獨立基礎中基礎系梁的設計方法及技術措施

吉紀全，朱 亮，尤志清

(1.南京雙高建筑設計有限公司， 江蘇南京 210029；2.江蘇省建工設計研究院有限公司, 江蘇南京 210029; 3.揚州大學工程設計研究院，江蘇揚州 225009)

獨立基礎中基礎系梁的設計方法及技術措施

吉紀全1，朱 亮2，尤志清3

(1.南京雙高建筑設計有限公司， 江蘇南京 210029；2.江蘇省建工設計研究院有限公司, 江蘇南京 210029; 3.揚州大學工程設計研究院，江蘇揚州 225009)

獨立基礎中基礎系梁根據其設置位置不同可分為基礎拉梁和地框梁，這兩種基礎系梁在結構中的作用有所不同，進而使其計算方法和處理方法也有所不同。文章分別介紹了基礎拉梁和地框梁的特征，并分別列出了他們的計算方法、計算注意點以及構造要求和相關的建議。最后，針對工程設計中一些常遇問題提出了探討性的處理方法。文章意在為結構設計人員設計獨立基礎基礎系梁提供參考，進而使設計趨向更加合理和經濟，同時既保證工程質量也能方便施工。

獨立基礎； 基礎系梁； 設計依據； 設計方法

1 基礎拉梁和地框梁的特征

1.1 基礎拉梁特征

(1)基礎拉梁設置位置有三種：一是拉梁梁頂與基礎頂平齊；二是拉梁梁底與基礎頂平齊；三是拉梁梁底與基礎底平齊。基礎拉梁設置在此處可以有效的拉結基礎，提高基礎的整體性，減輕或者消除框架結構對不均勻沉降的敏感性。但當基礎埋深較深時，基礎拉梁上的墻體重量增加，同時基礎拉梁為承受更大的荷載增大截面和配筋，不夠經濟；框架結構嵌固端一般為基礎頂面，當基礎埋深較大時，結構計算時首層層高取值較高，相應結構的側向剛度減小，結構計算時容易出現位移角超限、薄弱層、框架配筋偏大等一系列問題。

(2)當在獨立基礎頂設置了基礎拉梁，基礎可以不考慮地震彎矩，此時基礎拉梁按受彎構件計算。通常情況下，尤其是基礎下地基土較軟時，基礎拉梁應設置在拉梁梁頂與基礎頂齊平的位置，并使基礎拉梁比底柱受彎承載力大。

(3)計算與實際施工底層柱鋼筋的混凝土保護層厚度有差別。鋼筋的混凝土保護層厚度與構件所處的環境類別有關，通常地面上下的環境類別不同，所以施工中底柱地面上下的混凝土保護層厚度不同。但實際計算中，底層柱混凝土保護層厚度統一按地面以上的環境列別取值，計算結果與實際情況有差別，當底柱配筋不足時，會影響結構的安全。

1.2 地框梁特征

(1)對于無地下室的鋼筋混凝土多層框架結構，地框梁一般設置在室內外地坪附近。基礎埋深較深時，僅設置基礎拉梁會出現因底層柱計算高度過高產生不利影響，且在回填土和剛性地坪的影響下，室外地坪以下柱的彎曲變形集中在室外地坪以下一定深度范圍，故底層層高從基礎頂算起不完全合理。此時可利用地框梁減小底層框架柱計算長度，同時也承受其上部構件的荷載，使結構計算相對合理。

(2)由于計算模型以基礎頂為嵌固端，因此地框梁應與上部結構一起進行整體計算。此外，其抗震措施同上部框架梁。

(3)當基礎埋深不足時，地框梁的設置將使底層出現短柱。在地震作用下，因短柱的剛度較其他柱大，會吸收更大的地震作用力，甚至超過短柱的承載力，以致開裂破壞，影響整個結構的安全。

(4)底層上部結構混凝土保護層厚度不同。結構計算時通常按上部結構的混凝土保護層厚度統一計算，實際施工中底層混凝土保護層厚度大于計算中的保護層厚度，按計算結果配筋，結構可能不滿足要求。

2 基礎拉梁和地框梁的設計

2.1 基礎拉梁設計

獨立基礎之間的基礎拉梁主要有下面四種功能：

(1)傳遞水平荷載；

(2)調整不均勻沉降；

(3)分擔柱底彎矩；

(4)承擔其上部荷載(如隔墻)。其中傳遞水平荷載作用功能是最主要也是最有效的，調整不均勻沉降和分擔柱底彎矩的能力都較弱，而承擔上部荷載功能是最直接的。前三種功能基礎拉梁目前沒有定量的計算方法，設計者設計時多數依據經驗和概念。

基礎拉梁截面尺寸：梁高可取其所拉結基礎上的兩柱中心距離的1/10 ～1/15，且不應小于400 mm；梁寬度可取梁高的1/2 ～1/3，且不應小于250 mm。 當基礎拉梁按照構造設置時，可取上述限值范圍內的下限。

基礎拉梁一般分三種情況進行設計[1]：

(1)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)，其分擔的柱底最大彎矩設計值可近似按基礎拉梁線剛度分配(基礎上土質較好時，此情況較有效)，此時基礎可按軸心受壓考慮；

(2)承擔地震作用產生的軸向拉力，拉力值取兩柱軸向壓力較大者的1/10；

(3)承擔上部荷載(如樓梯、墻等荷載)，按實際荷載產生的內力計算。基礎拉梁配筋時，混凝土保護層厚度按實際環境類別取，并應將上述各項情況進行合理組合。

平衡柱底彎矩設計時，基礎拉梁配筋應考慮到柱底彎矩方向的反復性；軸向受拉鋼筋應通長，且上下宜相同，并滿足構造要求；基礎拉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；在室外地坪以下，特別當地下水對混凝土有侵蝕性作用時,箍筋直徑不小于8 mm，并按要求設置腰筋。

2.2 地框梁設計

對于設置地框梁的框架結構，由于嵌固端為基礎頂面，地框梁應同上部結構一起參與整體計算分析。可采用pkpm結構設計軟件對其進行整體建模計算，定義模型參數時應注意以下幾點：

(1)地框梁樓層應定義為地下室，層高為基礎頂至地框梁頂的高度；

(2)此樓層樓板按全樓開洞處理；

(3)不考慮梁剛度增大系數及扭矩折減系數，采用總剛計算分析。

地框梁的構造措施應與上部框架梁相同，另外設計中應考慮以下幾點：

(1)基礎上面的回填土對室外地坪以下結構有一定約束力，但因其約束程度的無法確定，底層柱宜按考慮地下室和不考慮地下室計算結果的包絡線進行設計；

(2)底層梁柱計算時，混凝土保護層厚度薄于實際施工，應予適當加強；

(3)對于底層柱形成短柱的情況，應根據相關的規范和要求進行處理設計。

3 常遇問題處理方法的探討

(1)規范規定不需要設置基礎拉梁情況，可僅在外墻四周、隔墻以及樓梯等處局部設置基礎拉梁。

(2)在下列情況下，可增大基礎頂到基礎系梁間柱的剛度，使柱端塑性鉸出現在加強部分之上，如圖1所示。①由于地框梁的設置或者局部基礎降標高(如持力層不在統一標高)形成短柱。②嵌固端選在室外地坪處[2]，以處理由于底層層高較高時結構計算結果不滿足要求，或設置地框梁不合理的情況。此時，基礎系梁按基礎拉梁設置在室外地坪處，且應縱橫向設；同時回填土采用夯填，且密實度不小于0.94；地面宜采用剛性地面。

基礎系梁下部至基礎之間柱剛度增大可采用兩種方法：①用素混凝土將此間短柱填實加大截面，詳細做法見圖1；②以鋼筋混凝土加大此間短柱截面[3]，詳細做法見圖2。

圖1 基礎短柱素混凝土加大截面

圖2 基礎短柱鋼筋混凝土加大截面

(3)獨立基礎的持力層常不在統一標高，當相鄰基礎標高高差較大時，以回填方式調整基礎標高不經濟。此時，若滿足規范對基礎放坡的要求，宜將基礎拉梁做成斜梁拉結兩基礎；當標高高差較大時，可按上部基礎的標高水平設置基礎拉梁。

4 結束語

為了便于理解及設計，本文將獨立基礎中的基礎系梁分為基礎拉梁與地框梁，并分別介紹了兩者的特征；同時也分別列出了基礎拉梁和地框梁計算方法、計算注意點以及構造要求和相關的建議；最后，針對工程設計中一些常遇問題提出了探討性的處理方法。

本文意在為結構設計人員設計獨立基礎基礎系梁提供參考，在設計前應明確設計思路，掌握設計中的關鍵部分，根據工程實際情況和相關要求靈活運用知識，進而使設計趨向更加合理和經濟，同時既保證工程質量也方便施工。

[1] 朱炳寅.建筑結構設計問答及分析[M].中國建筑工業出版社，2009

[2] 吳應雄.應用SATWE和TAT軟件的問題分析[J]. 山東建筑工程學院學報，2000，(4)：94-98

[3] 許建文.鋼筋混凝土基礎梁設計部分技術問題探討[J].福建建筑，2007，(6)：40-42

吉紀全(1985～)，男，碩士，助理工程師，從事建筑結構設計工作；朱亮(1988～)，男，學士，助理工程師，從事建筑結構設計工作；尤志清(1983～)，男，碩士，助理工程師，從事建筑結構設計工作。

TU318.2

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[定稿日期]2014-11-11