基础联系梁设计方法
第31卷第5期 山
2005年3月文章编号:100926825(2005)0520039202
SHANXI ARCHITECTURE
西建
31No.5筑 Vol.
Mar. 2005
・39・
基础联系梁设计方法
刘 扬
摘 要:结合工程实例,介绍了基础联系梁设计方法,阐述了基础联系梁的设计理论和设计方法,提出了设计理论方法中
的一些基本假定,以便在设计中正确运用。
关键词:基础联系梁,设计理论,设计方法,设计假定中图分类号:TU756.42文献标识码:A
引言
基础联系梁也称连系梁、连梁,是为了增强独立基础或桩基
承台之间的整体性、减小独立基础或桩基承台之间的不均匀沉降、调整独立基础或桩基承台的内力、支撑上部墙体荷载而在独立基础或桩基承台之间设立的一种钢筋混凝土构件。在框架结构、排架结构基础设计中经常用到。基承台设计时的重要构件,很多,1 该设计方法的理论基础是捷克工程师E.文克勒(Winkler)的文克勒地基模型,即把基础底部的地基当作一个弹簧,同时,把与基础或承台相连的每一根联系梁分别当作一根弹簧,这样,当相邻的独立基础或桩基承台通过联系梁连接时,独立基础或桩基承台相当于受到多个并联弹簧的作用,例如:JC1受到K1,K2,K3,K4,K5等五个弹簧的作用;上部结构传到独立基础或桩基承台的内力(N,M,V)与弹簧的弹性反力共同形成一个平衡系统,见图
1,图2
。
时,LL1,LL4的抗弯刚度要大于LL2,LL3的抗扭刚度),当按弹性小变形理论进行设计时,;,;对于桩基承台可假定,弯矩在联系梁及桩上,同样,与弯矩作用方向垂直的联系;在桩基承台弯矩分配的假定中桩或桩群的刚度可按下面的原则确定:当为单桩时,即为桩本身的刚度;当为群桩时,为群桩形成的组合截面刚度乘以组合截面刚度降低系数后的调整刚度,组合截面刚度降低系数取值在0.7～0.95之间。上部结构传到基础的轴向压力N,则根据变形协调条件,按联系梁的弹性刚度系数及基床系数与基底面积的乘积在联系梁及地基上进行分配。由于各联系梁是要设计的对象,在没有设计之前,其刚度是未知的,在刚度未知的情况下,也就不能得到各自分配的轴力,因此,必须引入一个初始条件,即相邻基础的最大容许沉降差值[Δ]。联系梁的截面尺寸可根据现行CECS88∶97钢筋混凝土承台设计规程的规定取值,即“宽度不宜小于200mm,其高度可取承台中心距的1/10～1/15”。混凝土的强度等级不宜低于C20。当联系梁分担的压力PN、弯矩ML、扭矩T确定后(压力PN、弯矩ML、扭矩T是与该联系梁相连的基础或承台所承受内力的一部分),联系梁就可简化成一根承受力PN,ML,T及均布荷载q的悬臂梁,按钢筋混凝土弯剪扭构件进行设计,见图3。
2 设计实例
为了加深对该设计理论及方法的理解,下面用一个具体的设计来进行阐述
:
其中,水平方向的剪力V,由基础底部的摩擦力来平衡,根据库仑土压力理论,主被动土压力只有在联系梁相对土体有位移时才会产生,而让建筑物相对土体移动,这是设计所不允许的,因此,联系梁只受到静止土压力的作用,并且作用在联系梁两侧的静止土压力是一对平衡力,不会使联系梁有在水平方向上运动的趋势,因此,只有基础底部的摩擦阻力来平衡水平方向的剪力。在弯矩M作用下,基础或承台发生转动变形,由于土的塑性变形远大于钢筋混凝土梁,同时,当纵横两个方向上联系梁截面尺寸相差不大时,弯矩方向上的钢筋混凝土梁的抗弯刚度要大于与弯矩垂直方向上钢筋混凝土梁的抗扭刚度(如当弯矩作用在Y方向
收稿日期:2004211215
作者简介:刘 扬(19692),男,1994年毕业于兰州铁道学院工民建专业,工程师,杭州东南网架集团公司设计院,浙江杭州 310014
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第31卷第5期 Vol.31No.5山西建筑 2005年3月Mar. 2005SHANXI ARCHITECTURE
文章编号:100926825(2005)0520040203
框架结构设计中疑难问题的处理
沈 勇
摘 要:介绍了框架结构设计中一些疑难问题的处理方法,对新旧建筑抗震设计规范进行了比较,提出了一些工程中常
见疑难问题的解决方法。
关键词:框架结构,中心线,配筋,裂缝中图分类号:TU375.4文献标识码:A
引言
框架结构由梁、柱、楼板等主要构件组成,其特点是柱网布置
灵活,便于获得较大的使用空间,延性较好,但横向侧移刚度较小,因此对层数不多,需要大空间的建筑非常适用。由于近几年新规范的相继颁布执行,新旧规范有许多不同内容,针对现有规范下框架结构设计时一些疑难问题提供一些建议。
1.1 框架梁与柱的中心线宜重合
规范规定,框架梁、,当梁、柱中心线不重合时,响若偏心距大于该方向上1/时,。
,当框架梁、柱中心线偏心1/4时,节点核心区除了出现斜裂缝,而且
1 框架结构一些疑难问题处理
某工程为一个68m,Vx=15.00kN、Vy=26.00kN,N=-4200.00kN,Mx=10.85kN・m、My=25.00kN・m,相邻柱基的容许沉降差[Δ]=0.002L=0.002×8000=16mm,基底有100mm厚C10混凝土垫层,钢筋保护层厚度为35mm,h0=
700-35=665mm。混凝土强度等级取为C20,fc=9.6N/mm2,E
2
=2.55×104N/mm2,α1=1.0。主筋为HRB335,fy=300N/mm。
MZ=ML+MN=12.5+117.6=130.1kN・m。
施加到悬臂梁固定端的总剪力为:
VZ=PN=14.7kN。
(h0-x/2),求解得:将MZ,α1,fc,h0,b的值代入MZ=α1fcb×
x=87mm>70mm。As=b×fc/fy=250×87×9.6/300=696mm2。
因柱距相等且两个方向的弯矩相差不大,设计时,两个方向的联
系梁截面尺寸取值相等,为b×h=250×700,由于在同一个方向上的联系梁抗弯刚度相等,设计弯矩在两个联系梁上分配也相等,即:
ML=0.5×25=12.5kN・m,
I=bh3/12=250×7003/12=7.146×109mm4。
取3Φ18,实际面积为763mm2,符合要求。
构造方面的验算也均符合要求。
3 结语
由于地基基础的复杂性和不确定性,同其他基础设计一样,在设计基础联系梁时,也做了一些假定和近似处理,如:忽略了联系梁底土的反力、忽略了由竖向轴压力引起的悬臂梁自由端弯矩,也忽略了与弯矩垂直方向联系梁的扭矩。这些假定中,有些对联系梁是有利的,有些是不利的,设计时,设计人员应有清楚的认识,在计算中忽略的因素,在设计后期的处理中应进行考虑。同时,还需说明的是对同一个工程,联系梁的设计结果不是唯一的,要根据联系梁所分担的内力比重、内力状况及地基情况综合确定。参考文献:
[1]GB5000722002,建筑地基基础设计规范[S].[2]CECS88∶97,钢筋混凝土承台设计规程[S].[3]GB5001022002,混凝土结构设计规范[S].
(第二版)[M].北京:中国建筑工业[4《]建筑结构静力计算手册》
出版社,2000.1482162.
由弯矩ML在悬臂梁自由端产生的挠度:
fM=ML/2EI=12.5×10×8000/2×2.55×10×
2
6
2
4
7.146×109=2.2mm。则由轴向压力产生的最大挠度值:
fN=[Δ]-2.2=16-2.2=13.8mm。
分配到该联系梁上的最大压力:PN=3EIfN/L3=3×2.55×104×7.146×109×13.8/80003
=14.7kN。
由该最大压力在悬臂梁固定端产生的弯矩:MN=PNL=14.7×8=117.6kN・m。施加到悬臂梁固定端的总弯矩:
Designmethodoffoundationconnectionbeam
LIUYang
(HangzhouSoutheastSpaceFrameGroupCo.Ltd.,Hangzhou310014,China)
Abstract:Combinedwithpracticalworkthedesignmethodoffoundationconnectionbeamisintroducedaswellasdesigntheoryandmethodofthiskindofbeam.Accordingtosomeassumptionsindesigntheoryexplanationismadeinordertoensurecorrectapplicationinpractice.Keywords:foundationconnectionbeam,designtheory,designmethod,assumption
收稿日期:2004211216
作者简介:沈 勇(19662),男,1991年毕业于西安工业学院工民建专业,工程师,中铁建设集团西安分公司,陕西西安 710075