基础拉梁设计方法
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拉梁的计算方法有两种:
1)、取拉梁所拉结的柱子中轴力较大者的1/10,作为拉梁轴心受拉的拉力或轴心受压的压力,进行承载力计算。按此法计算时,柱基础按偏心受压考虑。基础土质较好,用此法较节约。
2)、以拉梁平衡柱底弯矩,柱基础按中心受压考虑。拉梁正弯矩钢筋全部拉通,负弯矩筋有1/2拉通。此时梁的截面高度宜取下面的取值较高者。
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一、框架计算简图
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋埋置较深,在-0.05左右设有基础拉梁时,应拉梁按层1输入。以某学生宿舍为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高3.3m,基础埋深4.0m,基础高度0.8m,室内外高差0.45m。根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架房屋的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算生产力简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计拉梁的断面和配筋无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)(以下简称《混凝土规范》第7.3.11条规定,框架结构底层柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用
有荷载,应将荷载一并输入。这样,计算简图的首层层高为H1=
4-0.8-0.05=3.15m,层2层高为3.35m,层3、4层高为3.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条规定,框架柱底层柱脚弯矩设计应行乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的设计的配筋。
二、基础拉梁层的计算模型不符合实际情况
基础拉梁层无楼板,用TAT或SA TWE等电算程序进行框架整体计算时,楼板厚度应取零,并定义弹性结点,用总刚分板的方法进行分析计算。有时虽然定义楼板厚度为零,也定义弹性结点,但未采用总刚分析,程序分析时仍然会自动按刚性楼面假定进行计算,与实际情况不符。房屋结构的平面不规则时,应特别注意这一点。
三、基础拉梁设计不当
多层框架房屋基础埋深很大时,为了减小底层柱的计算长度和底层的位移,可在±0.00以下适当位置设置基础拉梁,但不宜按构造要求设置,宜按框架梁进行设计,并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言,应采用短柱基础方案。
一般来说,当独立基础埋置不深,或者埋置虽深但采用了短柱方案时,由于地基不良或柱子荷载差别较大,或根据抗震要求,可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面高度可取柱中心距的
1/12~1/18,截面宽度可取1/20~1/30。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围内的下限,纵向受力钢筋可取上述所连接柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算,当为构造配筋时,除满足最小配筋率外,也不得小于上下各2 14,箍筋不得小于Ф8@200。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来荷载时,拉梁截面应适当增加,算出的配筋应和上述构造配筋叠加。构造基础拉梁顶标高通常与基础顶标高或智短柱顶高相同。在这种情况下,基础可按偏心受压构件计算。
当框架结构底层层高不大或埋置不深时,有时要把基础拉梁设计得比较强大,以便用拉梁平衡柱底弯矩。这时,拉梁正弯矩钢筋应全部拉通,负弯矩钢筋至少应在1/2跨拉通。拉梁正负弯矩在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜设置在基础顶部,不宜设置在基础顶面之上,基础则可按中心受压设计。
7.拉梁:
7.1.设置作用和条件:
当跨度小于8m 是,设置拉梁可以起到平衡柱底基底弯矩,于是单独柱基可以按轴心受压计算;拉梁将各个单独柱基拉结成一个整体,增强其抗震性能,也同时避免各个柱基单独沉降,减小柱子计算高度,减小首层层间位移角,这是主要作用;也可以承托首层柱间填充墙作用,这是次要作用。当跨度大于8m 时,设置拉梁就没有必要,如果拉梁本身刚度不是很强,就比如用一根铁丝拉结两个单独柱基一起沉
降,很难。要申明一点:--------不管是设置在基础顶,还是-0.05m 处,都能平衡掉大部分柱底弯矩;要想调节不均匀沉降,只能设置在基础顶,最好是和基础连在一起,设置在-0.05m 处对调节基础不均匀沉降没作用,且不管设还是不设,结构分析中都要满足不均匀沉降的。《抗震规范》6.1.11 条规定,框架单独柱基有下列情况之一时宜沿两个主轴方向设置基础系梁:⑴一级框架和Ⅳ类场地的二级框架;⑵各柱基承受的重力荷载代表值差别较大;⑶基础埋置较深,或各基础埋置深度差别较大;⑷地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层和严重不均匀土层;⑸桩基承台之间。
7.2.设置位置:
1.设在在基础顶:埋深不深,不存在层间位移角不满足的情况,可能有不均匀沉降时。
同时也可以避免形成短柱。
2.设置在-0.05m 处:埋深大,首层柱子弹性层间位移角不满足时。
7.3Pkpm 程序操作:
1.设在在基础顶时:模时可以不输入,用手算,柱下按轴心受压设计独立基础。
2.设在-0.05m 处时:当做一层输入,拉梁在pmcad 里按主梁输入,上面填充墙的线荷载如实填写,包括梯柱的集中力,而不用JCCAD 拉梁布置附加荷载加线荷载,因为这样荷载会丢失,只能加节点荷载(方向按提示,加水平力,竖向力,弯矩等)
楼板全房间开洞,整体计算时,定义为弹性膜(平面外刚度为0,真
实计算平面内刚度),并采用总纲进行分析。
把拉梁层当一层时,应算2 次,抗规:一、二、三级框架结构的底层,柱下端截面组合的弯矩设计值,应分别乘以增大系数1.5、1.25 和1.15(底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层);具体操作,第一次把嵌固端放在基础顶面,第二次把拉梁层设为地下室,地下室层数填为1,回填土对地下室的约束刚度可填为1,框架柱配筋取两次结果的较大值;当地下室层数填为1 时,由于要满足规范,拉梁的配筋肯定偏大,梁计算结果应该取不设地下室时satwe 的结果。
7.4.截面尺寸:
H=L(1/15~1/20),一般取1/15,宽度b:高度的1/2 左右;假设8m 的跨度,300*550。