论RC基础联系梁设计

李 静，盛晓杰

(四川大学锦江学院建筑与土木工程系，四川彭山620860)

在工程实际当中，有的设计人员，对于基础拉梁、基础连梁、地框梁、基础梁的概念不清，首先介绍一下他们的区别与联系。建筑结构上的作用，通过墙或柱传递给基础，基础对地基产生作用力，与此同时，地基对基础产生了反作用力，这个反作用力，工程界称为地基反力，受到地基反力的梁称为基础梁，在设计图纸中表示为JL［1］。与基础梁相反，不受地基反力，或地基反力仅由地下梁及其覆土的自重产生，不是由上部结构的作用产生，这样的梁称之为基础联系梁，在设计图纸中表示为JLL［1］。当基础联系梁顶面与基础(承台)顶面持平或者低于基础(承台)顶面，此时也可以称为基础拉梁或基础连梁;当基础联系梁底面与基础(承台)顶面持平或者高于基础(承台)顶面，此时也可以称为地框梁。本文主要是对基础联系梁的设计进行探讨。

1 基础联系梁的作用

基础联系梁的主要功能是承受上部墙体的荷载或其他竖向荷载，除此之外，还用于承台间的拉结，调整桩基之间的不均匀沉降;不良地质独立基础间的拉结，加强独立基础之间的整体性;基础埋深较大时，还可以减小首层柱的计算高度［2］。

2 基础联系梁的设置

在工程实际当中，很多设计人员在独立基础之间一律设置基础联系梁，针对此情况，作者总结一二，除以下几种情况［3～5］外，一般可以不用设置:(1)一层建筑平面中有隔墙处;(2)一级框架和Ⅳ类场地的二级框架;(3)各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大;(4)基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大;(5)地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层或严重不均匀土层;(6)一柱一桩，且桩与柱的截面直径之比不大于2时，桩顶两个主轴方向;(7)两桩桩基承台的短向;(8)有抗震设防要求的柱下桩基承台的两个主轴方向。

3 基础联系梁的设计

基础联系梁在不同竖向高度设置时，它们的计算模型及构造也将不同，为了便于阐述，本文把基础联系梁分为基础拉梁与地框梁(前文已介绍它们的定义)。

3.1 地框梁设计

在无地下室的RC多层框架房屋，当独立基础埋置深度较深时，如果直接将首层结构的计算高度取至基础顶面，则首层结构的侧向刚度较小，将出现如:结构的弹性层间位移角计算值过大，框架柱的配筋过大等一系列计算问题。还有就是，结构的嵌固端直接取在基础顶面也不完全合理，受刚性地坪及地表回填土的影响，地下柱的弯曲变形一般主要集中在地面下接近地表的一定区域内［6］。因此，可以在首层地面设置基础联系梁，下文称为地框梁。

地框梁具有一般框架梁与一般基础联系梁的属性，应满足框架梁与基础联系梁的承载力要求及构造要求。一般情况下，此梁可以按框架梁进行设计。以某办公楼为例，该项目为5层RC框架结构，丙类建筑，抗震设防烈度为8度(0.20 g)，建筑场地为Ⅱ类;层高3.6 m，基础埋深4.0 m，基础高度0.8 m，室内外高差0.45 m。根据抗震规范［3］，该框架结构的抗震等级为二级。本工程设置地框梁，此梁梁顶标高为－0.050 m。该框架结构宜按6层进行结构整体分析计算，即将地框梁层按地下一层输入，地上框架房屋按5层输入，应用PKPM对该结构进行分析计算，程序总信息中地下室层数应填1。对于层1:层高为H1=4－0.8－0.05=3.15 m;地框梁上如有荷载作用，应将荷载一并输入;楼板板厚定义为0，并定义弹性结点，用总刚分析的方法进行计算。有时虽然定义楼板厚度为0，也定义弹性结点，但未采用总刚分析，程序分析时仍然会自动按刚性楼面假定进行计算，与实际情况不符。对于层2，层高为H2=3.6－(－0.050)=3.65 m;层3至层6层高均为3.6 m。由此，可以完成本工程地框梁的设计。对于该结构其他构件的设计，特别是柱，还应建立另外一种分析模型，即上部结构嵌固于地框梁顶部，此时，结构为5层，层1层高为H1=3.6－(－0.050)=3.65 m;层2至层5层高均为3.6 m。比较这两种模型的最大值对框架梁、柱进行设计。

3.2 基础拉梁设计

无地下室的RC多层框架房屋，柱下独立基础埋置深度较浅时，基础联系梁一般应设置在基础顶面，对于这种梁下文称为基础拉梁。

如果基础拉梁本身截面尺寸较小，即刚度较小，用较为夸张的比喻就是试图用一个很细的构件来拉结两个单独的柱基一起沉降，这是不可能的。因此，基础拉梁本身截面要满足刚度的要求:一般来说，基础拉梁截面高度可取柱中心距的1/10～1/15，且不应小于400 mm;基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20～1/30，且不应小于250 mm;构造基础拉梁的截面可取上述限值范围内的下限。

基础拉梁的计算可以选择以下两种方法［2］之一:(1)取基础拉梁所拉结的柱子中轴力较大者的l/10作为拉梁的轴心拉(压)力，基础拉梁按轴心受拉(压)构件进行承载力计算，此时柱基础按偏心受压考虑。基础土质较好时，采用此法较为经济;(2)以基础拉梁平衡柱底弯矩(当工程为一、二、三、四级框架结构，柱底弯矩设计值，应分别乘以增大系数 1.7、1.5、1.3 和 1.2［3］)，按受弯构件进行承载力计算，此时柱基础按轴心受压考虑。如果基础拉梁承托隔墙或其他竖向荷载，则应将竖向荷载所产生的内力与上述两种方法之一计算的内力进行组合，以此对基础拉梁进行配筋计算。在工程实际当中，为了简化计算，基础拉梁正截面受弯计算公式［7］可为:As=M/(cfyh0)，其中，As为主筋面积;M 为截面的弯矩设计值;c为钢筋的内力臂系数，一般取0.875;fy为钢筋强度设计值;h0为截面的有效高度。某办公楼为RC框架结构，抗震等级为2级，两柱间设置基础拉梁，其中轴力及弯矩均取两个柱子内力设计值的最大值，轴力N=3 000 kN，M=400 kN·m，基础拉梁上承托隔墙荷载设计值为q=15 kN/m，基础拉梁跨度为6 m，混凝土强度等级为C30，钢筋强度等级为HRB400(C)。以下按文中基础拉梁不承担柱底弯矩的方法对此基础拉梁进行设计。

(1)截面尺寸的确定。

截面高度h:6000×(1/10～1/15)=600～400 mm，取 h=500 mm;

截面宽度b:6000×(1/20～1/30)=300～200 mm，取b=250 mm。

(2)荷载及配筋计算。

①基础拉梁自重、上部隔墙荷载及配筋

②基础拉梁承担轴向拉力的配筋

由上可得:AS=AS1+AS2=375+834－1 209 mm2配筋为4φ20(1256 mm2)

4 结论

基础联系梁与基础梁最大的区别在于，基础联系梁设计时可以忽略地基反力，而基础梁必须考虑;基础联系梁在不同竖向高度设置时，他们的计算模型及构造也将不同，为了便于理解及设计，可以把基础联系梁分为基础拉梁与地框梁。文中分别介绍了基础拉梁、地框梁的设计理论及实际应用，对结构工程师进行基础联系梁设计具有一定的参考价值。

［1］11G101－3混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图［S］

［2］朱炳寅，楼宇，杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析［M］.北京:中国建筑工业出版社，2007

［3］GB 50011－2010建筑抗震设计规范［S］

［4］GB 50007－2002建筑地基基础设计规范［S］

［5］JGJ 94－2008建筑桩基技术规范［S］

［6］朱炳寅.建筑结构设计问答及分析［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009

［7］刘铮.建筑结构设计误区与禁忌实例［M］.北京:中国电力出版社，2009