李 靜，盛曉杰

(四川大學(xué)錦江學(xué)院建筑與土木工程系，四川彭山620860)

在工程實際當(dāng)中，有的設(shè)計人員，對于基礎(chǔ)拉梁、基礎(chǔ)連梁、地框梁、基礎(chǔ)梁的概念不清，首先介紹一下他們的區(qū)別與聯(lián)系。建筑結(jié)構(gòu)上的作用，通過墻或柱傳遞給基礎(chǔ)，基礎(chǔ)對地基產(chǎn)生作用力，與此同時，地基對基礎(chǔ)產(chǎn)生了反作用力，這個反作用力，工程界稱為地基反力，受到地基反力的梁稱為基礎(chǔ)梁，在設(shè)計圖紙中表示為JL［1］。與基礎(chǔ)梁相反，不受地基反力，或地基反力僅由地下梁及其覆土的自重產(chǎn)生，不是由上部結(jié)構(gòu)的作用產(chǎn)生，這樣的梁稱之為基礎(chǔ)聯(lián)系梁，在設(shè)計圖紙中表示為JLL［1］。當(dāng)基礎(chǔ)聯(lián)系梁頂面與基礎(chǔ)(承臺)頂面持平或者低于基礎(chǔ)(承臺)頂面，此時也可以稱為基礎(chǔ)拉梁或基礎(chǔ)連梁;當(dāng)基礎(chǔ)聯(lián)系梁底面與基礎(chǔ)(承臺)頂面持平或者高于基礎(chǔ)(承臺)頂面，此時也可以稱為地框梁。本文主要是對基礎(chǔ)聯(lián)系梁的設(shè)計進(jìn)行探討。

1 基礎(chǔ)聯(lián)系梁的作用

基礎(chǔ)聯(lián)系梁的主要功能是承受上部墻體的荷載或其他豎向荷載，除此之外，還用于承臺間的拉結(jié)，調(diào)整樁基之間的不均勻沉降;不良地質(zhì)獨(dú)立基礎(chǔ)間的拉結(jié)，加強(qiáng)獨(dú)立基礎(chǔ)之間的整體性;基礎(chǔ)埋深較大時，還可以減小首層柱的計算高度［2］。

2 基礎(chǔ)聯(lián)系梁的設(shè)置

在工程實際當(dāng)中，很多設(shè)計人員在獨(dú)立基礎(chǔ)之間一律設(shè)置基礎(chǔ)聯(lián)系梁，針對此情況，作者總結(jié)一二，除以下幾種情況［3～5］外，一般可以不用設(shè)置:(1)一層建筑平面中有隔墻處;(2)一級框架和Ⅳ類場地的二級框架;(3)各柱基礎(chǔ)底面在重力荷載代表值作用下的壓應(yīng)力差別較大;(4)基礎(chǔ)埋置較深，或各基礎(chǔ)埋置深度差別較大;(5)地基主要受力層范圍內(nèi)存在軟弱黏性土層、液化土層或嚴(yán)重不均勻土層;(6)一柱一樁，且樁與柱的截面直徑之比不大于2時，樁頂兩個主軸方向;(7)兩樁樁基承臺的短向;(8)有抗震設(shè)防要求的柱下樁基承臺的兩個主軸方向。

3 基礎(chǔ)聯(lián)系梁的設(shè)計

基礎(chǔ)聯(lián)系梁在不同豎向高度設(shè)置時，它們的計算模型及構(gòu)造也將不同，為了便于闡述，本文把基礎(chǔ)聯(lián)系梁分為基礎(chǔ)拉梁與地框梁(前文已介紹它們的定義)。

3.1 地框梁設(shè)計

在無地下室的RC多層框架房屋，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置深度較深時，如果直接將首層結(jié)構(gòu)的計算高度取至基礎(chǔ)頂面，則首層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，將出現(xiàn)如:結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角計算值過大，框架柱的配筋過大等一系列計算問題。還有就是，結(jié)構(gòu)的嵌固端直接取在基礎(chǔ)頂面也不完全合理，受剛性地坪及地表回填土的影響，地下柱的彎曲變形一般主要集中在地面下接近地表的一定區(qū)域內(nèi)［6］。因此，可以在首層地面設(shè)置基礎(chǔ)聯(lián)系梁，下文稱為地框梁。

地框梁具有一般框架梁與一般基礎(chǔ)聯(lián)系梁的屬性，應(yīng)滿足框架梁與基礎(chǔ)聯(lián)系梁的承載力要求及構(gòu)造要求。一般情況下，此梁可以按框架梁進(jìn)行設(shè)計。以某辦公樓為例，該項目為5層RC框架結(jié)構(gòu)，丙類建筑，抗震設(shè)防烈度為8度(0.20 g)，建筑場地為Ⅱ類;層高3.6 m，基礎(chǔ)埋深4.0 m，基礎(chǔ)高度0.8 m，室內(nèi)外高差0.45 m。根據(jù)抗震規(guī)范［3］，該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為二級。本工程設(shè)置地框梁，此梁梁頂標(biāo)高為－0.050 m。該框架結(jié)構(gòu)宜按6層進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析計算，即將地框梁層按地下一層輸入，地上框架房屋按5層輸入，應(yīng)用PKPM對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計算，程序總信息中地下室層數(shù)應(yīng)填1。對于層1:層高為H1=4－0.8－0.05=3.15 m;地框梁上如有荷載作用，應(yīng)將荷載一并輸入;樓板板厚定義為0，并定義彈性結(jié)點，用總剛分析的方法進(jìn)行計算。有時雖然定義樓板厚度為0，也定義彈性結(jié)點，但未采用總剛分析，程序分析時仍然會自動按剛性樓面假定進(jìn)行計算，與實際情況不符。對于層2，層高為H2=3.6－(－0.050)=3.65 m;層3至層6層高均為3.6 m。由此，可以完成本工程地框梁的設(shè)計。對于該結(jié)構(gòu)其他構(gòu)件的設(shè)計，特別是柱，還應(yīng)建立另外一種分析模型，即上部結(jié)構(gòu)嵌固于地框梁頂部，此時，結(jié)構(gòu)為5層，層1層高為H1=3.6－(－0.050)=3.65 m;層2至層5層高均為3.6 m。比較這兩種模型的最大值對框架梁、柱進(jìn)行設(shè)計。

3.2 基礎(chǔ)拉梁設(shè)計

無地下室的RC多層框架房屋，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)埋置深度較淺時，基礎(chǔ)聯(lián)系梁一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)頂面，對于這種梁下文稱為基礎(chǔ)拉梁。

如果基礎(chǔ)拉梁本身截面尺寸較小，即剛度較小，用較為夸張的比喻就是試圖用一個很細(xì)的構(gòu)件來拉結(jié)兩個單獨(dú)的柱基一起沉降，這是不可能的。因此，基礎(chǔ)拉梁本身截面要滿足剛度的要求:一般來說，基礎(chǔ)拉梁截面高度可取柱中心距的1/10～1/15，且不應(yīng)小于400 mm;基礎(chǔ)拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20～1/30，且不應(yīng)小于250 mm;構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面可取上述限值范圍內(nèi)的下限。

基礎(chǔ)拉梁的計算可以選擇以下兩種方法［2］之一:(1)取基礎(chǔ)拉梁所拉結(jié)的柱子中軸力較大者的l/10作為拉梁的軸心拉(壓)力，基礎(chǔ)拉梁按軸心受拉(壓)構(gòu)件進(jìn)行承載力計算，此時柱基礎(chǔ)按偏心受壓考慮?；A(chǔ)土質(zhì)較好時，采用此法較為經(jīng)濟(jì);(2)以基礎(chǔ)拉梁平衡柱底彎矩(當(dāng)工程為一、二、三、四級框架結(jié)構(gòu)，柱底彎矩設(shè)計值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù) 1.7、1.5、1.3 和 1.2［3］)，按受彎構(gòu)件進(jìn)行承載力計算，此時柱基礎(chǔ)按軸心受壓考慮。如果基礎(chǔ)拉梁承托隔墻或其他豎向荷載，則應(yīng)將豎向荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力與上述兩種方法之一計算的內(nèi)力進(jìn)行組合，以此對基礎(chǔ)拉梁進(jìn)行配筋計算。在工程實際當(dāng)中，為了簡化計算，基礎(chǔ)拉梁正截面受彎計算公式［7］可為:As=M/(cfyh0)，其中，As為主筋面積;M 為截面的彎矩設(shè)計值;c為鋼筋的內(nèi)力臂系數(shù)，一般取0.875;fy為鋼筋強(qiáng)度設(shè)計值;h0為截面的有效高度。某辦公樓為RC框架結(jié)構(gòu)，抗震等級為2級，兩柱間設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，其中軸力及彎矩均取兩個柱子內(nèi)力設(shè)計值的最大值，軸力N=3 000 kN，M=400 kN·m，基礎(chǔ)拉梁上承托隔墻荷載設(shè)計值為q=15 kN/m，基礎(chǔ)拉梁跨度為6 m，混凝土強(qiáng)度等級為C30，鋼筋強(qiáng)度等級為HRB400(C)。以下按文中基礎(chǔ)拉梁不承擔(dān)柱底彎矩的方法對此基礎(chǔ)拉梁進(jìn)行設(shè)計。

(1)截面尺寸的確定。

截面高度h:6000×(1/10～1/15)=600～400 mm，取 h=500 mm;

截面寬度b:6000×(1/20～1/30)=300～200 mm，取b=250 mm。

(2)荷載及配筋計算。

①基礎(chǔ)拉梁自重、上部隔墻荷載及配筋

②基礎(chǔ)拉梁承擔(dān)軸向拉力的配筋

由上可得:AS=AS1+AS2=375+834－1 209 mm2配筋為4φ20(1256 mm2)

4 結(jié)論

基礎(chǔ)聯(lián)系梁與基礎(chǔ)梁最大的區(qū)別在于，基礎(chǔ)聯(lián)系梁設(shè)計時可以忽略地基反力，而基礎(chǔ)梁必須考慮;基礎(chǔ)聯(lián)系梁在不同豎向高度設(shè)置時，他們的計算模型及構(gòu)造也將不同，為了便于理解及設(shè)計，可以把基礎(chǔ)聯(lián)系梁分為基礎(chǔ)拉梁與地框梁。文中分別介紹了基礎(chǔ)拉梁、地框梁的設(shè)計理論及實際應(yīng)用，對結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行基礎(chǔ)聯(lián)系梁設(shè)計具有一定的參考價值。

［1］11G101－3混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖［S］

［2］朱炳寅，樓宇，楊琦.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007

［3］GB 50011－2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］

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

［5］JGJ 94－2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］

［6］朱炳寅.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答及分析［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009

［7］劉錚.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計誤區(qū)與禁忌實例［M］.北京:中國電力出版社，2009