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基礎(chǔ)梁計(jì)算問題的商榷

0199建筑材料2021-07-18 12:03:35

　基礎(chǔ)梁在工程中頗為多見，但其計(jì)算方法多不一致，例如墻下基礎(chǔ)梁、柱下基礎(chǔ)梁（即一般文獻(xiàn)中所稱的墻下承臺梁，柱下承臺梁），在一些文獻(xiàn)中，視其為不同情況的彈性地基梁進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。但這些計(jì)算方法是不符合基礎(chǔ)梁的實(shí)際工作狀態(tài)的，故此，本文就此問題予以商榷，并提出建議方法，以供設(shè)計(jì)參考。

1、現(xiàn)有觀點(diǎn)

　　在基礎(chǔ)梁的現(xiàn)有計(jì)算方法中，較有代表性的是以下兩種：

　?。?）對墻下基礎(chǔ)梁，現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為，可視承臺梁以上墻體為半無限平面彈性地基，基礎(chǔ)梁與墻體（半無限彈性體）共同變形，視基礎(chǔ)梁為樁頂荷載作用下的倒置彈性地基梁，按彈性理論求解基礎(chǔ)梁的反力，經(jīng)簡化后作為作用在基礎(chǔ)梁上的荷載，然后按普通連續(xù)梁計(jì)算內(nèi)力。

　?。?）對柱下條形基礎(chǔ)梁，現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為，可視為彈性地基梁計(jì)算，即將樁頂反力作為集中力作用在梁上，柱為梁的支座，按普通連續(xù)梁分析其內(nèi)力，樁頂反力按彈性地基架計(jì)算確定。

　　對于以上兩種不同情況的基礎(chǔ)梁，現(xiàn)有觀點(diǎn)在計(jì)算過程中，均曾視其為彈性地基梁，所不同者，墻下基礎(chǔ)梁視為倒置彈性地基梁，而柱下基礎(chǔ)梁則視為彈性地基梁。但應(yīng)指出的是，現(xiàn)有觀點(diǎn)的以上處理方法，是與彈性地基梁的定義不符合的。

2、筆者觀點(diǎn)

　　2.1 墻下基礎(chǔ)梁

　　現(xiàn)有觀點(diǎn)視基礎(chǔ)梁上墻體為半無限彈性地基，基礎(chǔ)梁為樁頂荷載作用下的倒置彈性地基梁。此處，問題的癥結(jié)在于，能否視墻下基礎(chǔ)梁為倒置彈性地基梁？筆者認(rèn)為墻下基礎(chǔ)梁不能視為倒置彈性地基梁；其原因如下所述。

　?。?）基礎(chǔ)梁以上墻體，高度一般在18m（例如8度區(qū)）左右，寬度在12m左右，抗彎剛度極大，加之該墻體還承受著相當(dāng)數(shù)量的樓面荷載及墻體自重，故該墻體在樁頂荷載作用下，并不會產(chǎn)生變形，亦談不到彈性，不符合半無限彈性地基假定條件中關(guān)于彈性的假定條件。

　?。?）基礎(chǔ)梁以上墻體，因每層均有圈梁，故各層墻體間，被圈梁分隔成獨(dú)立部分，已不存在連續(xù)性，整片墻實(shí)為砌體與混凝土梁的組合構(gòu)件，但磚砌體與混凝土梁的彈性模量相差甚大（約10倍），故在受力中，二者是不協(xié)同的。因此，墻下基礎(chǔ)梁不符合半無限彈性地基關(guān)于連續(xù)的假定。

　?。?）基礎(chǔ)梁以上墻體，系由磚砌體與混凝土梁兩種構(gòu)件組成，且磚砌體系彈塑性材料，其彈性模量從一開始，應(yīng)力與應(yīng)變就不成比例。而在地震發(fā)生時(shí)，即使在小震作用下，根據(jù)震害調(diào)查，8度區(qū)框架，填充墻亦將產(chǎn)生較多裂縫，而中震和大震下，則裂縫更為普遍，即使是框架梁、柱，亦將產(chǎn)生裂縫。此外，磚砌體與框架梁亦不屬各向同性構(gòu)件，故墻體是不符合半無限彈性地基的假定條件的。

　　由上述可知，基礎(chǔ)梁上墻體，并不符合半無限彈性地基的勻質(zhì)、連續(xù)、彈性假定條件，故墻下基礎(chǔ)梁不應(yīng)視為倒置彈性地基梁進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

　　2.2 柱下基礎(chǔ)梁

　　現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為，柱下基礎(chǔ)梁可視為彈性地基梁計(jì)算，與該觀點(diǎn)相應(yīng)的計(jì)算原則有兩種：其一是將樁頂反力作為集中力作用在梁上，柱作為梁的支座，樁頂反力按彈性地基梁計(jì)算確定，然后按普通連續(xù)梁分析內(nèi)力；其二是視基礎(chǔ)梁為彈性地基梁進(jìn)行分析計(jì)算。

　　按照前者，基礎(chǔ)梁受樁頂集中力作用，柱為梁的支座。須知此時(shí)，由于樁頂集中力與樁底軸向力平衡，則樁頂集中力并不在基礎(chǔ)梁內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)力，僅底層填充墻在基礎(chǔ)梁內(nèi)產(chǎn)生較小內(nèi)力。此外填充于框架梁和框架柱之間的填充墻，系彼此隔離的小面積獨(dú)立墻片，同時(shí)填充墻目前多采用大孔洞免燒磚，故基礎(chǔ)梁以上之填充墻是不符合半無限彈性地基條件的，且因基礎(chǔ)梁底部只與回填土接觸，并不與地基土接觸，只有樁頭才與地基土接觸。雖然地基土（例如卵石層）在端阻力作用下將產(chǎn)生一些變形，樁身亦會產(chǎn)生彈性壓縮變形，但柱下基礎(chǔ)梁并不符合倒置彈性地基梁定義。

　　而對于后者，由于同樣的原因，柱下基礎(chǔ)梁亦不能視為正置彈性地基梁?！【C上所述可知，問題的要害是應(yīng)區(qū)分彈性地基梁與普通基礎(chǔ)梁的界限，因?yàn)檫@是兩種不同的概念。彈性地基梁與普通基礎(chǔ)梁在兩個(gè)主要方面存在不同：

　?。?）普通基礎(chǔ)梁的超靜定次數(shù)是有限的，彈性地基梁的超靜定次數(shù)是無限的；

　　（2）普通基礎(chǔ)梁可略去地基的變形，彈性地基梁由于梁與地基共同變形，故必須考慮地基變形，方能滿足變形連續(xù)條件.

3、結(jié)論

　?。?）對于墻下基礎(chǔ)梁，梁上墻體不應(yīng)視為半無限彈性地基，基礎(chǔ)梁不應(yīng)視為樁頂荷載作用下的倒置彈性地基梁。

　?。?）對于柱下基礎(chǔ)梁，不應(yīng)視為彈性地基梁。

　?。?）墻下基礎(chǔ)梁及柱下基礎(chǔ)梁，均應(yīng)按普通連續(xù)梁計(jì)算

地基基礎(chǔ) 彈性

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