廉江市建筑设计院 524400
摘要：本文分析了多层框架结构应用短柱基础的相关问题，包括上部结构嵌固端的选择、基础短柱截面确定方法、基础短柱配筋和基础拉梁设置等问题。
关键词：短柱基础；多层框架结构
引言
短柱基础是工程设计中的一种处理方法。遇到地基填土层较厚，持力层埋藏较深，或为满足设备管线要求，基础必须做深时，首层柱的配置就会出现一些问题，柱的计算长度增加，而抗侧刚度下降，为满足抗震设计相关规范要求，首层柱的截面和配筋量都会增加很多。这种情况下，采用源自高杯口基础的短柱做法不失为一个简便易行的方案[1，2]。不过需要澄清的是结构设计中不乏名称相似而涵义不同的概念，如本文所指短柱基础与规范中强调的短柱是有区别的。短柱基础是指首层柱下加粗那部分，也可以看作柱墩[3]；规范中的短柱指柱高与柱截面高度之比 / ≤4，或剪跨比 / ≤2，因在地震作用下易脆断，如半高填充墙形成的带形窗建筑或板柱结构中就容易产生短柱危害，所以应避免形成短柱或采取特定措施处理。短柱基础可用于独立基础（如高杯口基础）、十字交叉条形基础，还可用于基础埋藏较深的多层框架基础[4，5]。多层框架结构应用短柱基础设计，并没有规范的明确支持，虽可参照《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）高杯口基础短柱设计规定，但是框架结构受力特点与实为排架结构的高杯口基础还是有明显的差别，排架结构在柱上端水平力作用下接近悬臂结构，多层框架结构则是典型的超静定结构，所以直接参照高杯口基础短柱设计规定并不太合理。鉴于多层框架结构设计中应用短柱基础的情形并不少见，因此本文对相关问题进行了梳理和分析。
1 上部结构计算嵌固位置的选择
容易理解，框架柱嵌固端有两种选择，一是嵌固端设在基础顶；二是嵌固端设在短柱顶，那么哪种设置方法更合理，或者两种设置各适合什么样的场合，以下分析。
1.1以基础顶作为嵌固端
当基础埋藏较浅时，如深度不超过2m，基础顶至首层楼面的高度不大，回填土对柱的嵌固效应比较弱，不设短柱框架柱侧向刚度、层间位移角等也容易满足规范要求，处理配筋也容易。但如果基础埋藏较深，比如说深度超过3m，回填土的被动土压力就会对框架柱侧向刚度产生显著影响，可以使侧向刚度增大3～5倍[3]。地表回填土及刚性地面对柱的约束作用，在水平荷载作用下柱的弯曲变形主要集中在接近地表的部位，显然与所设嵌固端情况不符。在土侧压作用下，短柱传给基础顶面的荷载 、 ，会受到土体产生的方向相反抗力的部分抵消。不考虑土体侧压力影响时，基底受到的弯矩 （ 为短柱高度）；考虑土体侧压力有利影响时，作用于基底的弯矩 [2]（图1）。可见，不考虑土侧压影响时由短柱控制的基础偏大。
2.2 短柱截面的其他确定方法
朱炳寅[3]给出的基础短柱（柱墩）的截面，按短柱截面半径不小于上柱截面半径2倍取值，截面为矩形时按等效直径计算。上部结构的嵌固部位取基础短柱顶，同时在短柱顶设置拉梁。按照该方法，上柱截面为500×500（mm），短柱截面为1000×1000（mm）；当上柱截面为900×900（mm），短柱截面为1800×1800（mm），比上面方法确定的截面都大，当然这也是更保险的一种方法。短柱埋藏于地下，只要不影响地下管线、管沟布置，这种方法似无不妥。
3 基础短柱配筋与基础拉梁的设置
3.1 基础短柱配筋
按朱炳寅[3]基础短柱截面确定方法，短柱纵向钢筋不小于上柱实际配筋的1.1倍。其他文献[1]按构造配筋，并满足抗震规范要求。
3.2 基础拉梁设置
设置基础拉梁可平衡柱底弯矩和剪力，设计时应进行两次整体计算，头一次按嵌固端在基础顶面计算，第二次假定短柱层为地下室再计算一次，框架梁、柱配筋按两次计算结果较大的取值。
4 结语
尽管短柱基础在多层框架结构中多有应用，但因缺少规范的明确支持，设计人员采取的设计方法不尽相同，虽然可参照高杯口基础排架结构的设计，但也存在一定问题，假如关键参数不当，有可能使框架柱、梁偏于不安全，所以应尽可能全面地考察相关环节，使设计满足工程需要。
参考文献：
[1]董启灏.采用短柱基础的多层框架设计探讨[J].建筑结构，2014，44（2）：71-74.
[2]刘昕，张景森，金玲.框架结构中短柱独立基础设计的几点建议[J].中国工程咨询，2012（6）：37-38.
[3]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[4]王允锷.短柱基础在多层框架结构中的应用[J].建筑结构，2003，33（10）：45-48.
[5]刘淑宏，乔菲菲.确定短柱基础短柱截面大小的方法[J].山西建筑，2012，38（7）：41-42.
论文作者:苏式清
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/8
标签：基础论文; 截面论文; 多层论文; 框架结构论文; 方法论文; 结构论文; 框架论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;