論RC基礎聯系梁設計

李 靜，盛曉杰

(四川大學錦江學院建筑與土木工程系，四川彭山620860)

在工程實際當中，有的設計人員，對于基礎拉梁、基礎連梁、地框梁、基礎梁的概念不清，首先介紹一下他們的區別與聯系。建筑結構上的作用，通過墻或柱傳遞給基礎，基礎對地基產生作用力，與此同時，地基對基礎產生了反作用力，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梁，在設計圖紙中表示為JL［1］。與基礎梁相反，不受地基反力，或地基反力僅由地下梁及其覆土的自重產生，不是由上部結構的作用產生，這樣的梁稱之為基礎聯系梁，在設計圖紙中表示為JLL［1］。當基礎聯系梁頂面與基礎(承臺)頂面持平或者低于基礎(承臺)頂面，此時也可以稱為基礎拉梁或基礎連梁;當基礎聯系梁底面與基礎(承臺)頂面持平或者高于基礎(承臺)頂面，此時也可以稱為地框梁。本文主要是對基礎聯系梁的設計進行探討。

1 基礎聯系梁的作用

基礎聯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，調整樁基之間的不均勻沉降;不良地質獨立基礎間的拉結，加強獨立基礎之間的整體性;基礎埋深較大時，還可以減小首層柱的計算高度［2］。

2 基礎聯系梁的設置

在工程實際當中，很多設計人員在獨立基礎之間一律設置基礎聯系梁，針對此情況，作者總結一二，除以下幾種情況［3～5］外，一般可以不用設置:(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)各柱基礎底面在重力荷載代表值作用下的壓應力差別較大;(4)基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大;(5)地基主要受力層范圍內存在軟弱黏性土層、液化土層或嚴重不均勻土層;(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)有抗震設防要求的柱下樁基承臺的兩個主軸方向。

3 基礎聯系梁的設計

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

3.1 地框梁設計

在無地下室的RC多層框架房屋，當獨立基礎埋置深度較深時，如果直接將首層結構的計算高度取至基礎頂面，則首層結構的側向剛度較小，將出現如:結構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，結構的嵌固端直接取在基礎頂面也不完全合理，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域內［6］。因此，可以在首層地面設置基礎聯系梁，下文稱為地框梁。

地框梁具有一般框架梁與一般基礎聯系梁的屬性，應滿足框架梁與基礎聯系梁的承載力要求及構造要求。一般情況下，此梁可以按框架梁進行設計。以某辦公樓為例，該項目為5層RC框架結構，丙類建筑，抗震設防烈度為8度(0.20 g)，建筑場地為Ⅱ類;層高3.6 m，基礎埋深4.0 m，基礎高度0.8 m，室內外高差0.45 m。根據抗震規范［3］，該框架結構的抗震等級為二級。本工程設置地框梁，此梁梁頂標高為－0.050 m。該框架結構宜按6層進行結構整體分析計算，即將地框梁層按地下一層輸入，地上框架房屋按5層輸入，應用PKPM對該結構進行分析計算，程序總信息中地下室層數應填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，應將荷載一并輸入;樓板板厚定義為0，并定義彈性結點，用總剛分析的方法進行計算。有時雖然定義樓板厚度為0，也定義彈性結點，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。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計。對于該結構其他構件的設計，特別是柱，還應建立另外一種分析模型，即上部結構嵌固于地框梁頂部，此時，結構為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、柱進行設計。

3.2 基礎拉梁設計

無地下室的RC多層框架房屋，柱下獨立基礎埋置深度較淺時，基礎聯系梁一般應設置在基礎頂面，對于這種梁下文稱為基礎拉梁。

如果基礎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的構件來拉結兩個單獨的柱基一起沉降，這是不可能的。因此，基礎拉梁本身截面要滿足剛度的要求:一般來說，基礎拉梁截面高度可取柱中心距的1/10～1/15，且不應小于400 mm;基礎拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20～1/30，且不應小于250 mm;構造基礎拉梁的截面可取上述限值范圍內的下限。

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

(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基礎拉梁自重、上部隔墻荷載及配筋

②基礎拉梁承擔軸向拉力的配筋

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

4 結論

基礎聯系梁與基礎梁最大的區別在于，基礎聯系梁設計時可以忽略地基反力，而基礎梁必須考慮;基礎聯系梁在不同豎向高度設置時，他們的計算模型及構造也將不同，為了便于理解及設計，可以把基礎聯系梁分為基礎拉梁與地框梁。文中分別介紹了基礎拉梁、地框梁的設計理論及實際應用，對結構工程師進行基礎聯系梁設計具有一定的參考價值。

［1］11G101－3混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖［S］

［2］朱炳寅，樓宇，楊琦.建筑地基基礎設計方法及實例分析［M］.北京:中國建筑工業出版社，2007

［3］GB 50011－2010建筑抗震設計規范［S］

［4］GB 50007－2002建筑地基基礎設計規范［S］

［5］JGJ 94－2008建筑樁基技術規范［S］

［6］朱炳寅.建筑結構設計問答及分析［M］.北京:中國建筑工業出版社，2009

［7］劉錚.建筑結構設計誤區與禁忌實例［M］.北京:中國電力出版社，2009