基础梁设计方法简介

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1、372建筑教育改革理论与实践(第7卷)2005年6月1Ri11i●———_——●———●_-●—●I——__———_—_—-■—_I_——————-—___—●_●——-_—●-●—————-—■基础梁设计方法简介何晓伟1陈松才2(1湖北省标准设计院。武汉430000)(2湖北城市建设职业技术学院．武汉430074)摘要基础梁的设计因其涉及到数学、力学等方面知识．难于被大家所理解，本文介绍了如何简要选择基础梁的设计计算方法，满足设计的需要。关键字基础梁倒梁法Winkler弹性地基梁有限压缩层地基粱建筑地基基础设计中，很多方面并不十分准确，可以说是模糊的处理办法，哪些

2、是必须模糊或只能模糊，哪些是理论不成熟或计算困难的问题，有必要进行研究，做到安全适用、技术先进、经济合理和确保质量。地基基础梁的设计计算就存在这样的问题，本文希望通过其设计计算的问题，谈谈自己的看法。I《建筑地基基础设计规范》规定及有关计算理论简介柱下钢筋混凝土条形基础，在《建筑地基基础设计规范》中，从构造和计算原则进行了简单的规定，具体的计算方法并没有给出。反而箱形基础和筏板基础有相应的规范可以依据。在《建筑地基基础设计规范》中，关于柱下条形基础的内力计算作了如下规定：在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度不小于i／6柱距时，地基

3、反力可按直线分布．条形基础梁的内力可按连续梁计算，此时边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1．2的系数。当不满足本条第一款的要求时，宜按弹性地基梁计算。上述规定在设计计算中，均存在问题，分述如下：(1)简化计算办法倒梁法是将柱下条形基础假设为以柱脚作为铰支座的倒置连续梁。以线性分布的基底净反力作为荷载，用弯矩分配法求解内力的简化计算办法。在假设中忽略了各支座的竖向位移差，且基底净反力为线性分布。即《建筑地基基础设计规范》中的地基反力直线分布的计算办法，是由于要达到能忽略柱下不均匀沉降的条件，然后用梁各截面静力平衡求解内力的方法进行内力计算，称为静力平衡法，也叫倒梁

4、法。计算原理公式为：p。。∑N。Mp～：型+一P。hbL。W(2)弹性地基梁法地基上梁在计算中。考虑基础和地基的相互作用，以静力平衡和变形协调作为基础，利用不同的地基应力应变关系建立满足上述边界条件的方程，直接或近似求解基础内力，不需要先假定内力分布。2005年6月第6篇理论与实践专题研究373该方法有：winkler弹性地基梁的解法、有限压缩层弹性地基梁解法、有限元法和有限差分法等。Winkler假定地基表面任一点所受的单位面积上压力强度与相应的地基竖向位移成正比。Winkler弹性地基梁的解法的原理公式为：Pc。，一=ky(。，驴事实上，是将地基假定为刚性支座上

5、一系列不关联的、独立的弹簧组成的体系，用弹簧的特性等效了作用力面积下一土柱的应力应变关系。(3)考虑上部结构刚度的计算办法考虑上部结构的刚度，先得计算出上部结构的刚度，因此计算工作量很大，一般对上部进行简化后进行计算，这类计算方法有：等效刚度梁法、逐次弹性杆法、逐次逼近法和有限元法等。2各理论小结各理论都有正确的一面，也有缺憾的一面，只有克服弊端，才能很好的为工程服务。(1)倒梁法因为不均匀地基反力从梁断面尺寸大小来看总是存在，因此其各断面的内力可能比实际大也可能比实际小，甚至反向。笔者认为该方法误差大，计算简便，对于荷载不大、地基良好的基础，当跨数不多时，其计算结

6、果基本可以满足要求。(2)弹性地基梁法以典型的Winkler理论为例，存在没有考虑应力的扩散，复杂地基的基床系数也难以确定的困难。另外，这类方法仅仅考虑了基础与地基的协调作用，没有考虑上部刚度，即假定上部刚度为0来进行计算，所以其计算结果也偏离实际。特别是软弱地基上地基梁的计算中，偏于安全。但这类方法因在工程实践中应用广泛，工程实例很多，得到了很多工程技术人员的认可。该方法与倒梁法相比，计算精度有所提高，且计算工作量也不是很大，适用于地基均匀且压缩性不高的地基土，上部结构刚度不大时能很好的满足要求。(3)考虑上部结构的刚度的计算办法以有限压缩层地基梁的计算为例，克服

7、了上述几个方面的问题，随着计算技术的发展，计算理论的完善，计算工作量大的问题将会逐渐解决。在大型工程中，必定会得到广泛的关注。本方法可以得到比较满意的计算结果，但并不能适用于任何类型，毕竟计算参数及工作量大。特别是无法完全控制施工及使用中不同阶段的荷载、刚度以及地基沉降占总沉降的比例。3《建筑地基基础设计规范》规定的理解及建议《建筑地基基础设计规范》中相关规定，可从如下几个方面考虑：(1)计算的适用性：建筑地基基础设计中，不会出现像大坝、电站等大面积、大荷载的类型，地基反力计算的进一步精确没有太大的实际意义，基础作为非标准层构件，比较计算和实际、计算和经济、节约