蘇燕陽

【摘要】對于多層不帶地下室的建筑結(jié)構(gòu)，由于設(shè)計(jì)需要經(jīng)常會在首層樓面處拉設(shè)相應(yīng)的框架梁與樓板，形成一個(gè)位于地面標(biāo)高的樓蓋體系，俗稱“地梁層”?！暗亓簩印辈粌H可以承受樓層的豎向荷載，同時(shí)輸入的柱腳內(nèi)力包含了地梁傳來的荷載、可直接用于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，還可以減小首層柱到基礎(chǔ)間的長度，對設(shè)計(jì)人員的工作提供了極大的便利。但實(shí)際設(shè)計(jì)中對于“地梁層”如何設(shè)計(jì)，以及在SATWE計(jì)算軟件中如何應(yīng)用，不同的設(shè)計(jì)人員常常持有不同的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，造成相似工程的設(shè)計(jì)結(jié)果有一定程度的差別，本文對相關(guān)異同設(shè)計(jì)方案提出個(gè)人觀點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】地下室；地梁層；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1、是否需要將“地梁層”定義為地下室樓層

個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該將“地梁層”定義為地下室樓層，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載以及地震作用的計(jì)算中將扣除設(shè)計(jì)人員所定義的地下室樓層部分，從模型的第二層（即“地梁層”以上一層）開始進(jìn)行計(jì)算。將“地梁層”定義為地下室樓層，并不代表該“地梁層”就是實(shí)際的地下室樓層，對于設(shè)有地下室的高層建筑結(jié)構(gòu)，由于地下室周邊自然土的約束作用，地面以下范圍的結(jié)構(gòu)部分不受風(fēng)荷載作用，同時(shí)受到的地震作用會隨著結(jié)構(gòu)“插入”地面的深度逐漸消散。而設(shè)有“地梁層”的多層或小高層建筑結(jié)構(gòu)，一般采用淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，雖然埋深不大，但是在地震作用的消散方面客觀上也有著一定程度的貢獻(xiàn)。然而結(jié)構(gòu)計(jì)算總是需要各種接近實(shí)際工程受力情況的假設(shè)，埋在土里的“地梁層”具有一定消散地震作用的能力，所以假設(shè)埋在地面內(nèi)的“地梁層”基本被周邊的自然土或回填土（前提是回填土的壓實(shí)系數(shù)滿足了設(shè)計(jì)的要求）束縛住，地震作用與風(fēng)荷載不往下傳遞，這是可行的且比較符合實(shí)際情況的方法，對設(shè)計(jì)結(jié)果并不會產(chǎn)生較大的影響，只要后期的施工圖中對相關(guān)梁柱構(gòu)件采用構(gòu)造方面的加強(qiáng)措施即可。所以，個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該將“地梁層“定義為地下室樓層，由于“地梁層”周邊的土一般采用雜填土進(jìn)行回填壓實(shí)，所以在SATWE參數(shù)設(shè)置的地下室信息中，“土層水平抗力系數(shù)比”應(yīng)填入較為適中的數(shù)值比如取3。

2、是否需要將“地梁層”定義為嵌固部位

定義了地下室樓層之后，是否需要將“地梁層”定義為嵌固部位，對于個(gè)別設(shè)計(jì)人員“當(dāng)首層設(shè)有結(jié)構(gòu)底板就可以定義為嵌固部位，反之則不定義為嵌固部位”的觀點(diǎn)，個(gè)人認(rèn)為不妥，地梁與基礎(chǔ)一起埋在地面內(nèi)，一定程度上充當(dāng)著地下室樓層的角色，那么就可以考慮“地梁層”也是地下室的頂板部分（雖然在施工中土方挖動導(dǎo)致地面土質(zhì)疏松，但是只要壓實(shí)系數(shù)能滿足相應(yīng)的要求，也能將其與地下室歸并為同一類）。多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置嵌固部位其中一個(gè)很大的原因就是要控制結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎的情況下盡可能讓塑性鉸出現(xiàn)在整體結(jié)構(gòu)底部，所以將“地梁層”定義為嵌固部位的做法也是為了控制結(jié)構(gòu)的塑性鉸出現(xiàn)在“地梁層”節(jié)點(diǎn)處，避免整體結(jié)構(gòu)的塑性鉸出現(xiàn)在基礎(chǔ)頂面處；而且定義嵌固部位之后軟件對結(jié)構(gòu)嵌固部位以下部分的豎向構(gòu)件自動執(zhí)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.14條第3款的條文規(guī)定進(jìn)行計(jì)算分析，并且得出相應(yīng)的配筋計(jì)算結(jié)果，這些調(diào)整更有利于控制塑性鉸出現(xiàn)在“地梁層”節(jié)點(diǎn)處。所以，個(gè)人認(rèn)為，從理論上對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，應(yīng)將“地梁層”定義為嵌固部位，而定義嵌固部位后，在施工圖繪制時(shí)也應(yīng)當(dāng)滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.14條第3款中對結(jié)構(gòu)嵌固部位的條文規(guī)定。

3、結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)計(jì)算與結(jié)構(gòu)承載力極限驗(yàn)算時(shí)，在建模期間何時(shí)將該地梁層進(jìn)行組裝

對于結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)的計(jì)算，個(gè)人認(rèn)為不組裝該“地梁層”的模型計(jì)算出來的配筋計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確，更符合整體結(jié)構(gòu)“扎根”于地面的客觀受力情況。首先，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第11.4.1條規(guī)定：一、二、三、四級抗震等級框架結(jié)構(gòu)的底層，柱下端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.7、1.5、1.3及1.2（注釋：底層指無地下室的基礎(chǔ)以上或地下室以上的首層），那么，首層為“地梁層”與首層為“地梁層”以上一層兩種情況下，它們柱底內(nèi)力的調(diào)整系數(shù)是不同的，這會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果之間的誤差增大，而規(guī)范的柱底內(nèi)力調(diào)整系數(shù)實(shí)際上是對結(jié)構(gòu)首層框架柱的調(diào)整，也就是地面以上一層即“地梁層”以上一層的框架柱進(jìn)行調(diào)整，所以將“地梁層”作為首層進(jìn)行計(jì)算則會出現(xiàn)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果；此外，組裝“地梁層”后框架柱的計(jì)算長度系數(shù)與實(shí)際會有一定程度的偏差，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第6.2.20條的表6.2.20-2中對框架結(jié)構(gòu)各層柱的計(jì)算長度的規(guī)定，組裝后“地梁層”框架柱的計(jì)算長度系數(shù)為1.0，而“地梁層”以上一層框架柱的計(jì)算長度則為1.25，如此一來地面一層計(jì)算的受壓承載力變小，使得設(shè)計(jì)更加保守（尤其在豎向荷載極大的情況下），因“地梁層”以上一層的柱是“嵌固”在地面上的，所以柱長度系數(shù)完全可以采用1.0進(jìn)行計(jì)算。

對于不組裝“地梁層”進(jìn)行計(jì)算的模型中，應(yīng)注意的是首層層高的取值，某些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為，模型中首層層高根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）的要求應(yīng)取基礎(chǔ)頂?shù)降孛嬉陨隙拥臉敲?，即地面以上一層的層高加上基礎(chǔ)的埋深，但是個(gè)人認(rèn)為這種做法是對抗規(guī)該條文的錯(cuò)誤理解而導(dǎo)致的，理由是：無論首層是否設(shè)板，只要有“地梁層”的框架梁對框架柱在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生約束，則柱的計(jì)算長度就會減小，且假設(shè)不設(shè)置“地梁層”，從基礎(chǔ)到地面標(biāo)高處也有相應(yīng)的雜填土進(jìn)行回填，只要壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，那么該回填土對框架柱的約束也足以使框架柱在該范圍內(nèi)的計(jì)算長度減小。所以，對于結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)計(jì)算時(shí)，在模型中不組裝“地梁層”的做法，本人表示贊同，而且也符合前述地下室層數(shù)及嵌固層數(shù)定義的必要性。

結(jié)構(gòu)承載力極限驗(yàn)算時(shí)，個(gè)人認(rèn)為在計(jì)算模型中有必要將“地梁層”與其他樓層進(jìn)行整樓組裝，如此一來便可準(zhǔn)確計(jì)算出“地梁層”梁板構(gòu)件的配筋計(jì)算結(jié)果。而對于底層柱的配筋信息，應(yīng)將“地梁層”與“地梁層”以上一層的柱配筋信息進(jìn)行包絡(luò)取值，且個(gè)人建議對模型中“地梁層”的框架柱即基礎(chǔ)面到地面標(biāo)高范圍內(nèi)的框架柱的截面進(jìn)行加大，以加強(qiáng)首層柱與基礎(chǔ)的連接，另一方面也可以解決基礎(chǔ)到地面標(biāo)高范圍內(nèi)的短柱效應(yīng)，無論在豎向荷載還是水平荷載作用下都充當(dāng)著一個(gè)基礎(chǔ)到框架柱之間的過渡者（有點(diǎn)類似約束邊緣構(gòu)件到構(gòu)造邊緣構(gòu)件的過渡層），也能使得結(jié)構(gòu)塑形鉸更加容易出現(xiàn)在“地梁層”節(jié)點(diǎn)處。

4、小結(jié)

綜上所述，無地下室的建筑結(jié)構(gòu)首先應(yīng)盡量在地面標(biāo)高處拉設(shè)“地梁層”以承受首層的豎向荷載，該“地梁層”的相關(guān)梁、板、墻、柱構(gòu)件的截面尺寸及保護(hù)層厚度應(yīng)符合相關(guān)防腐及防滲的要求，但在計(jì)算軟件模型中該“地梁層”應(yīng)分情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)計(jì)算中，不考慮該“地梁層”的作用，樓層組裝中不對該“地梁層”進(jìn)行組裝，結(jié)構(gòu)首層以地面以上一層為準(zhǔn)；在承載力極限驗(yàn)算中，計(jì)算模型中應(yīng)將該“地梁層”進(jìn)行整體組裝，并且定義為地下室樓層與嵌固部位，計(jì)算所得的梁板配筋信息可直接使用于施工圖繪制，計(jì)算所得的框架柱配筋應(yīng)取“地梁層”與“地梁層”以上一層的計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)值，如此一來，才是正確地使用“地梁層”所得到的計(jì)算結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳念. 無地下室的基礎(chǔ)地梁設(shè)計(jì)探討.[J].江西建材.2010.