桩基承台间联系梁配筋计算方法探讨

王长山;王红霞

【摘 要】分析了几种计算联系梁截面配筋的方法,并指出了这几种方法的优缺点,提出了考虑联系梁受弯时联系梁截面配筋的计算方法,并结合工程实例比较了这几种方法的异同,为考虑联系梁受弯时联系梁截面配筋计算方法的选择提供指导。%The paper analyzes the methods for the calculation of the section

reinforcement of the connection beam,points out the advantages and disadvantages the respective methods,illustrates the consideration of the calculation methods of the section reinforcement of the connection beams when the connection beams are bent,and compares the differences and similarities of some methods by combining with the engineering projects,so as to provide the direction for the section reinforcement calculating methods for the connection beams when the connection beams are bent.

【期刊名称】《山西建筑》 【年(卷),期】2011(037)030 【总页数】2页(P80-81) 【关键词】桩基;联系梁;配筋 【作 者】王长山;王红霞

【作者单位】国核电力规划设计研究院,北京100094;国核电力规划设计研究院,北京100094

【正文语种】中 文 【中图分类】TU473.12

桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、抗震能力强等特点，能够适应多种复杂地质条件，因而广泛地应用于建筑结构中。联系梁作为桩基承台间的连接构件，对于提高基础整体性能、降低基础间的不均匀沉降具有重要作用。JGJ 94-2008建筑桩基技术规范4.2.6条的条文说明规定:“以柱剪力作用于梁端，按轴心受压构件确定其截面尺寸，配筋则取与轴心受压相同的轴力(绝对值)，按轴心受拉构件确定。在抗震设防区也可取柱轴力的1/10为梁端拉压力的粗略方法确定截面尺寸及配筋。”此条文说明表述比较粗略，在一些特殊情况下，适用性受到一定的，需要根据实际情况进行分析。 1 联系梁截面配筋计算方法分析

某电厂中一框架结构基础平面布置如图1所示。由于框架上部结构荷载较大，地基承载力和压缩模量较低，为满足承载力要求和变形要求，采用柱下桩基基础，桩基承台之间以联系梁连接。 图1 基础平面布置图

在Y方向，每个承台下有两根桩，可以将柱脚传来的弯矩转化为桩的轴力，故可不考虑联系梁承受弯矩，按照JGJ 94-2008建筑桩基技术规范4.2.6条的条文说明计算联系梁截面尺寸和配筋即可。在X方向，每个承台下仅有一根桩，无法将柱脚传来的弯矩转化为桩的轴力，桩基、承台、联系梁三者共同承担柱脚传来的弯矩。目前有以下三种方法计算联系梁截面配筋:1)按照JGJ 94-2008建筑桩基技术规范4.2.6条的条文说明计算联系梁配筋，不考虑柱脚弯矩的影响。此方法概念明确，简单易行，是结构工程师最常采用的设计方法，但由于没有考虑柱脚弯矩的影

响，联系梁截面计算配筋比实际值小。2)利用有限元分析软件，建立三维空间模型，模拟基桩、承台、联系梁三者共同承受柱脚荷载，然后利用分析结果计算联系梁配筋。此方法概念明确，但实际操作比较繁琐，分析结果因设计师的不同而有较大的差异，在工程设计中推广尚有一定的难度。3)除考虑柱脚传来的水平剪力以外，还考虑柱脚弯矩的影响。如图1所示，以Ⓑ轴的五根联系梁为例，将每个承台当成一个支点，五根联系梁组成连续梁，以计算连续梁的方法计算联系梁配筋。此方法概念明确，容易操作，但柱脚弯矩如何在承台、联系梁和基桩间分配是一个难点。在地震和风荷载作用下，承台外侧土可以分担相当大份额的水平荷载和弯矩，但前提是回填土均匀、密实，压实系数不小于0.94。然而在现场施工中，受现场条件和施工条件的制约，回填土的质量往往很难满足要求。设计人员在设计桩基础时，要充分考虑施工因素，当无法确保回填土质量时，不宜考虑承台作用，柱脚荷载完全由基桩和联系梁承担。当不考虑承台作用时，可将柱脚弯矩按照联系梁和基桩的线刚度比例分配，然后按照方法3)计算联系梁截面配筋。 2 工程实例

如图1所示，以Ⓑ轴的五根联系梁为例，阐述柱脚弯矩分配及联系梁截面配筋计算方法和过程。由上部结构传到承台顶面的荷载设计值见表1。联系梁混凝土等级为C30，纵向受力钢筋采用HRB400，联系梁的截面尺寸及相关参数见表2。基桩为端承钻孔灌注桩，混凝土等级为C35，纵向受力钢筋为HRB400，基桩直径及相关参数见表3。

表1 柱脚荷载编号名称1 2 3 4 5 6轴力N /kN 1074 1952 1745 1569 17 1082 X向剪力VX/kN 2.5 0.5 6 9 14 14绕X轴弯矩MX/kN·m 35 49 29 36 49 28 Y向剪力VY/kN 0 25 44 65 95 105绕Y轴弯矩MY/kN·m 275 333 259 282 334 251

表2 联系梁参数名称编号a b c d e截面宽度b /mm 400 400 400 400 400截面

高度h /mm 900 900 900 900 900联系梁跨度l /mm 9850 6150 6150 9850 6000截面刚度EI/N·mm2 7.29×1014 7.29 ×1014 7.29×1014 7.29 ×1014 7.29×1014截面线刚度EI l/N·mm 7.401 ×1010 1.185 ×1011 7.401 ×1010 1.185 ×1011 1.215 ×1011

假定柱脚弯矩设计值为M，由联系梁承担的弯矩为αM，由基桩承担的弯矩为(1－α)M，则:

其中分别为支点两侧联系梁和基桩的线刚度，当一侧无联系梁时，其线刚度取0。 表3 基桩参数名称 直径d mm 长度lmm 截面刚度EIN·mm2 截面线刚度EI mm数值 600 20000 2.00×1014 1.00×10 l/N·10 根据式(1)，计算联系梁承担的弯矩，具体数值见表4。

表4 联系梁梁端弯矩名称编号1 2 3 4 5 6 α m 849 1757 1571 1412 1423 9310.79 0.90 0.90 0.90 0.92 0.86联系梁承担的弯矩M/kN·

当不考虑柱脚弯矩影响，按照柱轴力的1/10计算联系梁截面配筋时，得到的配筋面积如表5所示中的方案一。当考虑柱脚弯矩影响，按照联系梁计算联系梁截面配筋时，计算结果分为两种情况:一种是假定基桩不承受弯矩，所有柱脚荷载由联系梁承担，此时计算的梁截面配筋如表5所示中的方案二;另一种是考虑基桩承受弯矩，并按照基桩与联系梁的线刚度大小分配柱脚弯矩，此时计算的梁截面配筋如表5所示中的方案三。

由以上计算可知，当不考虑联系梁受弯时，梁截面配筋面积是考虑联系梁受弯时的15%～37%，梁端钢筋无法承受柱脚荷载传递来的弯矩，会造成联系梁混凝土开裂、钢筋锈蚀，最终使联系梁丧失承载能力。

当不考虑基桩受弯时，联系梁梁截面配筋面积是考虑基桩受弯时的109%～125%，配筋面积增加较多，经济性较差。因此，在设计桩基础时，应该考虑基桩受弯。

表5 联系梁截面配筋面积 mm2 3 结语

由以上分析可知，当柱脚弯矩方向仅有一根桩时，无法将柱脚弯矩转化为桩的轴力，此时如果按照JGJ 94-2008建筑桩基技术规范4.2.6条的条文说明计算联系梁配筋，与实际不符，需要考虑联系梁受弯。按照基桩和联系梁线刚度的比例分配柱脚弯矩，然后计算联系梁截面配筋，计算结果表明，这种方法是合理可行的。 参考文献:

【相关文献】

[1]JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S]. [2]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[3]吴 伟.柱下基础连系梁设计[J].山西建筑，2007，33(8):103-104.