结构设计中基础梁计算的商榷

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1、结构设计中基础梁计算的商榷摘要：本文对目前结构设计中关于基础梁的计算提出建议，结合工程实际，对基础梁受力形态做出划分，通过合理的选择计算模型，使基础梁受力计算接近于实际情况。关键词：基础梁计算模型弹性地基梁中图分类号：s611文献标识码：a文章编号：0引言基础梁是指两端与承台或独立柱基相连的梁，基础梁在工程中颇为多见。从受力方式来说，基础梁一般只承担竖向力作用或在调节相邻基础不均匀沉降时产生轴向拉力作用。作用荷载主要包括：（1）基础梁上的墙体荷载；（2）相邻基础间柱竖向荷载的差值。从抗震角度讲，基础梁不承担抗震作用。实际设计中基础梁的计算方法多不一致。例如墙下基础梁

2、，柱下基础梁（即一般文献中所称的墙下承台梁，柱下承台梁）。在一些文献中，将其视为不同情况的弹性地基梁进行有关的计算，这些计算方法与基础梁的实际工作状态是不相符合的。本文就此问题予以商榷，并提出建议方法，以供设计参考。1现有观点在基础梁的现有计算方法中，较有代表性的是以下两种：（1）对墙下基础梁，现有观点认为，可视承台梁以上墙体为半无限平面弹性地基，基础梁与墙体（半无限弹性体）共同变形，视基础梁为桩顶荷载作用下的倒置弹性地基梁，按弹性理论求解基础梁的反力，经简化后作为作用在基础梁上的荷载，然后按普通连续梁计算内力。（2）对柱下条形基础梁，现有观点认为，可视为弹性地基梁

3、计算，即将桩顶反力作为集中力作用在梁上，柱为梁的支座，按普通连续梁分析其内力，桩顶反力按弹性地基架计算确定。对于以上两种不同情况的基础梁，现有观点在计算过程中，均曾视其为弹性地基梁，所不同的是，墙下基础梁视为倒置弹性地基梁，而柱下基础梁则视为弹性地基梁。但应指出的是，现有观点的以上处理方法，是与弹性地基梁的定义不符合的。2笔者观点2.1墙下基础梁现有观点视基础梁上墙体为半无限弹性地基，基础梁为桩顶荷载作用下的倒置弹性地基梁。此处，问题的症结在于，能否视墙下基础梁为倒置弹性地基梁。笔者认为墙下基础梁不能视为倒置弹性地基梁；其原因如下所述。（1）基础梁以上墙体，高度一般

4、在18m（例如8度区）左右，宽度在12m左右，抗弯刚度极大，加之该墙体还承受着相当数量的楼面荷载及墙体自重，故该墙体在桩顶荷载作用下，并不会产生变形，亦谈不到弹性，不符合半无限弹性地基假定条件中关于弹性的假定条件。（2）基础梁以上墙体，因每层均有圈梁，故各层墙体间，被圈梁分隔成独立部分，已不存在连续性，整片墙实为砌体与混凝土梁的组合构件，但砖砌体与混凝土梁的弹性模量相差甚大（约10倍），故在受力中，二者是不协同的。因此，墙下基础梁不符合半无限弹性地基关于连续的假定。（3）基础梁以上墙体，系由砖砌体与混凝土梁两种构件组成，且砖砌体系弹塑性材料，其弹性模量从一开始，应力

5、与应变就不成比例。而在地震发生时，即使在小震作用下，根据震害调查，8度区框架，填充墙亦将产生较多裂缝，而中震和大震下，则裂缝更为普遍，即使是框架梁、柱，亦将产生裂缝。此外，砖砌体与框架梁亦不属各向同性构件，故墙体是不符合半无限弹性地基的假定条件的。由上述可知，基础梁上墙体，并不符合半无限弹性地基的匀质、连续、弹性假定条件，故墙下基础梁不应视为倒置弹性地基梁进行有关计算。2.2柱下基础梁现有观点认为，柱下基础梁可视为弹性地基梁计算，与该观点相应的计算原则有两种：其一是将桩顶反力作为集中力作用在梁上，柱作为梁的支座，桩顶反力按弹性地基梁计算确定，然后按普通连续梁分析内力

6、；其二是视基础梁为弹性地基梁进行分析计算。按照前者，基础梁受桩顶集中力作用，柱为梁的支座。须知此时，由于桩顶集中力与桩底轴向力平衡，则桩顶集中力并不在基础梁内产生内力，仅底层填充墙在基础梁内产生较小内力。此外填充于框架梁和框架柱之间的填充墙，系彼此隔离的小面积独立墙片，同时填充墙目前多采用大孔洞免烧砖，故基础梁以上之填充墙是不符合半无限弹性地基条件的，且因基础梁底部只与回填土接触，并不与地基土接触，只有桩头才与地基土接触。虽然地基土（例如卵石层）在端阻力作用下将产生一些变形，桩身亦会产生弹性压缩变形，但柱下基础梁并不符合倒置弹性地基梁定义。而对于后者，由于同样的原因

7、，柱下基础梁亦不能视为正置弹性地基梁。综上所述可知，问题的要害是应区分弹性地基梁与普通基础梁的界限，因为这是两种不同的概念。弹性地基梁与普通基础梁在两个主要方面存在不同：（1）普通基础梁的超静定次数是有限的，弹性地基梁的超静定次数是无限的；（2）普通基础梁可略去地基的变形，弹性地基梁由于梁与地基共同变形，故必须考虑地基变形，方能满足变形连续条件。3结论本文对墙下基础梁、柱下基础梁的受荷方式进行分析，对基础梁同上部结构的共同作用产生的差异进行合理假设，同时考虑了地基梁与地基土体和桩体的相互作用。通过以上分析，得出如下结论：（1）对于墙下基础梁，梁上墙体不应视为半无