結構設計中基礎梁的設計處理方法

【摘 要】 建筑結構設計中，鋼筋混凝土多層框架結構房屋中基礎梁的位置一般是在基頂與室內地面附近。而在實際施工中，通過對于實地測量與受力條件分析來進行基礎梁位置確定，將更好地滿足建筑結構需要。另外，還要注意增設基礎梁后對于整個建筑結構的抗震影響。

【關鍵詞】 基礎梁； 基頂； 位置

1 結構設計中基礎梁的設計處理方法

結構設計中基礎梁的設計處理方法有兩種，一種是位于基頂，與基礎整體進行拉結。另一種是位于室內地面附近，與層1框架柱進行拉結。

1.1 基頂部

基頂部的嵌固點位置精確，方便計算。把基礎梁位置設計在基頂部，有利于整體基礎的加固，對于不均勻沉降作用力也有很強的抵御能力，屬于應用較廣的經典設計方案。但由于其施工成本較高，在施工中要將基礎梁與整個上部框架或者基礎進行全部澆筑，來保證梁底與基頂處于一個水平面。圖1（ a）是基礎梁與上部結構的澆筑方案，圖1（ b）是基礎梁與基礎澆筑的澆筑方案，兩者最終的施工效果都要保證基頂與梁頂位于同一水平面。

這兩種方案都要考慮到以下幾點：

（1） 嵌固點的問題。對于基礎頂部的基礎梁來說，嵌固點會在基頂上。而對于基礎梁與建筑上部結構的受力載荷與內應力分布，一般是進行分別建模來計算。要對疊加底層墻重進行單獨計算，防止出現基礎彎矩與基礎梁彎矩計算時分配不均所導致的安全隱患。

（2）底層柱高度問題。基頂面與首層樓蓋高度決定了底層柱的高度。當設計中底層柱高度偏高時，則建筑的基層抗側剛度會相應變小，造成位移變大，在進行整體基礎的抗震設計施工時，層間位移的過大，會相應形成薄弱層面，影響整個建筑的抗震能力級別。

（3） 鋼筋保護層厚度的配筋量問題。對于基礎底層柱的鋼筋保護層來說，其鋼筋保護層厚度的配筋量也要根據實際的地上地下不同需求而來。一般來說，建筑層面的地上配筋為一類環境，地下配筋為二a、b 類環境。也就是說，底層柱的鋼筋保護層厚度下部配筋厚度要比上部大。而實際施工中，會把底層柱的地下配筋歸類為類似于地上的一類環境，配筋量要調低。

（4） 剛性地面與底層柱的問題。對于底層柱來說，混凝土的底層剛性地面在水平地震時有著一定程度上的側向約束作用。但目前對于其側向約束作用的計算還存在著相當的難度。

1.2室內地面附近。在進行這種方案設計時，要對于以下問題進行重點考慮：

（1）在對這種基礎梁進行承載力與內應力的計算時，不能分開建模。要將基礎梁看作是建筑最下層的框架梁，再與整個上部結構進行統一計算。這是由于嵌固端就是上部結構的基頂處，而位于室內地面附近的基礎梁層即為地下室。這樣的前提下，就要考慮到分開建模會讓底層柱下部的彎矩增大位置上移至基頂。所以進行抗震處理時，基礎梁與框架梁保持一致。

（2） 基礎梁的頂部與基礎頂中間的短柱比建筑上部的標準層短，而過短則會造成延性差，影響整體建筑的抗震效果。

（3） 對于這種方案下的基礎梁和底層柱的混凝土保護層鋼筋量分配問題來說，地下構件配筋率要大于地上構件的配筋率。

2 如何進行結構設計中基礎梁的設計處理方法選擇

2.1 基頂部

2.1.1 設置條件

基礎埋深較淺。梁頂與基頂為同一水平面。獨立建模，分開計算。嵌固端位置為基頂。荷載考慮范圍：基礎梁自重與填充墻荷載。抗震等級：四級或不考慮。構造：普通基礎梁或者拉梁。柱底彎矩：由基礎承受。詳見圖1（b）

2.1.2 建模計算

（1）滿荷載法。荷載考慮范圍為基礎梁自重與填充墻荷載。輕質墻體的填充墻，無樓板的基礎梁整體荷載小，分布均勻，可采用滿荷載法計算。

（2）自承重墻梁法。基礎梁與其填充墻的建筑材料一致，控制墻體開洞，才能保證其基礎梁的拉力、彎矩、剪力精確。

（3）計算軟件：三維空間模型（如SATWE）。為保證剛度不影響實際基頂嵌固計算，梁下柱高應設定為1-1.5m。忽略梁剛度增大情況、扭矩折減情況、風荷載作用與地震影響。樓板按全樓開洞處理，混凝土保護層厚度由施工實際環境需求決定

2.1.3 構造要求

需同時滿足普通連續梁與拉梁的要求。對于支座處的縱筋要保持貫通連續，盡量不要出現斷開現象。同時還要保證腰筋的設計滿足要求。混凝土保護層的厚度參考地下構件實際需求。

2.2 室內地面附近

2.2.1 設置條件。基礎埋深：較深。抗震構造與計算：作框架梁計。詳見圖1（ a）

2.2.2 計算方法

對基礎梁與建筑基礎的上部結構進行三維整體建模計算。層1柱高即為基頂至基礎梁頂距離，嵌固端就是上部結構的基頂處，而位于室內地面附近的基礎梁層即為地下室。所以不需考慮風荷載。樓板按全樓開洞處理，忽略梁剛度增大情況、扭矩折減情況，抗震上，基礎梁與框架梁保持一致，也可比上部框架梁略低。

2.2.3 構造要求

（1）同上部框架梁構造措施。

（2）基礎梁的頂部與基礎頂中間的短柱比建筑上部的標準層短，會造成延性差，影響整體建筑的抗震效果。施工中要把短柱納入基礎中成為一個整體，增大其剛度，要按高杯口基礎處理。其上端要與基礎梁和上部框架柱剛接，再將基礎梁下部與基礎間進行素混凝土填實。

3 結構設計中基礎梁的設計實例

3.1 工程概述：

4層鋼筋混凝土框架結構，每層3m。Ⅱ類場地，地上環境為一類，地下環境為二b 類。二級抗震要求。梁柱采用C30混凝土，主筋HRB335，箍筋HPB235。柱下獨立基礎設計，由于其埋深不同，設計為兩種方法。

第一種：埋深淺，基頂高度為-0.850，基礎梁位于基頂部。

第二種：埋深深，基頂高度為-2.350，基礎梁位于室內地面附近，為±0.000處。

3.2 基頂部

滿荷載法，自承重墻梁法結合三維空間分析法（SATWE程序）來進行整個基礎梁的內力分布與配筋量計算。滿載法與三維空間計算法配筋量大，自承重墻梁法的截面配筋量較小。

3.3 室內地面附近

通過SATWE程序進行整體建模后計算。計算結果顯示，不同的混凝土保護層的基礎梁配筋量結果差異小。所以，可以直接參考以上部結構鋼筋混凝土保護層配筋量，取其近似值。

4 結構設計中基礎梁的抗震問題

對于結構設計中基礎梁的抗震問題來說，當基礎梁位置在基頂處時，其抗震級別要求相應較低。但當基礎梁處于室內地面附近時，其抗震級別應與建筑的上部結構一致。

5 結語

對于基礎梁設計來說，其位置在基頂處還是室內地面附近，都要根據不同的施工環境來選擇。

參考文獻

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