算，這樣基礎(chǔ)底面積不大，B/2與(L-1)/2近似相等時是經(jīng)濟(jì)的。

板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)的底板一般采用平板式基礎(chǔ)，為了滿足抗沖切要求并減少混凝土用量也可采用如圖 2所示的階梯狀基礎(chǔ)底板，此時應(yīng)注意計算底板彎矩，確定配筋時計算寬度的取值:對于按支座彎矩計算下筋時取B，對于按跨中彎矩計算上筋時取B1。

2 梁板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)

當(dāng)兩根柱子的間距較大時，板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)就不經(jīng)濟(jì)，主要是混凝土量很大。若在兩根柱子間設(shè)置鋼筋混凝土梁，變?yōu)榱喊迨诫p柱聯(lián)合基礎(chǔ)，由梁來承受沿柱列方向的彎矩。梁板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)沿柱列方向應(yīng)按倒梁法或彈性地基梁法計算正、負(fù)彎矩，確定梁內(nèi)鋼筋。基礎(chǔ)底板僅承受單向彎矩，按單向懸臂板計算，即根據(jù)基礎(chǔ)底板寬度的一半為計算長度來計算彎矩并配筋?；A(chǔ)底板可做成矩形或梯形兩種，但要根據(jù)荷載分布按形心及合力點(diǎn)重合的要求調(diào)整基礎(chǔ)尺寸。不管采用板式或梁板式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)，最主要的是調(diào)整基礎(chǔ)四周的尺寸，要使基礎(chǔ)底板的形心與柱子荷載的合力作用點(diǎn)盡可能重合，進(jìn)而保證基底反力近似均勻，為了保證基礎(chǔ)下的壓應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力，要求基礎(chǔ)偏心矩e≤L/6，基礎(chǔ)底面積全部參與工作，且基礎(chǔ)邊端最大壓力應(yīng)滿足Pmax≤1.2fa。當(dāng)尺寸調(diào)整受限制，不滿足上述要求時，應(yīng)采用擴(kuò)大另一方向基礎(chǔ)尺寸，降低基礎(chǔ)下的壓應(yīng)力。

3 系梁式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)

當(dāng)兩根柱子基礎(chǔ)雖未碰撞重疊，但因其中一根柱子尺寸調(diào)整受限而導(dǎo)致偏心較大(例如邊柱)時，可考慮采用系梁式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)。如圖1所示，當(dāng)X1+X2≤L/3時，使得聯(lián)合基礎(chǔ)下的土壓力不均勻，此時設(shè)置系梁來進(jìn)行調(diào)整，采用系梁式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)，見圖 3。系梁的作用是使邊柱基礎(chǔ)因偏心產(chǎn)生的彎矩傳遞給內(nèi)側(cè)柱基礎(chǔ)，兩根柱子基礎(chǔ)下均可得到均布基底應(yīng)力，調(diào)整每根柱子下基礎(chǔ)尺寸，使基礎(chǔ)底部壓力接近相等，保證基礎(chǔ)沉降接近一致。計算時假定系梁相對于基礎(chǔ)是剛性的，當(dāng)系梁較短時，可以忽略地梁的重量，計算時，選擇兩個基礎(chǔ)的合適尺寸，使橫向尺寸相差不太大，先按F1估算，F(xiàn)1柱下基礎(chǔ)尺寸為B1XL1，這樣，X1+e= L1/2，對柱 2中心點(diǎn)取矩得:

滿足B1L1fa≥R1，B2L2fa≥R2即可。

其中，G1，G2分別為F1，F(xiàn)2下基礎(chǔ)自重。

系梁式雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)概念清晰，可節(jié)省混凝土，但費(fèi)工費(fèi)時費(fèi)模板，選用時應(yīng)綜合考慮。

4 結(jié)語

雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)其要點(diǎn)是兩根柱子共用一個基礎(chǔ)“聯(lián)合”起來起作用。進(jìn)行雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計時，必須選擇合理經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)形式，調(diào)整柱子基礎(chǔ)尺寸，使柱子基礎(chǔ)形心與兩根柱子合力作用點(diǎn)大致重合，保證柱子基礎(chǔ)底部壓力近似均勻。

對于處于同一柱列上的多柱基礎(chǔ)聯(lián)合可參照雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)的思路設(shè)計，不同柱列上的多柱基礎(chǔ)聯(lián)合即為筏板基礎(chǔ)。

[1] H?F溫特科恩，方曉陽.基礎(chǔ)工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 錢鴻縉，劉惠珊.基礎(chǔ)與地基[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.