樁基礎承臺間連系梁設計分析

樁基礎承臺間連系梁設計分析謝海峰;周國順【摘要】該文介紹了樁基礎承臺間連系梁的設計與計算方法,指出設計應根據不同的條件采用不同的計算模型以使其設計更加合理.【期刊名稱】《建材世界》【年(卷)，期】2012(033)001【總頁數】4頁(P65-68)【關鍵詞】承臺;連系粱;設計方法【作者】謝海峰;周國順【作者單位】臺州佳遠工程設計咨詢有限公司，臺州318000;浙江鵬遠建設有限公司，臺州318000【正文語種】中文樁基礎承臺間設置連系梁有2種情形：第1種情形是僅作承臺間的連接，上部不承受填充墻荷載；第2種情形是既可作承臺間的連接，又承受上部填充墻荷載。在設計承臺間連系梁時，特別是在第2種情形時，設計人員往往會有不同的設計方法，不同的設計方法往往存在各自合理與不合理的方面［1］。1樁基礎承臺分析方法1.1獨立基礎在我們的設計中經常遇到的是獨立基礎。根據《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007—2002）[2],對矩形截面柱的矩形基礎，按下式進行抗沖切承載力驗式中邛hp為受沖切承載力截面高度影響系數，h<800mm時取1.0,h>2000mm時取0.9，中間按內插法取值。0.7陽？為斜截面受沖切承載力，從中可以看出受沖切承載力與混凝土強度等級、柱截面大小及破壞錐體的有效高度h0有關。混凝土強度等級越高、柱截面越大、有效高度越大，受沖切承載力就越高。pj為基本組合時的地基凈反力，偏心受壓基礎取基礎邊緣處最大凈反力（pjmax）。獨立基礎的臺階挑出長度只要滿足抗沖切要求及適當的配筋即可，不必按45°線放臺階，造成混凝土量的增加。當獨立基礎埋深較大時，通常要采用短柱基礎。當采用預制混凝土柱或鋼柱采用杯口插入式時，便出現了杯口。高杯口配筋按計算確定，但可能由于計算假定的問題計算值往往太大，實際配時可降低一些。1.2獨立承臺1） 單樁承臺按構造進行配筋。2） 對于三樁承臺（等腰），承臺形心與柱形心重合，承臺彎矩可按下式進行簡化計算，由算得的M1、M2計算三角形配筋的鋼筋面積。式中，M1、M2分別為由承臺形心到承臺兩腰和底邊的距離范圍內板帶的彎矩設計值；s為長向樁距；a為短向樁距與長向樁距之比，a<0.5時按變截面的三樁承臺設計，鋼筋應按三向板帶均勻布置；c1、c2為柱截面尺寸；Nmax為單樁凈反力設計值。3） 多樁承臺柱對承臺的沖切計算公式為（6）、（7），沖切力設計值為上部柱軸力扣除承臺自重及錐體范圍內的樁凈反力設計值。式中邛0x=0.84/(入0x+0.2)，B0y=0.84/(入0y+0.2)為沖切系數；入0x=a0x/h0、入0y=a0y/h0;a0x、a0y為柱邊至樁邊的距離，當a0x或a0y<0.2h0時，a0x或a0y=0.2h0，當a0x或a0y>h0時，a0x或a0y=h0。變階處對承臺的沖切與上述柱對承臺的沖切類似，只是把上階臺階看做柱子而已。角樁對承臺的沖切計算公式為式中，Nl為樁凈反力設計值邙1x=0.56/(入1x+0.2),piy=0.56/(A1y+0.2)為角樁沖切系數；8x=a0x/h0、入0y=a0y/h0均滿足0.2~1.0;ci、c2為角樁內邊緣至承臺外邊緣的距離；a1x、a1y為承臺變階處至角樁內邊緣的距離。承臺斜截面受剪計算式中，V為樁凈反力設計值；Bhs為受剪承載力截面高度影響系數；入x=ax/h0、入0=ay/h0均滿足0.3~3.0；b0為承臺計算截面處的計算寬度，按《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007—2002)規(guī)定取值。局部受壓承載力(包括單樁及多樁承臺)當承臺的混凝土強度等級低于柱或樁的混凝土強度等級時，應驗算柱下或樁上承臺的局部受壓承載力。如PHC預應力高強管樁，其強度等級能達到C80，而承臺所采用的混凝土強度等級最高也達不到此強度，因而需進行局部受壓驗算。受彎承載力計算式中邛l為混凝土強度影響系數，不超過C50時邛1=1.0；Fl為樁的全反力設計值，包括承臺及土的自重，偏壓時取最大全反力設計值。2作承臺間的連接連系梁設計要點：1） 連系梁標高一般情況下系梁頂面與承臺頂面位于同一標高；2） 連系梁截面高度取承臺中心距的1/10~1/15，且不小于250mm;截面寬度不小于200mm,且不小于截面高度的1/2;3） 縱向鋼筋以柱底剪力作用于梁端，按受拉進行配筋計算；4） 兼作基礎梁時，應計算受彎鋼筋，與系梁鋼筋疊加，受彎鋼筋的計算一般按梁兩端固接計算；5） 當系梁承受彎矩時，應在系梁鋼筋的基礎上適當增加受彎鋼筋；6）有抗震要求的系梁，其拉壓力按豎向壓力取值，8、9度取0.1N,6、7度取0.05N，以此進行配筋計算；7）需通過系梁將水平力傳給相鄰基礎或承臺時，系梁的拉、壓力不小于水平力的1/4。僅作承臺間連接時，承臺間的連系梁主要起傳遞剪力和彎矩的作用，且增強了整個樁基的協同工作［3］。在結構計算時，假定了柱底為固端，在每個樁基單體抗側向變位能力不強時，就不能很好地符合這個假定，而采用連系梁連接后就能更好地符合這個假定。對于有抗震設防要求的柱下獨立承臺，設置縱橫向連系梁對于各承臺在地震力作用下所受的剪力和彎矩利用連系梁來分配和傳遞十分有利。計算連系梁時，可以將柱底剪力作為連系梁的軸力來計算連系梁，該軸力分別作為連系梁的壓力和拉力作用于連系梁的兩端，以軸心受壓來確定梁的截面尺寸，而以拉力來計算連系梁的配筋?？梢圆捎么致运惴ǎ凑罩S力的1/10作用于連系梁兩端，作為軸心壓力和拉力分別確定截面尺寸和配筋［4］。設計的連系梁梁寬要求不小于200mm，高度不小于1/15~1/10跨度，以保證連系梁具有足夠的剛度，配筋不小于4/12。連系梁設置位置宜與承臺頂面處于同一標高，這樣接近柱底位置，可以更有利于承受和傳遞基底剪力。承臺單體有足夠的抗剪抗彎能力和抗側移能力時，可不設承臺間連系梁，如雙樁承臺長向或多樁承臺，這時的抗剪能力和抗彎能力較強，可不設連系梁，雙樁承臺如果承臺的短向抗剪抗彎能力不足時可以設置連系梁。有時候對于單樁承臺或者是雙樁承臺的短向，承臺下部樁的直徑較大時，此時抗剪和抗彎能力也會較大，也可以不設置承臺間連系梁，設置如圖1所示。3支承上部框架間填充墻的承臺間連系梁設計中更多的情形，連系梁會承受上部框架間填充墻，這時的設計往往不僅要考慮連系梁間傳遞剪力，還要考慮傳遞上部墻體荷載。對于考慮傳遞剪力或起承臺間連接作用按上面第1種情形設計，然后要考慮疊加填充墻的作用，如圖2所示。典型的設計方法有2種［5］：第1種計算方法：將連系梁當作受彎構件，以承臺為支座。上部墻傳來的設計荷載P，連系梁跨度L，則梁所受內力根據正截面抗彎計算受彎縱筋，根據斜截面抗剪計算箍筋。將計算結果與第1種情形即僅在起連接作用的情形時按軸心力計算的結果相疊加。如果不需按第1種情形設置傳遞剪力或彎矩之連系梁，則僅按以上計算按簡支梁設計，并要求符合簡支梁設計的構造要求。如果需按第1種情形設置傳遞剪力或彎矩的連系梁，則按第1種情形的算法設計連系梁后，上下部分別用鋼筋相疊加，并滿足構造要求，如圖3所示。第2種計算方法：考慮上部填充墻荷載直接傳給地基，即在連系梁下加寬底面，當作條基來處理。一般情況下因為填充墻為一層，地耐力不是很小的情況下，往往基底寬度所需尺寸很小。上部荷載和下部地基反力相抵，所以上部連系梁仍按承受承臺間軸心力計算，不需再考慮受彎。計算后下部所需寬度往往較小，這時可僅適當加寬連系梁即可。不再考慮挑出，如圖4所示。兩種計算方法中，第1種算法因為考慮了連系梁以承臺為支座，作為受彎構件來計算，這樣計算需考慮連系梁的剛度及梁的抗彎抗剪承載力，在承臺間距較大時，連系梁的跨度較大，往往會要求連系梁截面和配筋較大，明顯不經濟。第2種方法考慮了梁將荷載直接傳遞給地基，這時就需要足夠底面寬度，實際計算中常常會比較小，而連系梁不再當作受彎構件，這時只考慮第1種情形所產生的軸力，這樣明顯地可以減少配筋，甚至相比之下截面尺寸也會小。但是應當指出，對于第2種方法，因為樁承臺通常沉降較小，而填充墻均為后施工部分，所以在連系梁受到填充墻荷載后，連系梁并不能很好地將荷載傳給地基，造成連系梁受力彎曲。在設計中，應當根據地質情況和連系梁跨度來合理選擇計算方法。當跨度較大，且所需傳遞承臺間軸力較小時，盡量采用第2種方法。在跨度較小地耐力較差時考慮第一種算法可能會合理些。4結語在設計中，像承臺間連系梁這樣的構件，有時受力并不是一種非常明確的狀況，在不同的條件下，采用不同的計算模型，哪一種更合理，應該能合理地分析，不可以教條地只用一種算法去計算。參考文獻【相關文獻】葉德紅，王松成.樁基礎承臺間連系梁設計分