基礎梁基礎梁簡單說就是在地基土層上的梁。基礎梁一般用于框架結構、框架剪力墻結構，框架柱落于基礎梁上或基礎梁交叉點上，其主要作用是作為上部建筑的基礎，將上部荷載傳遞到地基上。在工業(yè)廠房中，一般都以柱作為主要的承重構件， 而墻只起到圍護作用，這時就需要在柱的基礎上設置一根承擔兩柱之間墻體荷載的梁，此梁叫基礎梁。基礎梁斷面一般作成梯形 1。 基礎梁作為基礎，起到承重和抗彎功能，一般基礎梁的截面較大，截面高度一般建議取1/41/6跨距，這樣基礎梁的剛度很大，可以起到基礎梁的效果，其配筋由計算確定。 水利、土建工程中連接上部結構與地基的梁式構件。一般又稱彈性地基梁。在水閘、船閘、船塢等結構 2的底板計算中,通常用圖1所示方法截取梁條,以基礎梁的計算來代替基礎底板的計算。圖2為基礎梁的計算簡圖。基礎梁除受梁上荷載作用外，有時還要考慮變溫影響、邊荷載作用等。對于半無限大、有限深地基上的常截面梁，在各種外荷載以及邊荷載作用下,梁的內力、位移均已制成表格,以便工程設計中查用。基礎梁計算的關鍵，在于選擇合理的地基模型求解地基反力。主要的地基模型如下。文克勒模型:又稱 基礎梁彈簧墊層模型。它假設地基單位面積上所受的壓力與地基沉陷成正比。半無限大彈性體模型:它假設地基是半無限大的理想彈性體。中厚度地基模型：它假設地基為有限深的彈性層。成層地基模型：它假設地基為分層的平面或空間彈性體。除外，其余的模型，又稱為連續(xù)介質地基模型。此外，有時還采用雙墊層彈簧模型、各向異性地基模型等。在一些小型工程設計或初步設計中，有時直接采用地基反力直線分布假設，使反力的求解成為靜定問題，計算大為簡化。基礎拉梁與基礎梁拉梁的計算方法有兩種： 1、取拉梁所拉結的柱子中軸力較大者的1/10，作為拉梁軸心受拉的拉力或軸心受壓的壓力，進行承載力計算。按此法計算時，柱基礎按偏心受壓考慮。（基礎土質較好，用此法較節(jié)約） 2、以拉梁平衡柱底彎矩，柱基礎按中心受壓考慮。拉梁正彎矩鋼筋全部拉通，負彎矩筋有1/2拉通。此時梁的截面高度宜取下面的取值較高者獨立基礎拉梁的問題一般情況下，獨立基礎兩個方向都會設基礎梁，既可以提高基礎整體性，也可以用來承擔底層的墻體。 請問大家一般基礎梁是設在基礎頂面，還是設在某個靠近正負零的標高處？ 如果是前者，那么在基礎埋深較大時，不僅浪費底層墻體，而且會造成底層柱計算長度過大，導致底層的整體剛度較二層剛度之比過小。 如果是后者，那么基礎梁到基礎頂之間的柱就非常有可能是短柱甚至超短柱了，可見過不少人這樣設計，不知道為什么，規(guī)范是不提倡這樣的啊。 （基礎梁就是基礎拉粱，主要是為了提高基礎整體性,應與基礎相連. ）現(xiàn)在許多住宅首層架空，此時僅在首層設梁，不再設基礎梁。但七度及以上層數(shù)較多時，還是加基礎梁為好（雖然有點浪費）。首層以下的柱當然按短柱處理。 基礎梁最好與基礎直接相連,第一種較好.原因如下: 1,基礎梁的主要作用是協(xié)調地震時各基礎的變形,使基礎能共同協(xié)調工作,所以才按拉梁設計,因此是用來協(xié)調基礎的,而不是協(xié)調柱子. 2,底層柱計算長度大是一個常見的問題,有較多的解決方法,不應該為了講究柱的剛度值而犧牲基礎梁的作用. 3,短柱問題十分明顯,不用細說. 4,若必須按方案二做,結構的計算簡圖也應該取到基礎頂面,所以方法二不提倡,其力學概念不明確. 5,若要減小柱的計算長度可以適當把基礎頂面提高(對多層建筑有效).設置拉梁的情況1.有抗震設防,基礎埋深不一致 基礎梁2.地基土質分布不均勻 3.相鄰柱荷載相差懸殊 4.基礎埋深較大 拉梁的主要作用是平衡柱下端彎矩,調節(jié)不均勻沉降等. 多層建筑,基礎埋深較淺,宜設在基礎頂面;高層建筑,宜具體情況而定。 1.我想基礎埋置很深時，可以在o.ooo下50或60設基礎梁，這樣可以降低底層柱的計算高度； 2.如果基礎埋置不深，明知基礎梁拉在靠近0.000處會造成短柱，那就設在基礎頂面；如果非得拉在靠近柱根處，那可以設基礎短柱，加大柱截面，箍筋加密；（1）一般工程無特殊要求時，基礎梁頂標高取-0.050（與基礎短柱頂平）； 基礎梁（2）基礎梁地構造在圖紙中注明：先素土夯實，再鋪爐渣300厚，梁底留100高空隙； （3）基礎梁平面定位尺寸必須明確，基礎梁支座若沒有完全落在基礎短柱上，即基礎梁端部懸空或局部懸空時，應注明梁下以同標號同澆素砼填充，基礎短柱嚴禁出現(xiàn)外凸現(xiàn)象； （4）基礎梁一般采用C20或C25等級的混凝土澆筑； （5）注意基礎梁高度一般取1/12跨距。 a.跨距為6m時，梁高一般取500； b.跨距為7.5m時，梁高一般取600或650； 梁配筋大小應根據(jù)其荷載計算確定，一般可取616，8100/200。當基礎按軸心受力計算，上部結構傳來底彎距由基礎梁平衡時，基礎梁應設置在基礎頂面，當基礎梁僅起連接作用或作為首層墻體基礎時，可設置在-0.05標高處。拉梁截面寬度0.03L0.04L，高度0.05L0.067L。如按0.1Nmax法計算，配筋應上下相同，且不少于615mm2（2D14）。此外，當拉梁承受底層墻體荷載時，不管采用上述何種方法計算的，都必須對基礎拉梁另行按“梁”或“連續(xù)梁”進行驗算。兩個階段設計是三個設防水準的具體實施。其步驟是:第一階段設計是對絕大多數(shù)建筑物，應滿足一、二設防水準的設計要求，即按照第一水準(多遇地震)的地震參數(shù)，進行地震作用計算、結構分析和構件內力計算，然后采用相應的構造措施，達到“小震不壞，中震可修”的要求。第二階段設計是對地震時容易倒塌的部位進行塑性變形驗算，使薄弱層的水平位移不超過容許塑性位移。第一階段為結構設計計算階段： 主要任務是承載能力計算和一系列基本抗震構造措施設計。確定結構方案和結構布置，用小震作用計算結構彈性位移和構件的內力，并用極限狀態(tài)法設計各構件（譬如確定配筋或者確定型鋼類型），同時進行結構的抗震變形驗算，按照延性和耗能要求，采用相應的構造措施。這樣就基本可以做到保證前面所說的“三水準”中的前兩個水準：小震不壞，中震可修。第二階段為驗算階段： 主要對抗震有特殊要求或者對地震特別敏感、存在大震作用時容易發(fā)生災害的薄弱部位進行彈塑性變形驗算，要求其值在避免結構發(fā)生倒塌的范圍內。如果層間位移超過允許值，認為結構可能發(fā)生嚴重破壞或者倒塌，則需要對薄弱部位采取必要的措施，直到滿足要求為止。通過計算和構造措施，通過彈性階段的設計計算和塑性階段的驗算，實現(xiàn)“小震不壞，中震可修、大震不倒”的抗震要求。三水準遭受低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用小震不壞當遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞，但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用中震可修當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的預估的罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞大震不倒兩階段設計：第一階段設計：小震彈性計算，地震效應與其他荷載效應組合，并引入承載力抗震調整系數(shù)，進行構件截面設計，滿足小震強度要求；限制小震的彈性層間位移角；同時采取相應的抗震構造措施，保證結構的延性、變形能力和耗能能力，自動滿足中震變形要求。第二階段設計：限制大震下結構彈塑性層間位移角；并采取必要的抗震構造措施滿足大震防倒塌要求。關鍵詞： 隔震結構 隔震設計 來 源： CUAD期刊庫 孫柏鋒1 , 潘文2(1. 云南恒銳建設技術咨詢有限公司,云南昆明650011;2. 昆明理工大學建筑工程學院,云南昆明650224)摘要:結合建筑抗震設計規(guī)范(GB50011 - 2001) ,提出了針對隔震裝置設計的隔震結構兩階段設計法。該方法在項目的方案階段,根據(jù)項目的基本情況采用簡化估算方法對隔震層進行估算,為方案的確定提供依據(jù);在施工圖設計階段,采用時程分析方法對隔震層進行設計計算,為上部結構和基礎設計及隔震裝置的選用提供依據(jù)。文中以4層多層框架結構體系為例進行了分析,結果顯示提出的設計方法具有簡便,符合工程應用的特點,且該方法有利于提高設計質量,減少設計周期。關鍵詞:隔震結構;隔震設計;兩階段設計法;水平向減震系數(shù)中圖分類號: P315. 966; TU241. 7; TU318 +. 1; TU352. 1 + 2 引言隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,破壞性地震造成的經(jīng)濟損失越來越大。傳統(tǒng)的結構抗震設計思想以“小震不壞、中震可修、大震不倒”三水準為設防目標,建筑結構依靠結構的變形來吸收并消耗地震能量 1 。傳統(tǒng)的抗震設防目標,已經(jīng)不是一種完善的抗震設計理念,而采用建筑結構隔震技術,在大震下結構不損壞或者僅有輕微損壞,從而保證了罕遇地震發(fā)生時人員、設備、儀器的安全,符合現(xiàn)階段的基于性能的抗震設計思想,有良好的發(fā)展和應用前景。隔震結構是指在建筑物基礎和上部結構之間設置隔震裝置而形成的結構體系,通過隔震裝置來減輕地震對上部結構的破壞,確保其在地震下的安全。1隔震結構兩階段設計法的介紹 考慮到我國的隔震結構應用現(xiàn)狀,結合我國建筑抗震設計規(guī)范( GB50011 - 2001) (以下簡稱抗規(guī)) ,保證設計的可延續(xù)性,本文引入了將簡化估算方法和相對較為精確的時程分析方法相結合的思路,即為兩階段設計法。 兩階段設計法的具體內涵是在工程方案階段,采用簡化估算方法,便于快速提供在特定場地條件和結構體系以及隔震裝置條件下的設計方案,為業(yè)主和設計單位提供決策參考;在施工圖設計階段依據(jù)我國現(xiàn)行的相關標準采用相對較為準確的時程分析方法,便于最終確定和優(yōu)化結構布置與隔震裝置參數(shù)。2隔震結構簡化估算設計方法 隔震結構簡化估算設計方法的基本思路:對于隔震結構體系,先將上部結構簡化為等效單質點體系,通過給定預期的水平向減震系數(shù),得出建筑結構采用隔震后的水平地震影響系數(shù)1 ,由地震影響系數(shù)曲線定出隔震后體系的自振周期T1 ,從而得出隔震層剛度K隔,最后初步選擇隔震裝置。2. 1隔震結構簡化估算設計方法的兩點假設 (1)由于基礎隔震層剛度一般遠小于上部結構的剛度,在地震作用下,上部結構視為整體平動,將上部結構視為剛體。 (2)忽略結構自身阻尼變化的影響。2. 2隔震結構簡化估算設計方法的步驟 (1)在進行初步設計時,憑借經(jīng)驗或現(xiàn)有的建筑物選定并計算結構重力荷載代表值G (房屋的重力荷載代表值為其自重加上可變荷載的一半) ,并估算基礎固定時建筑結構自振周期。 (2)根據(jù)場地類別、設計地震分組、抗震設防烈度和結構自振周期以及阻尼比由抗規(guī)中地震影響系數(shù)曲線確定基礎固定時結構的地震影響系數(shù)。 (3)因為水平向減震系數(shù)和減震效果之間存在一一對應的關系(如表1所示) ,可以在隔震設計時首先提出明確的隔震設計目標,即降低地震烈度的目標,這樣對于隔震結構的上部結構,可按降低后的地震烈度進行抗震設計。因此可以已知預期的水平向減震系數(shù), 按式( 1)確定隔震結構水平地震影響系數(shù)1。1 = 0. 7 (1)(4)忽略結構自身阻尼變化的影響,根據(jù)地震影響系數(shù)曲線反算出隔震結構的自振周期T1 ,其中預期的水平向減震系數(shù)與隔震度 3 I = T1 / T的關系如表2與表3所示。 1)基礎固定時自振周期0. 1 T Tg時,即 =2max ,通常自振周期處于此范圍的多為砌體結構或者與砌體結構周期相當?shù)慕Y構,抗規(guī)中規(guī)定:砌體結構隔震后體系的基本周期,不應大于2. 0 s和5倍特征周期的較大值,與砌體結構周期相當?shù)慕Y構隔震后體系的基本周期,不應大于5倍特征周期值 2 ,則處于此周期范圍結構的隔震度與水平向減震系數(shù)的關系如表2所示。 2)基礎固定時周期Tg T1. 0s時,即 = (Tg/T)2max。 (5)由于基礎隔震層剛度一般遠小于上部結構的剛度,在地震作用下,上部結構視為整體平動,將上部結構視為剛體,可將原結構等效為單質點體系,則根據(jù)式(2)可得到隔震層剛度K隔,然后根據(jù)隔震層剛度初步選擇隔震裝置。3隔震結構時程分析方法 在施工圖設計階段依據(jù)我國現(xiàn)行的相關標準采用相對較為準確的時程分析方法,以便于最終確定和優(yōu)化結構布置與隔震裝置參數(shù)。 (1)隔震體系的計算模型,按抗規(guī)12. 2. 2條的規(guī)定,包括隔震支座、隔震層頂板的梁板結構及上部框架結構,簡化為多個集中質點的剪切型結構。按抗規(guī)12. 2. 4條的規(guī)定,隔震層的水平剛度和等效粘滯阻尼比可根據(jù)隔震支座的性能參數(shù)Kj、j 按下列公式(3) 、(4)計算:Kh = Kj (3)eq = Kj j /Kh (4)式中:eq為隔震層等效粘滯阻尼比; Kh 為隔震層水平動剛度;j 為隔震支座由實驗確定的等效粘滯阻尼比;Kj 為隔震支座(含阻尼器)由實驗確定的水平動剛度。 (2)隔震結構的水平向減震系數(shù),應根據(jù)結構隔震與非隔震兩種情況下各層層間剪力的最大比值,按抗規(guī)表12. 2. 5確定,大致相當于層間剪力最大比值的1. 4倍。隔震結構體系進行時程分析時,輸入加速度波形應符合抗震規(guī)范對地震波選取的標準要求 4 。4設計實例 根據(jù)上述的基礎隔震結構的兩階段設計方法,以一工程實例說明其具體的應用方法。4. 1工程概況 該結構建在類場地上,設計地震分組為第一組的一座四層框架結構教學樓,無地下室。抗震設防烈度為9度。結構長34. 2 m,寬9. 3 m,層高為3. 6 m,總高度16. 4m。擬采用基礎隔震結構設計,預期的水平向減震系數(shù) = 0. 50。4. 2具體設計內容及步驟4. 2. 1第1階段設計 (1)參考已有建筑或憑借經(jīng)驗選定并計算上部結構重力荷載代表值G上=14 000 kN,本例中假設隔震層質量為上部結構底層質量的0. 5倍,則隔震層重力荷載G隔=1 720 kN;估算基礎固定時建筑結構自振周期T =0. 43 s。 (2)特征周期值Tg = 0. 35 s,則基礎固定時建筑結構的地震影響系數(shù) = 0. 266,按式(1)確定隔震結構基本周期的水平地震影響系數(shù)1 = 0. 7 0. 50 0. 266 = 0. 093 1。 (3)忽略阻尼對地震影響系數(shù)的影響,根據(jù)地震影響系數(shù)曲線反算出隔震結構的周期T1 = 1. 38 s。則根據(jù)式(2)得到多遇地震作用下隔震層剛度K隔= 33. 21 kN /mm。 (4)初步選擇直徑500 mm、600 mm橡膠墊,數(shù)量分別為12個、6個,多遇地震作用下隔震層剛度初步定為K隔= 34. 32 kN /mm,等效阻尼比為23. 3%。如表4所示為橡膠支座的選型和計算參數(shù)。(本算例所采用的橡膠支座的計算參數(shù),按云南省正安橡膠減震技術公司提供的參數(shù)取用。4. 2. 2第2階段設計 (1)在施工圖設計階段采用時程分析方法最終確定和優(yōu)化布置、裝置參數(shù),結合我國的抗規(guī)和疊層橡膠支座隔震技術規(guī)程的相關規(guī)定,本算例非隔震結構采用PKPM進行計算,隔震結構采用3D - BASIS基礎隔震計算分析程序計算。 (2)分別輸入調幅后的3條地震波(其中2條天然地震波, 1條人工地震波) ,天然波取自類場地上的實際記錄,人工波根據(jù)場地地震地質環(huán)境評價報告提供的地震動參數(shù)生成符合規(guī)范要求的地震波。用3條波作用下各自最大值的平均值作為時程分析的代表值, Keq50 = 34. 32kN /mm,eq50 = 23. 3%; Keq250= 20. 592kN /mm,eq250 = 15. 9%