趙巖

摘 要：本文簡(jiǎn)述了框架結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)梁的概念和分類，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各種形式“基礎(chǔ)梁”設(shè)置目的以及構(gòu)造要求予以介紹，以便結(jié)構(gòu)工程師更合理的確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)梁；設(shè)置目的；構(gòu)造要求

1 基礎(chǔ)梁的概念和分類

從嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)概念來講，基礎(chǔ)梁應(yīng)該是基礎(chǔ)的一部分，它同外伸翼緣共同組成基礎(chǔ)，或者是同筏板共同組成梁板式筏型基礎(chǔ)，是放置于地基土上受到地基反力作用的梁，在國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集11G101-3中表示為JL[1]。除上述情況外，在單層工業(yè)廠房預(yù)制柱排架結(jié)構(gòu)體系中，放在杯口基礎(chǔ)壁上，承托外圍護(hù)墻的墻梁，一般也稱為基礎(chǔ)梁[2]。

此外，還有一種基礎(chǔ)梁，常稱為基礎(chǔ)拉梁或基礎(chǔ)系梁，它們的概念是相同的，都是指柱下獨(dú)立基礎(chǔ)之間的連系梁，起到調(diào)節(jié)沉降差和減小首層柱計(jì)算高度的作用，同時(shí)也起到加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的整體嵌固剛度的作用，下文中統(tǒng)一稱為基礎(chǔ)系梁[3]。

2 幾種基礎(chǔ)梁的計(jì)算方法

2.1 JL的計(jì)算方法和受力特點(diǎn)

JL通常是框架柱的嵌固部位，用以平衡柱底節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩和傳遞豎向荷載，基礎(chǔ)梁的尺寸和配筋與上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載和地基土的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。在框架結(jié)構(gòu)中，基礎(chǔ)梁與外伸翼緣共同組成柱下條形基礎(chǔ)，作為地基反力的直接受力構(gòu)件，其變形規(guī)律一般是在跨中區(qū)域產(chǎn)生向上的彎曲變形，這與上部結(jié)構(gòu)的梁在受到豎向荷載作用下產(chǎn)生向下的彎曲變形是相反的，因?yàn)榛A(chǔ)梁所承受的地基反力方向是向上的，因此基礎(chǔ)梁的受力鋼筋的放置形式是不同于上部結(jié)構(gòu)梁的，其跨中受力鋼筋應(yīng)置于梁上皮，而支座鋼筋應(yīng)置于柱下梁下皮處。

在過去限于計(jì)算手段等原因，習(xí)慣上把基礎(chǔ)梁在一定條件下視為“倒梁樓蓋”體系，將地基反力的分布簡(jiǎn)化處理，然后施加到基礎(chǔ)梁上。這種計(jì)算模型概念清楚，計(jì)算簡(jiǎn)便，在很大程度上方便了基礎(chǔ)梁的計(jì)算分析與工程設(shè)計(jì)，但隨著人們對(duì)于基礎(chǔ)梁受力與變形的深入研究，發(fā)現(xiàn)地基反力并不是一成不變的，而是跟基礎(chǔ)梁的豎向變形有很大關(guān)系。伴隨著計(jì)算手段的不斷進(jìn)步，基于文克爾地基模型的彈性基礎(chǔ)梁模型應(yīng)運(yùn)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(dǎo)致的結(jié)果便是由于地基反力作用，基礎(chǔ)梁在跨中位置會(huì)產(chǎn)生向上的反向彎曲變形，導(dǎo)致跨中土體豎向變形減小，該位置地基反力也相應(yīng)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(jì)算方法。

2.2 基礎(chǔ)系梁的設(shè)計(jì)計(jì)算模型

基礎(chǔ)系梁是基礎(chǔ)之間的聯(lián)系梁，其主要作用如下，計(jì)算方法依其作用而異。

（1）僅為加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，調(diào)節(jié)各基礎(chǔ)間的不均勻沉降，消除或減輕框架結(jié)構(gòu)對(duì)沉降的敏感性而設(shè)置的梁。按受拉計(jì)算配筋，拉力大小取系梁拉結(jié)的各柱軸力較大者的1/10，鋼筋通長(zhǎng)，此時(shí)基礎(chǔ)按偏心受壓基礎(chǔ)考慮。

（2）基礎(chǔ)上土質(zhì)較好時(shí)，可設(shè)置用系梁平衡柱底彎矩，該梁按受彎構(gòu)件計(jì)算，考慮到柱底彎矩的方向的反復(fù)性，鋼筋通長(zhǎng)，此時(shí)基礎(chǔ)按中心受壓基礎(chǔ)考慮。

（3）以上兩種梁兼承托首層墻體或其他豎向荷載時(shí)，將豎向荷載所產(chǎn)生的拉梁內(nèi)力與上兩種結(jié)果之一疊加計(jì)算。

一般情況下，特別當(dāng)?shù)鼗凛^差時(shí)，系梁宜設(shè)在獨(dú)立基礎(chǔ)頂部，并使系梁受彎承載力大于柱受彎承載力，此時(shí)塑性鉸產(chǎn)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(dāng)系梁較弱時(shí)，地基將承受地震彎矩作用。當(dāng)系梁距基礎(chǔ)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(chǔ)頂面，如圖1b。

2.3 地框梁的計(jì)算模型

對(duì)無地下室的鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，宜在首層地面減0.1m左右設(shè)置地框梁，并應(yīng)按單獨(dú)層輸入?yún)⑴c整體計(jì)算分析，模型中應(yīng)將該層定義為地下室，層高取基礎(chǔ)頂至地框梁頂間距離，該層樓板厚度取零，并應(yīng)定義為彈性板用總剛計(jì)算。對(duì)于下部柱配筋，由于該層無樓板，土體對(duì)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(jì)算結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

3 基礎(chǔ)系梁與地框梁的構(gòu)造要求

3.1 基礎(chǔ)系梁構(gòu)造

梁寬b=1/25～1/35L，梁高h(yuǎn)=1/15～1/20L，配筋宜上下相同，并滿足構(gòu)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(gòu)造要求處理。

3.2 地框梁構(gòu)造

對(duì)于梁底高出基礎(chǔ)頂面的地框梁，應(yīng)嚴(yán)格按照框架梁的相關(guān)要求進(jìn)行施工，對(duì)于有抗震要求的結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)滿足抗震構(gòu)造的相關(guān)要求，抗震等級(jí)可同其上部樓層。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)基礎(chǔ)梁、基礎(chǔ)系梁和地框梁的分析，得出以下結(jié)論：

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

（2）基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)相同。

（3）基礎(chǔ)系梁和地框梁設(shè)置標(biāo)高不同，作用也不同?；A(chǔ)系梁對(duì)結(jié)構(gòu)整體受力特征影響較小，主要是承受隔墻自重和調(diào)節(jié)基礎(chǔ)沉降差異；地框梁直接影響結(jié)構(gòu)整體受力和變形特征，并應(yīng)參與整體受力分析。

本文對(duì)基礎(chǔ)梁、基礎(chǔ)系梁和地框梁的概念、受力特征及計(jì)算方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，能更加明晰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在工程中如何進(jìn)行具體的分析計(jì)算，從而能夠根據(jù)具體的設(shè)計(jì)目的采取合理的措施，同時(shí)也為施工技術(shù)人員選用合適的標(biāo)準(zhǔn)圖集和恰當(dāng)?shù)臉?gòu)造要求提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]11G101-3國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集[S]北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

[2]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[4]GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.