浅谈双柱联合基础

袁志昊

当设计钢筋混凝土独立扩展基础时，结构设计人员常常遇到:

1)两柱基础间净距较小，基础互相干扰;地基承载力较低或两柱荷载较大，两柱的扩展基础尺寸相互碰撞重叠。

2)某一柱靠近建筑红线时，基础面积不足或单柱扩展基础无法放置，使扩展基础无法承受偏心荷载。

在上述情况下，解决的办法是将两柱设置在同一个基础上，柱的内力通过一个基础传递给地基，即形成双柱联合基础。

双柱联合基础可分为梁板式、板式和系梁式三类，每一类有各自适用范围和特点。

1 板式双柱联合基础

板式双柱联合基础是在基础底板上将两个柱子直接支承，由柱子荷载通过基础底板传给地基。一般适用于柱子荷载比较小，柱子间距不大的情况。板式双柱联合基础可根据不同情况分为矩形或梯形形式，当两柱子荷载相差不太大，柱子周围空间足够布置时，调整柱列方向两侧的扩展基础尺寸就能做到基础形心和两根柱子荷载合力作用点大致重合，进而保证基础底板承受地基反力比较均匀时，可使用矩形板式双柱联合基础;当遇到某一柱子柱列外侧扩展尺寸受限制或两根柱子荷载相差较大时，设计矩形底板不能做到基础底板的形心与柱子合力作用力点的重合时，应考虑设计梯形底板的板式双柱联合基础，如图 1所示。柱子荷载合力作用点的位置应根据材料力学的公式确定，当 X1+ X2=L/2时，按矩形板式双柱联合基础设计;当L/3＜X1+X2＜L/2时，按梯形板式双柱联合基础设计。

按板式双柱联合基础设计步骤是:1)根据柱子荷载标准值和地基承载力特征值确定基础总面积，再根据基础的各方向调整扩展尺寸，满足基础底板形心与柱子合力作用点近似重合。2)底板厚度应根据抗冲切计算要求确定。3)沿柱列的方向，计算跨中及支座的弯矩，在基础顶部及底部设置钢筋。4)基础宽度方向按悬臂板计算并按构造要求设置下部钢筋。当两柱子的荷载相差不大，经计算基础底面积不大，基础尺寸按两方向近似对称布置，且满足L0≤L/2时(L0为两根柱子间的中距)，可在板底和板顶配筋，在板厚满足冲切要求下，沿柱列方向的板底配筋按悬挑尺寸为(L-1)/2的悬臂板计算，板顶按构造要求配筋;沿宽度方向的板底配筋按悬挑尺寸为 B/2的悬臂板计算，这样基础底面积不大，B/2与(L-1)/2近似相等时是经济的。

板式双柱联合基础的底板一般采用平板式基础，为了满足抗冲切要求并减少混凝土用量也可采用如图 2所示的阶梯状基础底板，此时应注意计算底板弯矩，确定配筋时计算宽度的取值:对于按支座弯矩计算下筋时取B，对于按跨中弯矩计算上筋时取B1。

2 梁板式双柱联合基础

当两根柱子的间距较大时，板式双柱联合基础就不经济，主要是混凝土量很大。若在两根柱子间设置钢筋混凝土梁，变为梁板式双柱联合基础，由梁来承受沿柱列方向的弯矩。梁板式双柱联合基础沿柱列方向应按倒梁法或弹性地基梁法计算正、负弯矩，确定梁内钢筋。基础底板仅承受单向弯矩，按单向悬臂板计算，即根据基础底板宽度的一半为计算长度来计算弯矩并配筋。基础底板可做成矩形或梯形两种，但要根据荷载分布按形心及合力点重合的要求调整基础尺寸。不管采用板式或梁板式双柱联合基础，最主要的是调整基础四周的尺寸，要使基础底板的形心与柱子荷载的合力作用点尽可能重合，进而保证基底反力近似均匀，为了保证基础下的压应力不出现拉应力，要求基础偏心矩e≤L/6，基础底面积全部参与工作，且基础边端最大压力应满足Pmax≤1.2fa。当尺寸调整受限制，不满足上述要求时，应采用扩大另一方向基础尺寸，降低基础下的压应力。

3 系梁式双柱联合基础

当两根柱子基础虽未碰撞重叠，但因其中一根柱子尺寸调整受限而导致偏心较大(例如边柱)时，可考虑采用系梁式双柱联合基础。如图1所示，当X1+X2≤L/3时，使得联合基础下的土压力不均匀，此时设置系梁来进行调整，采用系梁式双柱联合基础，见图 3。系梁的作用是使边柱基础因偏心产生的弯矩传递给内侧柱基础，两根柱子基础下均可得到均布基底应力，调整每根柱子下基础尺寸，使基础底部压力接近相等，保证基础沉降接近一致。计算时假定系梁相对于基础是刚性的，当系梁较短时，可以忽略地梁的重量，计算时，选择两个基础的合适尺寸，使横向尺寸相差不太大，先按F1估算，F1柱下基础尺寸为B1XL1，这样，X1+e= L1/2，对柱 2中心点取矩得:

满足B1L1fa≥R1，B2L2fa≥R2即可。

其中，G1，G2分别为F1，F2下基础自重。

系梁式双柱联合基础概念清晰，可节省混凝土，但费工费时费模板，选用时应综合考虑。

4 结语

双柱联合基础其要点是两根柱子共用一个基础“联合”起来起作用。进行双柱联合基础设计时，必须选择合理经济的基础形式，调整柱子基础尺寸，使柱子基础形心与两根柱子合力作用点大致重合，保证柱子基础底部压力近似均匀。

对于处于同一柱列上的多柱基础联合可参照双柱联合基础的思路设计，不同柱列上的多柱基础联合即为筏板基础。

[1] H◦F温特科恩，方晓阳.基础工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[2] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[3] 钱鸿缙，刘惠珊.基础与地基[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社，2008.