關于框架基礎連梁的探討

趙巖

摘 要：本文簡述了框架結構中基礎梁的概念和分類，并對結構設計中各種形式“基礎梁”設置目的以及構造要求予以介紹，以便結構工程師更合理的確定結構設計方案。

關鍵詞：基礎梁；設置目的；構造要求

1 基礎梁的概念和分類

從嚴格的結構概念來講，基礎梁應該是基礎的一部分，它同外伸翼緣共同組成基礎，或者是同筏板共同組成梁板式筏型基礎，是放置于地基土上受到地基反力作用的梁，在國家建筑標準設計圖集11G101-3中表示為JL[1]。除上述情況外，在單層工業廠房預制柱排架結構體系中，放在杯口基礎壁上，承托外圍護墻的墻梁，一般也稱為基礎梁[2]。

此外，還有一種基礎梁，常稱為基礎拉梁或基礎系梁，它們的概念是相同的，都是指柱下獨立基礎之間的連系梁，起到調節沉降差和減小首層柱計算高度的作用，同時也起到加強上部結構與基礎的整體嵌固剛度的作用，下文中統一稱為基礎系梁[3]。

2 幾種基礎梁的計算方法

2.1 JL的計算方法和受力特點

JL通常是框架柱的嵌固部位，用以平衡柱底節點的不平衡彎矩和傳遞豎向荷載，基礎梁的尺寸和配筋與上部結構傳來的荷載和地基土的物理力學性質有關。在框架結構中，基礎梁與外伸翼緣共同組成柱下條形基礎，作為地基反力的直接受力構件，其變形規律一般是在跨中區域產生向上的彎曲變形，這與上部結構的梁在受到豎向荷載作用下產生向下的彎曲變形是相反的，因為基礎梁所承受的地基反力方向是向上的，因此基礎梁的受力鋼筋的放置形式是不同于上部結構梁的，其跨中受力鋼筋應置于梁上皮，而支座鋼筋應置于柱下梁下皮處。

在過去限于計算手段等原因，習慣上把基礎梁在一定條件下視為“倒梁樓蓋”體系，將地基反力的分布簡化處理，然后施加到基礎梁上。這種計算模型概念清楚，計算簡便，在很大程度上方便了基礎梁的計算分析與工程設計，但隨著人們對于基礎梁受力與變形的深入研究，發現地基反力并不是一成不變的，而是跟基礎梁的豎向變形有很大關系。伴隨著計算手段的不斷進步，基于文克爾地基模型的彈性基礎梁模型應運而生，該模型中假定地基反力同該位置土體的豎向變形成正比，也即豎向變形大的位置，地基反力大，反之則小。這樣導致的結果便是由于地基反力作用，基礎梁在跨中位置會產生向上的反向彎曲變形，導致跨中土體豎向變形減小，該位置地基反力也相應小于支座位置。這種將豎向變形與反力大小綜合考慮的方法是目前普遍采用的計算方法。

2.2 基礎系梁的設計計算模型

基礎系梁是基礎之間的聯系梁，其主要作用如下，計算方法依其作用而異。

（1）僅為加強基礎的整體性，調節各基礎間的不均勻沉降，消除或減輕框架結構對沉降的敏感性而設置的梁。按受拉計算配筋，拉力大小取系梁拉結的各柱軸力較大者的1/10，鋼筋通長，此時基礎按偏心受壓基礎考慮。

（2）基礎上土質較好時，可設置用系梁平衡柱底彎矩，該梁按受彎構件計算，考慮到柱底彎矩的方向的反復性，鋼筋通長，此時基礎按中心受壓基礎考慮。

（3）以上兩種梁兼承托首層墻體或其他豎向荷載時，將豎向荷載所產生的拉梁內力與上兩種結果之一疊加計算。

一般情況下，特別當地基土較差時，系梁宜設在獨立基礎頂部，并使系梁受彎承載力大于柱受彎承載力，此時塑性鉸產生于系梁以上柱下端，地基可以不考慮地震彎矩影響，如圖1a；當系梁較弱時，地基將承受地震彎矩作用。當系梁距基礎頂面較近，為避免系梁下方形成短柱，宜將系梁端部截面加高直到基礎頂面，如圖1b。

2.3 地框梁的計算模型

對無地下室的鋼筋混凝土多層框架結構，當獨立基礎埋置較深時，宜在首層地面減0.1m左右設置地框梁，并應按單獨層輸入參與整體計算分析，模型中應將該層定義為地下室，層高取基礎頂至地框梁頂間距離，該層樓板厚度取零，并應定義為彈性板用總剛計算。對于下部柱配筋，由于該層無樓板，土體對其約束程度不高，可考慮按非地下室輸入與按地下室輸入的計算結果進行包絡設計。

3 基礎系梁與地框梁的構造要求

3.1 基礎系梁構造

梁寬b=1/25～1/35L，梁高h=1/15～1/20L，配筋宜上下相同，并滿足構造要求；其縱向鋼筋必須滿足搭接要求或者向下彎錨；系梁不存在抗震方面的要求，故其鋼筋搭接和錨固等可按照非抗震的構造要求處理。

3.2 地框梁構造

對于梁底高出基礎頂面的地框梁，應嚴格按照框架梁的相關要求進行施工，對于有抗震要求的結構，尚應滿足抗震構造的相關要求，抗震等級可同其上部樓層。

4 結 語

通過對基礎梁、基礎系梁和地框梁的分析，得出以下結論：

（1）基礎梁是基礎的重要組成部分，承受地基反力作用，不參與上部結構的內力分配，變形特征與地上樓層梁相反，其豎向變形會影響地基反力大小。

（2）基礎系梁和地框梁一樣不承受地基反力作用，受力和變形特征與地上結構相同。

（3）基礎系梁和地框梁設置標高不同，作用也不同?；A系梁對結構整體受力特征影響較小，主要是承受隔墻自重和調節基礎沉降差異；地框梁直接影響結構整體受力和變形特征，并應參與整體受力分析。

本文對基礎梁、基礎系梁和地框梁的概念、受力特征及計算方法進行了較為詳細的介紹，能更加明晰結構設計人員在工程中如何進行具體的分析計算，從而能夠根據具體的設計目的采取合理的措施，同時也為施工技術人員選用合適的標準圖集和恰當的構造要求提供參考。

參考文獻

[1]11G101-3國家建筑標準設計圖集[S]北京：中國計劃出版社，2011.

[2]GB50011-2010建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]GB50007-2002建筑地基基礎設計規范[S]北京：中國建筑工業出版社，2002.

[4]GB50010-2010混凝土結構設計規范[S]北京：中國建筑工業出版社，2010.