关于框架基础连梁的探讨

赵岩

摘 要：本文简述了框架结构中基础梁的概念和分类，并对结构设计中各种形式“基础梁”设置目的以及构造要求予以介绍，以便结构工程师更合理的确定结构设计方案。

关键词：基础梁；设置目的；构造要求

1 基础梁的概念和分类

从严格的结构概念来讲，基础梁应该是基础的一部分，它同外伸翼缘共同组成基础，或者是同筏板共同组成梁板式筏型基础，是放置于地基土上受到地基反力作用的梁，在国家建筑标准设计图集11G101-3中表示为JL[1]。除上述情况外，在单层工业厂房预制柱排架结构体系中，放在杯口基础壁上，承托外围护墙的墙梁，一般也称为基础梁[2]。

此外，还有一种基础梁，常称为基础拉梁或基础系梁，它们的概念是相同的，都是指柱下独立基础之间的连系梁，起到调节沉降差和减小首层柱计算高度的作用，同时也起到加强上部结构与基础的整体嵌固刚度的作用，下文中统一称为基础系梁[3]。

2 几种基础梁的计算方法

2.1 JL的计算方法和受力特点

JL通常是框架柱的嵌固部位，用以平衡柱底节点的不平衡弯矩和传递竖向荷载，基础梁的尺寸和配筋与上部结构传来的荷载和地基土的物理力学性质有关。在框架结构中，基础梁与外伸翼缘共同组成柱下条形基础，作为地基反力的直接受力构件，其变形规律一般是在跨中区域产生向上的弯曲变形，这与上部结构的梁在受到竖向荷载作用下产生向下的弯曲变形是相反的，因为基础梁所承受的地基反力方向是向上的，因此基础梁的受力钢筋的放置形式是不同于上部结构梁的，其跨中受力钢筋应置于梁上皮，而支座钢筋应置于柱下梁下皮处。

在过去限于计算手段等原因，习惯上把基础梁在一定条件下视为“倒梁楼盖”体系，将地基反力的分布简化处理，然后施加到基础梁上。这种计算模型概念清楚，计算简便，在很大程度上方便了基础梁的计算分析与工程设计，但随着人们对于基础梁受力与变形的深入研究，发现地基反力并不是一成不变的，而是跟基础梁的竖向变形有很大关系。伴随着计算手段的不断进步，基于文克尔地基模型的弹性基础梁模型应运而生，该模型中假定地基反力同该位置土体的竖向变形成正比，也即竖向变形大的位置，地基反力大，反之则小。这样导致的结果便是由于地基反力作用，基础梁在跨中位置会产生向上的反向弯曲变形，导致跨中土体竖向变形减小，该位置地基反力也相应小于支座位置。这种将竖向变形与反力大小综合考虑的方法是目前普遍采用的计算方法。

2.2 基础系梁的设计计算模型

基础系梁是基础之间的联系梁，其主要作用如下，计算方法依其作用而异。

（1）仅为加强基础的整体性，调节各基础间的不均匀沉降，消除或减轻框架结构对沉降的敏感性而设置的梁。按受拉计算配筋，拉力大小取系梁拉结的各柱轴力较大者的1/10，钢筋通长，此时基础按偏心受压基础考虑。

（2）基础上土质较好时，可设置用系梁平衡柱底弯矩，该梁按受弯构件计算，考虑到柱底弯矩的方向的反复性，钢筋通长，此时基础按中心受压基础考虑。

（3）以上两种梁兼承托首层墙体或其他竖向荷载时，将竖向荷载所产生的拉梁内力与上两种结果之一叠加计算。

一般情况下，特别当地基土较差时，系梁宜设在独立基础顶部，并使系梁受弯承载力大于柱受弯承载力，此时塑性铰产生于系梁以上柱下端，地基可以不考虑地震弯矩影响，如图1a；当系梁较弱时，地基将承受地震弯矩作用。当系梁距基础顶面较近，为避免系梁下方形成短柱，宜将系梁端部截面加高直到基础顶面，如图1b。

2.3 地框梁的计算模型

对无地下室的钢筋混凝土多层框架结构，当独立基础埋置较深时，宜在首层地面减0.1m左右设置地框梁，并应按单独层输入参与整体计算分析，模型中应将该层定义为地下室，层高取基础顶至地框梁顶间距离，该层楼板厚度取零，并应定义为弹性板用总刚计算。对于下部柱配筋，由于该层无楼板，土体对其约束程度不高，可考虑按非地下室输入与按地下室输入的计算结果进行包络设计。

3 基础系梁与地框梁的构造要求

3.1 基础系梁构造

梁宽b=1/25～1/35L，梁高h=1/15～1/20L，配筋宜上下相同，并满足构造要求；其纵向钢筋必须满足搭接要求或者向下弯锚；系梁不存在抗震方面的要求，故其钢筋搭接和锚固等可按照非抗震的构造要求处理。

3.2 地框梁构造

对于梁底高出基础顶面的地框梁，应严格按照框架梁的相关要求进行施工，对于有抗震要求的结构，尚应满足抗震构造的相关要求，抗震等级可同其上部楼层。

4 结 语

通过对基础梁、基础系梁和地框梁的分析，得出以下结论：

（1）基础梁是基础的重要组成部分，承受地基反力作用，不参与上部结构的内力分配，变形特征与地上楼层梁相反，其竖向变形会影响地基反力大小。

（2）基础系梁和地框梁一样不承受地基反力作用，受力和变形特征与地上结构相同。

（3）基础系梁和地框梁设置标高不同，作用也不同。基础系梁对结构整体受力特征影响较小，主要是承受隔墙自重和调节基础沉降差异；地框梁直接影响结构整体受力和变形特征，并应参与整体受力分析。

本文对基础梁、基础系梁和地框梁的概念、受力特征及计算方法进行了较为详细的介绍，能更加明晰结构设计人员在工程中如何进行具体的分析计算，从而能够根据具体的设计目的采取合理的措施，同时也为施工技术人员选用合适的标准图集和恰当的构造要求提供参考。

参考文献

[1]11G101-3国家建筑标准设计图集[S]北京：中国计划出版社，2011.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4]GB50010-2010混凝土結构设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2010.