浅谈基础系梁

摘要：在无地下室框架结构体系中，由于首层层高较高、基础埋深较大、规范构造要求等原因，需要设置基础系梁。基础系梁设置在基础位置还是楼地面位置，需要准备把握。

关键词：基础系梁；无地下室框架

一 什么情况需设置基础系梁

在无地下室框架结构设计中，采用柱下独立基础时，会遇到设置基础系梁的情况。一种是规范要求，如《建筑抗震设计规范》GB50010-2010中6.1.11条要求以下情况需设置基础系梁：一级框架和Ⅳ类场地的二级框架；各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大；基础埋置较深，或各基础埋深差别较大；地基主要受力层范围有软卧粘性土层、液化土层或严重不均匀土层；桩基承载之间。另一种是首层结构计算层高较高，造成首层抗侧移刚度减小，甚至出现结构薄弱层，为避免此现象而设置基础系梁。

二 基础系梁设置在楼地面位置

多层无地下室框架结构，由于持力层较深、场地需回填土、室内外高差较大等原因基础需埋置较深；或首层层高较高，造成结构计算高度较高，柱弯矩大且抗侧移刚度弱，甚至一层为结构薄弱层。此时，可以在楼地面位置设置基础系梁（也称基础拉梁），可以有效减小底层柱的计算长度，增加底层刚度，减小底层位移。

基础系梁设置在楼地面位置时计算要求：根据《民用建筑工程设计常见问题分析及图示-结构专业》（SG109-1～4），在结构模型计算中，应分情况建立多个空间计算模型，框架梁（含系梁）和柱的最终配筋宜取多个模型计算结构的最大值。在模型设置基础系梁时，从基础顶面至系梁顶面为一层，从系梁顶面至首层顶面为二层，既结构增加一层进行分析。此时应注意嵌固端位置设定。在进行整体抗震计算时，仅假定上部结构嵌固在基础系梁顶面处进行一次性整体计算，这种计算方法虽然可以使底层柱在拉梁顶面以上的配筋较为合理，但系梁层以下基础顶面以上框架柱的配筋、底层顶板框架梁的配筋以及底层拉梁的配筋就未必合理。因为，柱的真正嵌固在基础顶面。故此，应再补充一次结构整理计算。其方法是，仍将系梁层设置在一层，将上部结构嵌固在基础顶面进行计算。无地下室框架结构设置室外地面附近的系两层后，回填土会有一定的约束作用，但与真正的地下室有很大的区别，回填土的相对刚度比取多少合适，影响因素很多，很难定量确定。回填土的相对刚度比取值大了，会使系梁及底层顶板框架梁的配筋偏少，反之，又会是框架柱的配筋偏少。所以，框架梁（含系梁）和柱的最终配筋宜取上述两次计算结构中的较大值。无地下室框架结构设置系梁在楼地面位置时，应定义系梁层楼板全房间开洞，并采用弹性楼板总刚分析；系梁的抗震构造应符合框架梁的要求，不设箍筋加密区或箍筋直径不符等，都是不正确的。整体计算时也不能遗漏系梁上可能存在的填充墙等荷载。综上所述，设置系梁框架结构，需有无系梁模型，嵌固端在基础顶，嵌固端在系梁层三个模型计算，框架柱及框架梁配筋取其包络值。

工程实例：四层工业厂房，钢筋混凝土框架结构，一层建筑层高4.2米，二～四建筑层层高3.8米，建筑物高度为15.9米；室内外高差0.300米，无地下室。抗震设防烈度： 6度，设防框架抗震等级：四级，建筑物场地土类别：Ⅲ类，地基基础设计等级：丙级；基础为柱下独立基础，基底标高：-2.000m。结构计算采用的计算程序：北京盈建科软件有限责任公司编制的YJK系列结构设计软件2014（1.5.3.1版）。模型中结构层高为：一层5.7m，二～四层3.8m。计算结果总信息显示，一层为薄弱层。原由不满足《建筑抗震设计规范》GB50010-2010中表3.4.3-2要求。一层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，侧向刚度不规则；且抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%。由于建筑功能要求，一层柱截面不能再加大。为增加一层刚度，只好在±0.000位置设置基础系梁，减小结构层高，从而增加柱抗侧向刚度及受剪承载力。基础系梁截面尺寸为300×600，在柱与柱之间设置，模型中以框架梁建模。设置基础系梁后，模型计算结构总信息没有显示薄弱层，满足设计要求。基础系梁根据软件计算配筋文件配筋。为满足《民用建筑工程设计常见问题分析及图示-结构专业》（SG109-1～4）的要求。建立三个模型：无基础系梁模型、设基础系梁且嵌固端在基础系梁位置，设基础系梁但嵌固端在基础顶。三个模型分别计算，三者计算结构取包络值，框架柱、梁用包络值配筋。配筋结果显示：基础顶到基础系梁顶柱、一层柱配筋均变大，基础系梁、一层顶框架梁配筋均变大。

三 基础系梁设置在基础位置

为满足《建筑抗震设计规范》GB50010-2010中6.1.11.1、6.1.11.2、6.1.4、6.1.11.5条要求时，或为防止不均匀沉降且基础埋置较浅不需要减小结构层高而设置的基础系梁，宜设置在基础位置，不需参与结构模型计算。此时拉梁的配筋计算，可采用下列方法计算：一、取拉梁所拉结的柱子中轴力较大者的1/10作为拉梁的轴心拉（压）力，拉梁按轴心受拉（压）构件计算。此时柱基础按偏心受压考虑。基础土质较好时，采用此法较为经济；二、以拉梁平衡柱底弯矩，当抗震等级为一、二级的框架结构，柱底组合弯矩设计值尚应分别乘以1.5和1.25增大系数哦，，柱基础按轴心受压考虑。如拉梁承托隔墙或其他竖向荷载，则应将竖向荷载所产生的弯矩与上述两种方法之一计算的内力进行组合，按拉（压）弯构件或受弯构件或受弯构件计算拉梁纵向受力钢筋；三、拉梁的配筋构造，拉梁纵向受力钢筋处满足计算要求外，正弯矩钢筋应全部拉通，负弯矩钢筋50%拉通。

工程实例：单层工业厂房，建筑物高度为9.38米，钢筋混凝土框架结构，室内外高差为1.200m，抗震设防烈度： 7度（0.10g），设防框架抗震等级：三级，建筑物场地土类别：Ⅲ类，地基基础设计等级：丙级；基础为柱下独立基础，周边独立基础基底标高：-2.700m，中间独立基础基底标高：-2.700m。地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层，且工业加工时有较大吊挂荷载，对沉降有一定要求。综合考虑在结构中设置基础系梁。无基础系梁时，结构模型计算结果均满足设计要求，故仅需将基础系梁设置在基础位置即可。模型计算不考虑基础系梁作用，基础系梁手算配筋。各独立基础之间用基础系梁拉结，截面及配筋统一，仅需在基础施工画一详图即可。

基础系梁在不同位置，对施工有不同的影响。基础系梁均和主体一块施工，与主体浇筑成整体。当基坑回填时，尤其回填土较多较厚时，系梁位置不同，回填方式及时间上有很大区别。当基础系梁在基础位置，只要先将土分层回填到高于系梁一定高度，就可以用大型施工机械向基础内运土，并且可以用大型压路机夯实。可以充分利用机械施工，大大减少回填时间，减少人工的投入，很大的降低回填土成本。当系梁在楼地面位置时，需分层夯填至楼地面位置。由于有系梁的影响，大型设备不能进室内施工，只能由人工运土，人工分层夯实。整个回填，需要大量的人力，并且回填期较长，回填成本较高。

四 结语

综上所述，基础系梁需根据结构需要及经济情况设置。当仅仅是为满足规范构造要求或基础沉降等因素，应将系梁设置在基础位置。当因为结构底层层高较高而设置系梁，应设置在楼地面位置，即±0.000位置。