论联合基础设计

廉庆

摘要：本文通过对联合基础的介绍，对经常出现在结构设计中的双柱联合基础所用到的解决方法进行了分析，总结了不同类型联合基本的设计。

关键词：联合基础；设计；工程结构；弯矩；

1.概述

地基的基础设计必须要根据所设计建筑物的安全等级、用图，上部结构类型和建筑的布置，还要考虑到建筑物场地以及岩土的自身特点条件，再与工期、造价和施工条件等各个方面的要求，做到合理的对地基基础方案进行选择，精心设计，因地制宜，最终达到见周围正常使用和安全的目的。浅基础可以根据基础的大小和形状不同分为以下几种类型：箱型基础、筏板基础、壳体基础、条形基础（包括有十字交叉在内的条形基础）以及独立基础。根据基础用到的材料的性能不同有可以分为柔性基础和刚性基础。

地基基础同时还有它的复杂性和重要性：建筑物基础极为重要的还基础的安全性，地基基础是属于地下的隐蔽工程，在竣工验收的时候无法进行检验，因为基础已经埋入地下，而且不易察觉地基基础发生事故的预兆，万一发生事故是很难补救的；地基基础的工程造价在整个工程造价中可以占到30%左右，造价非常高，有的时候都会超过主体机构的造价。地基基础同时具有一定的复杂性，因为痛一个地区甚至同一个城市的地质条件有可能会有很大的差异。

2.地基基础设计的要点

一、地基应该具有足够的稳定性和抗剪强度，即要具备很高的安全度用来避免地基土体的剪切破坏以及稳定性的丧失

二、应该有效的控制地基的不均匀沉降和沉降量，不要超过了建筑物允许的地基特征变化值，以防止地基上部结构和基础的损坏出现，或者使建筑物的外观和使用功能受到影响。

三、基础的尺寸、形式以及构造，不仅要满足实用要求，适应上部结构的要求，满足地基的变形以及承载力要求以外，还需要符合地基结构刚度、耐久性、强度的要求。

3.联合基础

在进行工程结构的设计的时候，会出现相邻的柱之间的柱距太小的情况，比如框架、排架厂房、框架伸缩缝隙的地方，或者是相邻两个建筑的邻柱等，这种情况不得不坐于同一个基础上面，这种情况称之为联合基础。

在进行实际设计的时候，不同的设计人员对联合基础有着不同的设计和解决方法，都具有一定的合理性。进行双柱联合基础的设计同进行多柱联合基础的设计的道理是相同的。

位于同列相邻的两个柱的公用一个钢筋混凝土的基础称为联合基础，即所谓的双柱联合基础，其他形式联合基础的设计原则也可以参考双柱联合基础的设计原则。联合基础一般在为两柱配置单独的扩展基础的时候，因为两柱总有一个靠近建筑物的边界线或者两柱之间的距离较近，而发生基地用地面积不足或者载荷发生较大偏心的时候采用，有的时候也会用联合基础来调整相邻的两个柱之间的沉降差，或者是避免两柱发生相向倾斜的情况。

在进行联合基础设计时采用刚性设计原则可以是使基底压力比较均匀的分布在联合基础上，同时还应该让联合基础底面的型心位置进最大可能接近柱的力作用点和主要载荷位置，刚性设计指假设基底的压力是按照线性进行分布的，并且不去考虑上部结构和基础之间的相互作用力。

有时候会发生两柱之间载荷差异很大，或者受到现场施工条件的限制等情况，使得联合基础底面的型心和载荷作用力点不能靠近，但是若该点和比较大的载荷柱的外侧距离大于L/3小于L/2（L指承受较大载荷的柱的外侧到另一柱中间的距离，L指基础的总长度）这时候可考虑用到梯形联合基础。如果柱之间的距离比较大，可以考虑采用连梁式联合基础，连梁式联合基础是在两个基础中间用刚性联系梁形成不着地的连梁，连梁式基础可以起到防止两个扩展基础转动、使两个底面的压力趋向于均匀的目的。梯形联合基础和连梁式联合基础都有比较复杂的施工，而且要充分保证连梁式联合基础的刚度，并且要和柱及基础形成牢固的一个整体，所以很少会采用。

由受到的冲切和受剪承载力来计算确定联合基础的高度，一般基础高度应较大用来满足基础的刚性设计，所以受剪钢筋没有必要配置。这种做法所以会使混凝土的用来增加，但却比较经济。基础顶面和底面在纵向受力的钢筋則按照弯矩的大小进行分离配置。

联合基础要考虑在横向方向的受力钢筋时，要注意在联合基础纵向各个区域所发挥出的横向抗弯的作用并不是同等有效的。很明显的，最有效的是在靠近柱的位置的区域，增加这个区域的横向钢筋，以用来提高该区域的弯矩和横向的刚度，同时可以降低这一区域外的横向弯矩。根据有关的经验和理论计算，可以在柱变外取H宽度（H指联合基础的有效高度值）与柱的宽度合计用作等效梁的宽度值。联合基础在横向的受力钢筋则按照横向的等效梁柱边的截面弯矩进行计算和配置。至于横向等效梁的底面基底净反力则根据相应的等效梁的柱载荷进行计算，而等效梁以外的区域的配置则按照最小钢筋配筋率进行配置。

当联合基础的高度不大于柱距距离的1/6时，比较适合用作柱下的条形的基础，按照地基上的梁进行内力的计算。

用于进行双柱联合基础进行偏心计算的程序在对双柱联合基础进行设计的时候，没有对两柱因上部的载荷不同而造成的偏心情况进行考虑，所以计算出的基础对称布置的底面积，此计算方法不会对挨的很近的两柱，列如在变形缝位置的双柱基础的计算产生大的影响，但是如果两柱之间的距离远一些，就会产生一定的误差。在这种时候需要联合基础的设计人员进行人为计算偏心值，进行单独基础布置的时候把该值计算进去。重新对联合基础进行计算，以达到准确的计算值。

3.1矩形联合基础设计步骤

一、 通过计算得出柱载荷合力作用点的所在位置，即载荷中心。

二、 基础的长度确定，荷载作用力点尽可能的与基础底面的形心重合。

三、 基础底面的尺寸有基础承载 力确定，荷载需要采用荷载效应的标准组合，可以用基本组合值比1.35得出柱荷载的标准组合值。

四、 基底净反力的设计值可以按照反力线性分布的假设进行计算，基础内力用静定分析法计算得出。

五、 基础高度根据受剪承载力和受冲切确定。

六、 纵向配筋计算按照弯矩图中的最大的正负弯矩进行计算配置。

七、 横向配筋计算按照等效梁进行。

3.2梯形联合基础

在建筑界限比较靠近较小载荷的柱一侧时，比较合适的做法是采用矩形联合基础，但是当较大载荷柱一侧靠近建筑界限时，采用矩形联合基础则会使载荷重心无法与基础底面行心重合，这时用梯形联合基础则可以均匀布置基底压力。梯形基础的内力分析和设计可参照矩形基础的计算方法，同时应该注意沿着纵向的基础宽度的变化，所以纵向的净反力是呈梯形分布的。要考虑板宽的变化在选取纵向配筋计算和受剪承载力截面验算时，该段的平均长度可以作为等效梁在横向的长度。

3.3连梁式联合基础在设计时应注意以下三点：

一、 梁宽要大于最小的柱的宽度，且连梁为刚性；

二、 两个基础的底面尺寸要符合地基的承载力的技术要求，同时防止过大的不均匀沉降发生；

三、 连梁的底面不应该发生着地现象，防止造成计算困难。在设计中可忽略连梁的自重影响。

参考文献：

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[2]熊建辉. 双柱联合基础设计计算方法研究[D].华中科技大学，2005.

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