基础拉梁的作用及计算要点

摘要:本文通过具体工程的设计，阐述了地基拉梁的作用及计算要点。

关键词:独立基础；系梁；拉梁、整体性、整体计算；

中图分类号：TU74 文献标识码：A

概述：

多层钢筋混凝土框架结构，当首层层高较高，独立基础埋深又较深，抗震设计时楼层的弹性层间位移角常常难以满足《抗震规范》5.5.1条的要求，当不考虑设置少量剪力墙时，通常可以采用下列三种措施的一种：

加大框架结构梁、柱截面尺寸，提高混凝土的强度等级。

可以采用短柱基础，使框架柱嵌固在基础短柱顶面，从而减小框架结构首层层高。

在框架结构正负零地面以下靠近地面处，设置拉梁层，将框架结构首层分为两层。

在这三种措施里，第一种措施往往因为建筑使用功能的要求收到限制，不能任意加大梁、柱截面尺寸，从而增加刚度，而仅仅提高混凝土的强度等级对改善结构整体侧向刚度来说又不是很明显；所以做好选择第二种或第三种措施。

拉梁的计算

1 拉梁内力的手算

主要有两种方法：

取相连柱轴力F较大者的1/10作为拉梁的轴心受拉或轴心受压的压力进行承载力计算。拉梁截面配筋应上下相同，各不小于2Φ14，箍筋不少于Φ6@200；

以拉梁平衡柱下端弯矩，柱基按中心受压考虑。拉梁的正弯矩钢筋全部拉通，支座负弯矩钢筋应有1/2拉通。此时梁的高度宜取L/15，并且构造应满足抗震要求。

当拉梁承托隔墙或其他竖向荷载时，则应将竖向荷载所产生的内力与上述两种方法之一计算所得之内力进行组合。

2 拉梁整体计算

拉梁层的拉梁应按框架梁设计，抗震设计时，拉梁应按相应抗震等级的框架梁设置箍筋加密区。因拉梁层无楼板，在PMCAD交互式建模时，应定义楼面房间开洞或定义零厚度楼板，结构整体计算式再定义弹性楼板并采用总刚算法分析。有填充墙等荷载的拉梁，应如实输入作用在拉梁上的线荷载或其他荷载，如楼梯立柱的集中荷载等。

设有拉梁层的框架结构，多了一个拉梁层，宜计算两次。第一次，将框架柱嵌固在基础顶面进行结构整体计算；第二次，假定拉梁层为地下室，即定义一层地下室后进行结构整体计算；用SATWE软件进行结构第二次整体计算时，总体信息中“回填土对地下室约束相对刚度比”可填1，以近似考虑地基土一定程度上约束；框架梁柱配筋去两次整体计算结果的较大值。

首层楼面以下基础顶面以上的框架柱，宜取拉梁层以上及以下框架柱纵向受力钢筋的较大值通长配筋；抗震设计时，拉梁以下的框架柱宜全高加密箍筋。

通过做西湾食堂工程时采用第三种措施，按拉梁层为地下室，结构计算X方向最大层间位移角为1/567，按拉梁层不作为地下室，结构嵌固于基础顶时，X方向最大层间位移角为1/458.因为其未考虑回填土约束，还有就是风荷载及地震力的失真，由此得出结论：此位移比结果是失真的，仅供梁柱配筋使用。

3 拉梁整体计算原理

设有拉梁层的框架结构，之所以要进行两次整体计算，其原因是：

1）仅将框架柱嵌固在基础顶面处进行结构整体计算，可以使拉梁层顶面以下，基础顶面以上框架柱的配筋较为合理，但可能会使拉梁层顶面以上框架柱的配筋不合理，特别是抗震设计时，一、二、三级抗震等价的框架结构，其底层柱底的弯矩增大系数。在这里增大的是基础顶面处的拉梁层柱下端截面的弯矩，而不是增大拉梁层顶面处的结构底层柱下端截面的弯矩，因而可能会使结构的底层柱的配筋偏小。（底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层）

2）仅假定拉梁层为地下室，将框架柱嵌固在地下室顶面，即拉梁层顶面处进行结构整体计算，这是结构的底层柱下端截面弯矩增大系数是增大拉梁层顶面处结构的底层柱下端截面的弯矩，因而可以使拉梁等顶面以上结构底层框架柱的配筋合理，但拉梁层顶面以下，基础顶面以上框架柱的配筋，及拉梁层拉梁的配筋和结构底层顶部框架梁的配筋就未必合理。

所以，设置拉梁层的框架结构，应进行两次结构整体计算，配筋去两者中的较大值。

拉梁的设置位置

根据拉梁的设置位置的不同，地基基础是否考虑上部的结构的弯矩，也是拉梁甚至基础设计重要的一环。

1 设置在单独柱基础顶部的拉梁

当系梁受弯承载力满足以下条件时：

ΣΜb＞Μcua

——式中Μcua为梁上部柱按实配钢筋面积和材料强度标准值确定的柱受弯承载力。

地基可不考虑上部结构的弯矩作用。

当系梁受弯承载力不满足上式时，地基应考虑上部结构的受弯作用。

为避免地震作用下系梁塑性铰贴近主编出现的不利影响。应将系梁端部截面放大与基础相连，地震时系梁塑性铰的外移有利于避免塑性铰的过早出现。

2 设置在单独柱基础顶部之上的拉梁

当拉梁下部的柱形成短柱时，应将系梁端部截面放大，以保证系梁下部的柱不致受剪、受弯破坏。当系梁受弯承载力大于柱受弯承载力时，地震时塑性铰可能出现在系梁上部的柱端，地基可不考虑上部结构的弯矩作用。

当拉梁下部的柱Hn≥3hc时，可将拉梁与柱的节点部位按强柱弱梁原则设计，是拉梁在地震时首先形成塑性铰，并迫使柱塑性铰最终在根部出现。

在这种情况下，地基应按上部结构的弯矩作用（即柱下端的嵌固弯矩作用）。拉梁下部的柱还应验算截面受剪承载力。

3 一、二级抗震等级框架结构的基础拉梁除承受柱弯矩作用外，边跨拉梁尚应考虑拉梁以上框架柱下端的剪力设计值产生的拉力或压力。

四、结束语

通过以上分析，可以总结出：

框架结构独立柱基间拉梁结构要算两次，柱基能否按轴心受压考虑也与拉梁的关系非常密切。许多设计人员认为只要设了拉梁，基础就可以按轴心受压考虑，这种观点还是需要慎重对待的。拉梁的设置及计算正确与否将影响工程的经济、安全性能，只有正确的理解了拉梁的作用，才能做出合理正确的设计。