基础连系梁相关概念辨析及设计方法探讨

2014-07-01杨林曙

河南科技 2014年4期

关键词：辨析垫层受力

杨林曙

(西安长安大学工程设计研究院有限公司，陕西西安 710064)

基础连系梁相关概念辨析及设计方法探讨

杨林曙

(西安长安大学工程设计研究院有限公司，陕西西安 710064)

本文对与基础连系梁相关的几个概念从受力特点、构造措施、计算方法等方面进行了辨析，并结合现行标准、国家图集以及工程经验给出了基础连系梁相关设计建议。

基础连系梁；基础梁；地梁；地框梁

0 前言

建筑工程中，基础连（系）梁、基础梁、地梁以及地框梁等概念经常碰到，且容易混淆。这些梁的共同特点是处于室内地面以下，且一般埋在基础回填土中。目前我国建筑结构施工图纸多采用平面表示方法，不同的构件名称或代码对应不同的结构构造措施。对以上几个概念理解不清，必将导致错误的构件代码以及不匹配的结构构造措施。设计人员对这几个概念不仔细区分，往往会选择错误的计算模式，从根本上埋下安全隐患。

对以上几个常见的概念进行辨析，明确各自的受力特点及构造要求，对于设计、预算及施工人员都有非常重要的理论与实践意义。

1 概念及辨析

基础连（系）梁：有时也称为基础拉梁，是指连系独立基础、条形基础或者桩基承台的梁。其作用为连系，即将原来独立的基础连接成一体，能够提高基础的整体性，减小不均匀沉降，设置在正负零附近时还可以起到减小底层柱计算长度的作用。

基础梁：顾名思义是作为基础的梁，也就是其本质为基础或者基础的一部分。基础是将上部结构的作用传递到地基的结构构件，将上部结构的作用与地基反力相平衡是基础的受力特征。所以承受地基反力是基础梁的主要受力特征。常见的基础梁有条形基础和梁板式筏基中的梁。

地梁：严格来说，地梁是一个不规范的称谓，多见于施工现场，通常是指直接做在地基（垫层）上，施工时不需要支底模的梁。有时也泛指埋入室内地面以下的梁。

地框梁：在国家标准图集06G101-6中提出了地框梁的概念。地框梁是指设置在基础顶面以上且低于室内地面，并以框架柱为支座的梁。地框梁类似框架梁，与普通框架梁的区别在于地框梁一般是埋在回填土中，且两侧没有楼板。设置地框梁的作用主要是能够减少底层柱的计算高度，有时还用来承担底层的墙体荷载。但是该图集的最新版本11G101-3中取消了这一概念，将地框梁与基础连系梁归为了一类，统称为基础连系梁，即将地框梁视为设在正负零附近的基础连系梁。

从设置的作用和受力特点分析，基础梁设置的目的是作为基础的一部分增加基础刚度，提高基础承载能力，直接承受地基反力是其最主要的受力特征。基础连系梁的作用根据设置位置的不同有以下两类作用。如果设置在基础高度范围内，其主要作用为连系各独立基础或承台，增强基础的整体性，减小基础的不均匀沉降。其协调作用在水平方向主要体现为协调各独立基础在地震时候所承受的水平地震作用，这时其受力近似拉压杆，在竖向则为调节各独立基础的沉降差，这时受力模式为承受地基反力的地基梁。基础连系梁如果设置在基础顶面以上，则其主要作用为减小底层柱的计算高度，这时连系梁也就是地框梁，此时连系梁作为所连系的柱的支撑参与受力。

从设置位置和构造来看基础梁往往是条形基础或者梁板筏基的一部分，直接设置在地基（垫层）顶面。基础连系梁则有两种设置位置，分别是基础高度范围内或者基础顶面以上室内地面以下。连系梁的梁下做法一般也有两种，一种是在处理好的地基上做好混凝土垫层，然后再在其上直接浇筑梁体，这种系梁也就是工地上常说的地梁。由于和地基紧密接触，这种连系梁当其两端的基础产生沉降时，在梁上也必然产生地基反力，同时也正是产生在地梁上的地基反力，使得这种系梁调节地基不均匀沉降的能力较好。所以，设置在基础范围内的连系梁应该尽可能采用这种梁下构造，以增强系梁调节不均匀沉降的能力。第二种连系梁的梁下做法是将连系梁下悬空或者填充压缩性比较大的填充材料，施工时做法类似楼面梁，需要支底模，这也就是前面所说的地框梁。这种连系梁由于底下脱空，当连系梁两端的柱发生不均匀沉降时，只能依靠梁自身的抗剪刚度来抵抗变形。然而由于连系梁的截面通常较小，抗剪刚度不大，此时连系梁对于不均匀沉降的调节能力将会很弱，基本上只能起到对柱的支撑作用。所以，如果设置连系梁的目的是为了减小首层柱的计算高度，可以选择梁下脱空的构造，这时候由于不用考虑地基反力对梁的作用，设计比较节省。

2 设计建议

结合上面的分析对基础连系梁的设计给出以下建议。

2.1 合理选择和设置基础连系梁

基础连系梁的设置在《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.1.11条有明确规定，并不是所有情况都需要设置连系梁。当根据规范要求需要设置时，主要分为两种情况：当底层层高不大，基础埋深较浅时，设置连系梁的目的主要为增强基础整体性和调节不均匀沉降，此时应该将基础连系梁设置在基础高度范围内，同时采用梁下混凝土垫层的构造。而当基础埋置较深，导致一层柱计算高度过高时，可以考虑在正负零附近设置连系梁，从而减小一层柱的计算高度。这时梁下可以采用悬空或者填充压缩性较高的材料构造。

2.2 基础连系梁的计算方法

梁底下悬空的连系梁，此时主要是作为两端柱的支撑，设计时可以考虑取两端连接柱中轴力较大者轴力的1/10作为连系梁的轴力按照拉杆计算配筋，按照压杆计算稳定。计算简图见图（1）。

梁底下为混凝土垫层的连系梁，一般为设置在基础高度范围内的连系梁。这时连系梁除了按照支撑考虑轴力作用外，还应该考虑由于可能的不均匀沉降引起的地基反力的作用，计算简图见图（2）。对于偏心受力比较大的基础，有时可以考虑由连系梁分担基础偏心所引起的弯矩，此时基础设计可以按轴心受力计算，而连系梁则需要考虑根据自身刚度所分配的弯矩的作用，计算简图见图（3）。