多層磚混結(jié)構(gòu)住宅條形基礎(chǔ)寬度設(shè)計(jì)的調(diào)整

　　摘要：多層磚混結(jié)構(gòu)住宅條形基礎(chǔ)寬度設(shè)計(jì)的調(diào)整

　　關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu) 住宅基礎(chǔ)

1、前言

　　磚混結(jié)構(gòu)是目前廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計(jì)人員往往認(rèn)為其結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單，重視不夠，計(jì)算不認(rèn)真，以致引起一系列問題，甚至釀成嚴(yán)重質(zhì)量事故。首先，不少項(xiàng)目在缺少必要的地質(zhì)勘察資料下憑經(jīng)驗(yàn)或盲目進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，其后果是建筑物沉降過大或不均勻沉降，甚至開裂、傾斜，或過于保守，導(dǎo)致浪費(fèi)嚴(yán)重。其次，對(duì)變形縫設(shè)置不按規(guī)定，亦無相應(yīng)技術(shù)措施，對(duì)墻體穩(wěn)定和強(qiáng)度不作必要的驗(yàn)算，或僅按建筑設(shè)計(jì)作粗略估算，造成結(jié)構(gòu)隱患。其三，在鋼筋混凝土梁、板設(shè)計(jì)計(jì)算方面，忽視剛度要求，撓跨比偏??；承載力計(jì)算一般只注意正截面的要求，忽視了斜截面承載力和構(gòu)造要求。對(duì)房屋抗震要求，如圈梁、構(gòu)造柱的布置等，普遍不夠重視。以上通病，在國家頒發(fā)的相關(guān)規(guī)程、規(guī)范中均有明確規(guī)定，是屬于有法不依、有章不循的問題，設(shè)計(jì)人員對(duì)此必須引起重視，認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求。但也有一些問題，規(guī)范尚未涉及，而按常規(guī)方法設(shè)計(jì)計(jì)算在某些情況下，會(huì)降低建筑的安全度，在此筆者提出與同行作一探討。

　　2、工程簡(jiǎn)介和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

　　某5層坡屋面磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，層高均為3m，另架空層層高2.2m，基礎(chǔ)埋深H＝1.5m，地基承載力Rk＝150kN/m2.

　?。?）基礎(chǔ)寬度設(shè)計(jì)問題：磚混結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)寬度在設(shè)計(jì)中一般是根據(jù)各墻段在基礎(chǔ)頂面的豎向荷載和已知的地基承載力沿基礎(chǔ)長(zhǎng)度方向取1m長(zhǎng)來計(jì)算確定的。這種常規(guī)設(shè)計(jì)方法雖簡(jiǎn)單方便，但由于基礎(chǔ)縱橫交叉處底面積重疊，用上述方法確定的基礎(chǔ)寬度所構(gòu)成的基底面積將小于實(shí)際所需的基底面積。當(dāng)?shù)鼗休d力較低，基礎(chǔ)寬度較大時(shí)，問題更加突出，應(yīng)該對(duì)基底寬度進(jìn)行合理的調(diào)整。

　?。?）按常規(guī)方法分析計(jì)算基底寬度：將縱橫基礎(chǔ)交叉點(diǎn)定義為節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的范圍為開間方向相鄰墻體中心線間的距離及進(jìn)深方向相鄰墻體中心線間的距離。假定條形基礎(chǔ)的中心線與各墻體的中心線重合，并把節(jié)點(diǎn)分類為角節(jié)點(diǎn)1、邊節(jié)點(diǎn)2、中節(jié)點(diǎn)3，則按常規(guī)方法求得各墻段的基礎(chǔ)寬度分別為B1＝1.39m，B2＝1.88m，B3＝0.31m，B4＝0.88m和B5＝1.48m.

　　對(duì)于邊節(jié)點(diǎn)2：由B2、B4構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)基底面積A1＝B2（2.25＋B4／2）＋B4（1.8－B2／2）×2＝1.88×（2.25＋0.88/2）＋0.88×（1.8－1.88/2）×2＝6.57m2；邊節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)基礎(chǔ)頂面荷載合力P＝1.8×106×2＋2.25×226＝890.1kN；P作用下邊節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)實(shí)際所需的基底面積A＝P/f0＝890.1/120＝7.42m2.因此，按常規(guī)設(shè)計(jì)方法所得的基底面積與實(shí)際所需基底面積相比缺少ΔA＝A－A1＝7.42－6.57＝0.85m2，即有ΔA／A＝0.85/7.42＝12%.

　　根據(jù)類似計(jì)算方法，對(duì)于中節(jié)點(diǎn)3，可得其A1＝8.59m2，P＝1227kN，A＝10.23m2，因而ΔA＝1.64m2，ΔA／A＝16%；對(duì)于角節(jié)點(diǎn)1，可得其A1＝4.71m2，P＝566kN，A＝4.71m2，因而ΔA＝0.由此可見，角節(jié)點(diǎn)的基底自然增補(bǔ)面積與重疊面積相等，所以按常規(guī)設(shè)計(jì)方法所得的角節(jié)點(diǎn)的基底面積與實(shí)際所需基底面積相等。在考慮基礎(chǔ)寬度調(diào)整時(shí)，只需調(diào)整邊節(jié)點(diǎn)和中節(jié)點(diǎn)即可。

　　（3）基礎(chǔ)寬度調(diào)整方法：由于條形基礎(chǔ)縱橫交叉處面積重疊，按常規(guī)方法計(jì)算的基底寬度所構(gòu)成的基底面積比實(shí)際所需的基底面積減少了ΔA，應(yīng)對(duì)基底寬度進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，磚混結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)按地基反力均勻分布進(jìn)行設(shè)計(jì)，且在設(shè)計(jì)中假定“基底總面積的形心與基底總荷載合力的重心相重合”，因此，不必考慮荷載偏心的影響，只需考慮力的豎向平衡。所以在A1中補(bǔ)足ΔA時(shí)，可根據(jù)豎向靜力平衡的原理按節(jié)點(diǎn)各墻段的豎向荷載的合力與節(jié)點(diǎn)荷載總合力的比值將ΔA分配到各個(gè)墻段相應(yīng)的基底面積中去。

　　設(shè)邊節(jié)點(diǎn)各墻段應(yīng)補(bǔ)足的基底面積分別為ΔA2、ΔA4：ΔA2＝（2.25×226）×ΔA／P＝（2.25×226）×0.85/890.1＝0.486m2，ΔA4＝（1.8×106）×ΔA／P＝（1.8×106）×0.85/890.1＝0.182m2；設(shè)上述補(bǔ)足的面積ΔA2、ΔA4轉(zhuǎn)化為各墻段原有基礎(chǔ)增加的寬度相應(yīng)為ΔB2、ΔB4，則ΔB2（2.25－B4／2）＝ΔA2，得ΔB2＝0.27m，故ΔB2／B2＝0.27/1.88＝14%；（ΔB4／2）×（1.8＋1.8－B2/2 ）＝ΔA4，得ΔB4＝0.14m，故ΔB4／B4＝0.14/0.88＝16%.在用上述方法計(jì)算時(shí)，小黑塊面積被重復(fù)計(jì)算，由于值很小，對(duì)工程設(shè)計(jì)影響不大，可忽略不計(jì)。調(diào)整后，邊節(jié)點(diǎn)基底寬度分別為：B2′＝B2＋ΔB2＝1.88＋0.279＝2.15m，B4′＝B4＋ΔB4＝0.88＋0.14＝1.02m.

　　邊節(jié)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果表明：缺少面積ΔA占實(shí)際所需面積的12%，B2增加幅度為14%，B4增加幅度為16%.調(diào)整后邊節(jié)點(diǎn)的基底面積A′＝2.15×（2.25＋1.02/2）＋1.02×（1.8－2.15/2）＝7.413m2≈A＝7.42m2，即調(diào)整后基底面積與實(shí)際所需的基底面積很接近。

　　用同樣方法可分別求得中節(jié)點(diǎn)各墻段應(yīng)補(bǔ)足的基底面積ΔA2＝0.68m2，ΔA5＝0.43 m2，ΔA3＝0.10m2.將補(bǔ)足的面積轉(zhuǎn)化為各墻段相應(yīng)的增加寬度：ΔB2＝0.45m，ΔB2／B2＝0.45/1.88＝24%；ΔB3＝0.08m，ΔB3／B3＝0.08/0.31＝26%；ΔB5＝0.34m，ΔB5／B5＝0.34/1.48＝23%.?

　　3、結(jié)論

　　（1）由于角節(jié)點(diǎn)處按常規(guī)方法求得的基底寬度所構(gòu)成的基底面積與實(shí)際所需的基底面積相等，因而不需調(diào)整，只需調(diào)整邊節(jié)點(diǎn)和中節(jié)點(diǎn)即可。

　?。?）邊節(jié)點(diǎn)、中節(jié)點(diǎn)按常規(guī)方法求得的基底面積比實(shí)際所需基底面積分別缺少12%和16%；基底寬度的調(diào)幅對(duì)節(jié)邊點(diǎn)15%左右，而對(duì)中節(jié)點(diǎn)的調(diào)幅23%左右，且并非原來寬度大的基礎(chǔ)調(diào)整幅度也大。因此，按常規(guī)方法求得的磚混結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)由于節(jié)點(diǎn)處縱橫交叉重疊，使基底面積減少，應(yīng)對(duì)基底寬度進(jìn)行合理的調(diào)整。當(dāng)?shù)鼗休d力較低，基底寬度較大時(shí)，基底寬度調(diào)整問題更應(yīng)引起重視。