結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)處理方法

【摘 要】 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)房屋中基礎(chǔ)梁的位置一般是在基頂與室內(nèi)地面附近。而在實(shí)際施工中，通過對(duì)于實(shí)地測(cè)量與受力條件分析來進(jìn)行基礎(chǔ)梁位置確定，將更好地滿足建筑結(jié)構(gòu)需要。另外，還要注意增設(shè)基礎(chǔ)梁后對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗震影響。

【關(guān)鍵詞】 基礎(chǔ)梁； 基頂； 位置

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)處理方法

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)處理方法有兩種，一種是位于基頂，與基礎(chǔ)整體進(jìn)行拉結(jié)。另一種是位于室內(nèi)地面附近，與層1框架柱進(jìn)行拉結(jié)。

1.1 基頂部

基頂部的嵌固點(diǎn)位置精確，方便計(jì)算。把基礎(chǔ)梁位置設(shè)計(jì)在基頂部，有利于整體基礎(chǔ)的加固，對(duì)于不均勻沉降作用力也有很強(qiáng)的抵御能力，屬于應(yīng)用較廣的經(jīng)典設(shè)計(jì)方案。但由于其施工成本較高，在施工中要將基礎(chǔ)梁與整個(gè)上部框架或者基礎(chǔ)進(jìn)行全部澆筑，來保證梁底與基頂處于一個(gè)水平面。圖1（ a）是基礎(chǔ)梁與上部結(jié)構(gòu)的澆筑方案，圖1（ b）是基礎(chǔ)梁與基礎(chǔ)澆筑的澆筑方案，兩者最終的施工效果都要保證基頂與梁頂位于同一水平面。

這兩種方案都要考慮到以下幾點(diǎn)：

（1） 嵌固點(diǎn)的問題。對(duì)于基礎(chǔ)頂部的基礎(chǔ)梁來說，嵌固點(diǎn)會(huì)在基頂上。而對(duì)于基礎(chǔ)梁與建筑上部結(jié)構(gòu)的受力載荷與內(nèi)應(yīng)力分布，一般是進(jìn)行分別建模來計(jì)算。要對(duì)疊加底層墻重進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，防止出現(xiàn)基礎(chǔ)彎矩與基礎(chǔ)梁彎矩計(jì)算時(shí)分配不均所導(dǎo)致的安全隱患。

（2）底層柱高度問題。基頂面與首層樓蓋高度決定了底層柱的高度。當(dāng)設(shè)計(jì)中底層柱高度偏高時(shí)，則建筑的基層抗側(cè)剛度會(huì)相應(yīng)變小，造成位移變大，在進(jìn)行整體基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)施工時(shí)，層間位移的過大，會(huì)相應(yīng)形成薄弱層面，影響整個(gè)建筑的抗震能力級(jí)別。

（3） 鋼筋保護(hù)層厚度的配筋量問題。對(duì)于基礎(chǔ)底層柱的鋼筋保護(hù)層來說，其鋼筋保護(hù)層厚度的配筋量也要根據(jù)實(shí)際的地上地下不同需求而來。一般來說，建筑層面的地上配筋為一類環(huán)境，地下配筋為二a、b 類環(huán)境。也就是說，底層柱的鋼筋保護(hù)層厚度下部配筋厚度要比上部大。而實(shí)際施工中，會(huì)把底層柱的地下配筋歸類為類似于地上的一類環(huán)境，配筋量要調(diào)低。

（4） 剛性地面與底層柱的問題。對(duì)于底層柱來說，混凝土的底層剛性地面在水平地震時(shí)有著一定程度上的側(cè)向約束作用。但目前對(duì)于其側(cè)向約束作用的計(jì)算還存在著相當(dāng)?shù)碾y度。

1.2室內(nèi)地面附近。在進(jìn)行這種方案設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)于以下問題進(jìn)行重點(diǎn)考慮：

（1）在對(duì)這種基礎(chǔ)梁進(jìn)行承載力與內(nèi)應(yīng)力的計(jì)算時(shí)，不能分開建模。要將基礎(chǔ)梁看作是建筑最下層的框架梁，再與整個(gè)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算。這是由于嵌固端就是上部結(jié)構(gòu)的基頂處，而位于室內(nèi)地面附近的基礎(chǔ)梁層即為地下室。這樣的前提下，就要考慮到分開建模會(huì)讓底層柱下部的彎矩增大位置上移至基頂。所以進(jìn)行抗震處理時(shí)，基礎(chǔ)梁與框架梁保持一致。

（2） 基礎(chǔ)梁的頂部與基礎(chǔ)頂中間的短柱比建筑上部的標(biāo)準(zhǔn)層短，而過短則會(huì)造成延性差，影響整體建筑的抗震效果。

（3） 對(duì)于這種方案下的基礎(chǔ)梁和底層柱的混凝土保護(hù)層鋼筋量分配問題來說，地下構(gòu)件配筋率要大于地上構(gòu)件的配筋率。

2 如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)處理方法選擇

2.1 基頂部

2.1.1 設(shè)置條件

基礎(chǔ)埋深較淺。梁頂與基頂為同一水平面。獨(dú)立建模，分開計(jì)算。嵌固端位置為基頂。荷載考慮范圍：基礎(chǔ)梁自重與填充墻荷載。抗震等級(jí)：四級(jí)或不考慮。構(gòu)造：普通基礎(chǔ)梁或者拉梁。柱底彎矩：由基礎(chǔ)承受。詳見圖1（b）

2.1.2 建模計(jì)算

（1）滿荷載法。荷載考慮范圍為基礎(chǔ)梁自重與填充墻荷載。輕質(zhì)墻體的填充墻，無樓板的基礎(chǔ)梁整體荷載小，分布均勻，可采用滿荷載法計(jì)算。

（2）自承重墻梁法。基礎(chǔ)梁與其填充墻的建筑材料一致，控制墻體開洞，才能保證其基礎(chǔ)梁的拉力、彎矩、剪力精確。

（3）計(jì)算軟件：三維空間模型（如SATWE）。為保證剛度不影響實(shí)際基頂嵌固計(jì)算，梁下柱高應(yīng)設(shè)定為1-1.5m。忽略梁剛度增大情況、扭矩折減情況、風(fēng)荷載作用與地震影響。樓板按全樓開洞處理，混凝土保護(hù)層厚度由施工實(shí)際環(huán)境需求決定

2.1.3 構(gòu)造要求

需同時(shí)滿足普通連續(xù)梁與拉梁的要求。對(duì)于支座處的縱筋要保持貫通連續(xù)，盡量不要出現(xiàn)斷開現(xiàn)象。同時(shí)還要保證腰筋的設(shè)計(jì)滿足要求。混凝土保護(hù)層的厚度參考地下構(gòu)件實(shí)際需求。

2.2 室內(nèi)地面附近

2.2.1 設(shè)置條件。基礎(chǔ)埋深：較深。抗震構(gòu)造與計(jì)算：作框架梁計(jì)。詳見圖1（ a）

2.2.2 計(jì)算方法

對(duì)基礎(chǔ)梁與建筑基礎(chǔ)的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維整體建模計(jì)算。層1柱高即為基頂至基礎(chǔ)梁頂距離，嵌固端就是上部結(jié)構(gòu)的基頂處，而位于室內(nèi)地面附近的基礎(chǔ)梁層即為地下室。所以不需考慮風(fēng)荷載。樓板按全樓開洞處理，忽略梁剛度增大情況、扭矩折減情況，抗震上，基礎(chǔ)梁與框架梁保持一致，也可比上部框架梁略低。

2.2.3 構(gòu)造要求

（1）同上部框架梁構(gòu)造措施。

（2）基礎(chǔ)梁的頂部與基礎(chǔ)頂中間的短柱比建筑上部的標(biāo)準(zhǔn)層短，會(huì)造成延性差，影響整體建筑的抗震效果。施工中要把短柱納入基礎(chǔ)中成為一個(gè)整體，增大其剛度，要按高杯口基礎(chǔ)處理。其上端要與基礎(chǔ)梁和上部框架柱剛接，再將基礎(chǔ)梁下部與基礎(chǔ)間進(jìn)行素混凝土填實(shí)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1 工程概述：

4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，每層3m。Ⅱ類場(chǎng)地，地上環(huán)境為一類，地下環(huán)境為二b 類。二級(jí)抗震要求。梁柱采用C30混凝土，主筋HRB335，箍筋HPB235。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，由于其埋深不同，設(shè)計(jì)為兩種方法。

第一種：埋深淺，基頂高度為-0.850，基礎(chǔ)梁位于基頂部。

第二種：埋深深，基頂高度為-2.350，基礎(chǔ)梁位于室內(nèi)地面附近，為±0.000處。

3.2 基頂部

滿荷載法，自承重墻梁法結(jié)合三維空間分析法（SATWE程序）來進(jìn)行整個(gè)基礎(chǔ)梁的內(nèi)力分布與配筋量計(jì)算。滿載法與三維空間計(jì)算法配筋量大，自承重墻梁法的截面配筋量較小。

3.3 室內(nèi)地面附近

通過SATWE程序進(jìn)行整體建模后計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，不同的混凝土保護(hù)層的基礎(chǔ)梁配筋量結(jié)果差異小。所以，可以直接參考以上部結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土保護(hù)層配筋量，取其近似值。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的抗震問題

對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)梁的抗震問題來說，當(dāng)基礎(chǔ)梁位置在基頂處時(shí)，其抗震級(jí)別要求相應(yīng)較低。但當(dāng)基礎(chǔ)梁處于室內(nèi)地面附近時(shí)，其抗震級(jí)別應(yīng)與建筑的上部結(jié)構(gòu)一致。

5 結(jié)語

對(duì)于基礎(chǔ)梁設(shè)計(jì)來說，其位置在基頂處還是室內(nèi)地面附近，都要根據(jù)不同的施工環(huán)境來選擇。

參考文獻(xiàn)

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