代富軍
摘要:地梁俗稱為地圈梁,圈起來有閉合的特征,與構(gòu)造柱共成抗震限裂體系,減緩不均勻沉降的負作用。理解為正負零標高處的一層框架梁,它參與地震作用,與上部結(jié)構(gòu)共同協(xié)同工作。
關(guān)鍵詞:地梁層;作用;設(shè)計
一、前言
地梁層設(shè)置的幾種情況:當基礎(chǔ)埋置深度較大的時候,則在±0.000標高處設(shè)置地梁層,地梁層按照框架梁設(shè)計。這時候在PKPM建模時候,將地梁層指定為地下室,柱底取至基礎(chǔ)頂?;A(chǔ)按照偏心受壓設(shè)計。
無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨立基礎(chǔ)埋埋置較深,在-0.05左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時,應(yīng)拉梁按層1輸入。以某學生宿舍為例,該項目為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),丙類建筑,建筑場地為Ⅱ類;層高3.3m,基礎(chǔ)埋深4.0m,基礎(chǔ)高度0.8m,室內(nèi)外高差0.45m。根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.1.2條,在8度地震區(qū)該工程框架房屋的抗震等級為二級。設(shè)計者按3層框架房屋計算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面;基礎(chǔ)拉梁的斷面和配筋按構(gòu)造設(shè)計;基礎(chǔ)按中心受壓計算。顯然,選取這樣的計算生產(chǎn)力簡圖是不妥當?shù)摹R驗?,第一,按?gòu)造設(shè)計拉梁的斷面和配筋無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)(以下簡稱《混凝土規(guī)范》第7.3.11條規(guī)定,框架結(jié)構(gòu)底層柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設(shè)計經(jīng)驗表明,這樣的框架結(jié)構(gòu)宜按4層進行整體分析計算,即將基礎(chǔ)拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應(yīng)將荷載一并輸入。這樣,計算簡圖的首層層高為H1=4-0.8-0.05=3.15m,層2層高為3.35m,層3、4層高為3.3m。根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.2.3條規(guī)定,框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計應(yīng)行乘以增大系數(shù)1.25。當設(shè)拉梁層時,一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁處的截面控制??紤]到地基土的約束作用,對這樣的計算簡圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數(shù)為1,并復算一次,按兩次計算結(jié)果的包絡(luò)圖進行框架結(jié)構(gòu)底層柱的設(shè)計的配筋。
二、基礎(chǔ)埋置淺或是很深而采用短柱基礎(chǔ)
當基礎(chǔ)埋置不是很深或是很深而采用短柱基礎(chǔ)方案的時候,這時候有以下四種處理情況:
1.基礎(chǔ)埋置較深,但采用短柱基礎(chǔ)方案。地梁頂標高同短柱頂標高,這時地梁按照構(gòu)造拉梁設(shè)計,拉梁高為1/12-1/18跨度,梁寬為1/20-1/30跨度,拉梁按照軸心受拉構(gòu)件計算,軸拉力F=較大柱軸力的1/10;上下均配≥2φ14,箍筋≥φ8@200。柱基按照偏心受壓計算。上部結(jié)構(gòu)建模時,柱底取至基礎(chǔ)頂。
2.將地梁層底標高同基礎(chǔ)底設(shè)置。這時地梁按照構(gòu)造拉梁設(shè)計,設(shè)置要求同第一種。柱基按照偏心受壓計算。上部結(jié)構(gòu)建模時,柱底取至基礎(chǔ)頂。
此中拉梁截面尺寸較小,僅起到限制基礎(chǔ)的水平位移。底層柱子底部的剪力和彎矩由基礎(chǔ)平衡,所以基礎(chǔ)按照偏心受壓基礎(chǔ)設(shè)計?;A(chǔ)可能在水平作用下,可能會產(chǎn)生較大的水平位移,所以需要設(shè)置拉梁限制基礎(chǔ)水平位移。拉梁的線剛度很小,設(shè)計時按照軸心受拉構(gòu)件設(shè)計。這時候拉梁無法調(diào)整基礎(chǔ)的豎向位移。
3.將地梁層底標高同基礎(chǔ)頂標高設(shè)置,這時拉梁要考慮平衡柱頂彎矩,拉梁截面尺寸適當增大。柱基按中心受壓計;拉梁正彎矩鋼筋全拉通,支座負彎矩筋1/2拉通;這時建模,柱底取至拉梁頂。
此中拉梁截面尺寸應(yīng)適當增大(宜按照框架梁截面尺寸選擇,考慮拉梁截面的線剛度和底層柱線剛度的協(xié)調(diào)。)拉梁的作用除了限制基礎(chǔ)的水平位移,還起到平衡底層柱子底部的彎矩和剪力,使得基礎(chǔ)中心受壓。另外,由于拉梁截面尺寸較大,線剛度較大,可以減小底層柱子高度,所以底層柱子高度從地梁頂標高至一層板頂標高。
4.基礎(chǔ)埋置較淺,但采用短柱基礎(chǔ)方案。地梁頂標高同短柱頂標高,這時施工不便,往往較少采用。
這種基礎(chǔ)在輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的基礎(chǔ)中比較常用。在輕鋼結(jié)構(gòu)中,跨度和柱距比較大,一般設(shè)置拉梁作用不大,所以一般不設(shè)置拉梁,有時候僅僅沿著株距方向設(shè)置拉梁,這種梁的作用僅僅作為外維護墻體基礎(chǔ)梁?;A(chǔ)按照偏心受壓構(gòu)件設(shè)計。有時候外維護墻另做條形基礎(chǔ)(但是與獨立基礎(chǔ)分開)。
三、帶地梁層的模型計算注意事項
基礎(chǔ)拉梁層無樓板,用TAT或SATWE等電算程序進行框架整體計算時,樓板厚度應(yīng)取零,并定義彈性結(jié)點,用總剛分板的方法進行分析計算。有時雖然定義樓板厚度為零,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行計算,與實際情況不符。房屋結(jié)構(gòu)的平面不規(guī)則時,應(yīng)特別注意這一點。
框架結(jié)構(gòu)建模,建兩次模型是比較科學的做法,增加地梁的模型更接近實際情況,這樣情況可視土體為無限剛度,嵌固端在正負零,且勾選地下室選項,認為規(guī)定次位置無側(cè)向位移,首先無論正負零以下柱配筋多大,在此基礎(chǔ)上再放大1.1倍。其次層數(shù)多一層,地震剪力也會多累加一層。因此這部分做法有些失真,所以再建一次無地梁模型,這樣建??梢詮浹a前一次建模弊端,但傳入基礎(chǔ)的荷載需要人工輸入。真的在地震作用下,地梁的受力不確定性比較大。地梁接觸地面,地梁的彎矩可視為非常小,就算板的開洞,地震力集中在地梁,有可能會受土體的約束,或者剛性地面的部分約束,地梁的作用除了減少柱子高度,增加柱子的穩(wěn)定,還同時能夠讓柱子的反彎點出現(xiàn)在層高位置,這是非常重要的。地梁的配筋可以不放大,本人還認為地梁的配筋在種情況下只要滿足最小配筋率即可。
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