独立基础中基础系梁的设计方法及技术措施

吉纪全，朱 亮，尤志清

(1.南京双高建筑设计有限公司， 江苏南京 210029；2.江苏省建工设计研究院有限公司, 江苏南京 210029; 3.扬州大学工程设计研究院，江苏扬州 225009)

独立基础中基础系梁的设计方法及技术措施

吉纪全1，朱 亮2，尤志清3

(1.南京双高建筑设计有限公司， 江苏南京 210029；2.江苏省建工设计研究院有限公司, 江苏南京 210029; 3.扬州大学工程设计研究院，江苏扬州 225009)

独立基础中基础系梁根据其设置位置不同可分为基础拉梁和地框梁，这两种基础系梁在结构中的作用有所不同，进而使其计算方法和处理方法也有所不同。文章分别介绍了基础拉梁和地框梁的特征，并分别列出了他们的计算方法、计算注意点以及构造要求和相关的建议。最后，针对工程设计中一些常遇问题提出了探讨性的处理方法。文章意在为结构设计人员设计独立基础基础系梁提供参考，进而使设计趋向更加合理和经济，同时既保证工程质量也能方便施工。

独立基础； 基础系梁； 设计依据； 设计方法

1 基础拉梁和地框梁的特征

1.1 基础拉梁特征

(1)基础拉梁设置位置有三种：一是拉梁梁顶与基础顶平齐；二是拉梁梁底与基础顶平齐；三是拉梁梁底与基础底平齐。基础拉梁设置在此处可以有效的拉结基础，提高基础的整体性，减轻或者消除框架结构对不均匀沉降的敏感性。但当基础埋深较深时，基础拉梁上的墙体重量增加，同时基础拉梁为承受更大的荷载增大截面和配筋，不够经济；框架结构嵌固端一般为基础顶面，当基础埋深较大时，结构计算时首层层高取值较高，相应结构的侧向刚度减小，结构计算时容易出现位移角超限、薄弱层、框架配筋偏大等一系列问题。

(2)当在独立基础顶设置了基础拉梁，基础可以不考虑地震弯矩，此时基础拉梁按受弯构件计算。通常情况下，尤其是基础下地基土较软时，基础拉梁应设置在拉梁梁顶与基础顶齐平的位置，并使基础拉梁比底柱受弯承载力大。

(3)计算与实际施工底层柱钢筋的混凝土保护层厚度有差别。钢筋的混凝土保护层厚度与构件所处的环境类别有关，通常地面上下的环境类别不同，所以施工中底柱地面上下的混凝土保护层厚度不同。但实际计算中，底层柱混凝土保护层厚度统一按地面以上的环境列别取值，计算结果与实际情况有差别，当底柱配筋不足时，会影响结构的安全。

1.2 地框梁特征

(1)对于无地下室的钢筋混凝土多层框架结构，地框梁一般设置在室内外地坪附近。基础埋深较深时，仅设置基础拉梁会出现因底层柱计算高度过高产生不利影响，且在回填土和刚性地坪的影响下，室外地坪以下柱的弯曲变形集中在室外地坪以下一定深度范围，故底层层高从基础顶算起不完全合理。此时可利用地框梁减小底层框架柱计算长度，同时也承受其上部构件的荷载，使结构计算相对合理。

(2)由于计算模型以基础顶为嵌固端，因此地框梁应与上部结构一起进行整体计算。此外，其抗震措施同上部框架梁。

(3)当基础埋深不足时，地框梁的设置将使底层出现短柱。在地震作用下，因短柱的刚度较其他柱大，会吸收更大的地震作用力，甚至超过短柱的承载力，以致开裂破坏，影响整个结构的安全。

(4)底层上部结构混凝土保护层厚度不同。结构计算时通常按上部结构的混凝土保护层厚度统一计算，实际施工中底层混凝土保护层厚度大于计算中的保护层厚度，按计算结果配筋，结构可能不满足要求。

2 基础拉梁和地框梁的设计

2.1 基础拉梁设计

独立基础之间的基础拉梁主要有下面四种功能：

(1)传递水平荷载；

(2)调整不均匀沉降；

(3)分担柱底弯矩；

(4)承担其上部荷载(如隔墙)。其中传递水平荷载作用功能是最主要也是最有效的，调整不均匀沉降和分担柱底弯矩的能力都较弱，而承担上部荷载功能是最直接的。前三种功能基础拉梁目前没有定量的计算方法，设计者设计时多数依据经验和概念。

基础拉梁截面尺寸：梁高可取其所拉结基础上的两柱中心距离的1/10 ～1/15，且不应小于400 mm；梁宽度可取梁高的1/2 ～1/3，且不应小于250 mm。 当基础拉梁按照构造设置时，可取上述限值范围内的下限。

基础拉梁一般分三种情况进行设计[1]：

(1)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)，其分担的柱底最大弯矩设计值可近似按基础拉梁线刚度分配(基础上土质较好时，此情况较有效)，此时基础可按轴心受压考虑；

(2)承担地震作用产生的轴向拉力，拉力值取两柱轴向压力较大者的1/10；

(3)承担上部荷载(如楼梯、墙等荷载)，按实际荷载产生的内力计算。基础拉梁配筋时，混凝土保护层厚度按实际环境类别取，并应将上述各项情况进行合理组合。

平衡柱底弯矩设计时，基础拉梁配筋应考虑到柱底弯矩方向的反复性；轴向受拉钢筋应通长，且上下宜相同，并满足构造要求；基础拉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；在室外地坪以下，特别当地下水对混凝土有侵蚀性作用时,箍筋直径不小于8 mm，并按要求设置腰筋。

2.2 地框梁设计

对于设置地框梁的框架结构，由于嵌固端为基础顶面，地框梁应同上部结构一起参与整体计算分析。可采用pkpm结构设计软件对其进行整体建模计算，定义模型参数时应注意以下几点：

(1)地框梁楼层应定义为地下室，层高为基础顶至地框梁顶的高度；

(2)此楼层楼板按全楼开洞处理；

(3)不考虑梁刚度增大系数及扭矩折减系数，采用总刚计算分析。

地框梁的构造措施应与上部框架梁相同，另外设计中应考虑以下几点：

(1)基础上面的回填土对室外地坪以下结构有一定约束力，但因其约束程度的无法确定，底层柱宜按考虑地下室和不考虑地下室计算结果的包络线进行设计；

(2)底层梁柱计算时，混凝土保护层厚度薄于实际施工，应予适当加强；

(3)对于底层柱形成短柱的情况，应根据相关的规范和要求进行处理设计。

3 常遇问题处理方法的探讨

(1)规范规定不需要设置基础拉梁情况，可仅在外墙四周、隔墙以及楼梯等处局部设置基础拉梁。

(2)在下列情况下，可增大基础顶到基础系梁间柱的刚度，使柱端塑性铰出现在加强部分之上，如图1所示。①由于地框梁的设置或者局部基础降标高(如持力层不在统一标高)形成短柱。②嵌固端选在室外地坪处[2]，以处理由于底层层高较高时结构计算结果不满足要求，或设置地框梁不合理的情况。此时，基础系梁按基础拉梁设置在室外地坪处，且应纵横向设；同时回填土采用夯填，且密实度不小于0.94；地面宜采用刚性地面。

基础系梁下部至基础之间柱刚度增大可采用两种方法：①用素混凝土将此间短柱填实加大截面，详细做法见图1；②以钢筋混凝土加大此间短柱截面[3]，详细做法见图2。

图1 基础短柱素混凝土加大截面

图2 基础短柱钢筋混凝土加大截面

(3)独立基础的持力层常不在统一标高，当相邻基础标高高差较大时，以回填方式调整基础标高不经济。此时，若满足规范对基础放坡的要求，宜将基础拉梁做成斜梁拉结两基础；当标高高差较大时，可按上部基础的标高水平设置基础拉梁。

4 结束语

为了便于理解及设计，本文将独立基础中的基础系梁分为基础拉梁与地框梁，并分别介绍了两者的特征；同时也分别列出了基础拉梁和地框梁计算方法、计算注意点以及构造要求和相关的建议；最后，针对工程设计中一些常遇问题提出了探讨性的处理方法。

本文意在为结构设计人员设计独立基础基础系梁提供参考，在设计前应明确设计思路，掌握设计中的关键部分，根据工程实际情况和相关要求灵活运用知识，进而使设计趋向更加合理和经济，同时既保证工程质量也方便施工。

[1] 朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].中国建筑工业出版社，2009

[2] 吴应雄.应用SATWE和TAT软件的问题分析[J]. 山东建筑工程学院学报，2000，(4)：94-98

[3] 许建文.钢筋混凝土基础梁设计部分技术问题探讨[J].福建建筑，2007，(6)：40-42

吉纪全(1985～)，男，硕士，助理工程师，从事建筑结构设计工作；朱亮(1988～)，男，学士，助理工程师，从事建筑结构设计工作；尤志清(1983～)，男，硕士，助理工程师，从事建筑结构设计工作。

TU318.2

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[定稿日期]2014-11-11