磚混結(jié)構(gòu)條形基礎(chǔ)交匯處寬度的調(diào)整 

許玉璽  朱曉淳

鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院   洛陽(yáng)市吉利區(qū)房地產(chǎn)管理局

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，以致引起一系列問(wèn)題。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)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，造成建筑物沉降過(guò)大或不均勻沉降，反之則導(dǎo)致浪費(fèi)嚴(yán)重。其次，對(duì)墻體穩(wěn)定和強(qiáng)度不作必要的驗(yàn)算，造成結(jié)構(gòu)隱患。其三，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要求。以上通病，在相關(guān)規(guī)范中均有明確條文。但也有一些問(wèn)題，規(guī)范尚未涉及，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fa=150kN/m²。

    (1)基礎(chǔ)寬度設(shè)計(jì)問(wèn)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lm長(zhǎng)來(lái)計(jì)算確定的。由于基礎(chǔ)縱橫交匯處底面積重疊，用此法確定的基礎(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。

    (2)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)的范尉為開(kāi)問(wèn)方向相鄰墻體中心線(xiàn)間的距離及進(jìn)深方向相鄰墻體中心線(xiàn)間的距離。假定條形基礎(chǔ)的中心線(xiàn)與各墻體的中心線(xiàn)重合，并把節(jié)點(diǎn)分類(lèi)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=l.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：

    Al=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/fo=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△A=A—A1=7.42—6.57=0.85m²，即有△A/A=0.85/7.42=12％。

    根據(jù)類(lèi)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△A=1.64m²，△A/A=16％；對(duì)于角節(jié)點(diǎn)1，可得其A1=4.71m²，P=566kN，A=4.71m²．因而△A=0。由此可見(jiàn)，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△A，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△ A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△A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△A 2、△A4：

    △A 2=(2.25×226)×△A/P=(2.25×226)×0.85/890.1=0.486m²；

    △A 4=(1.8×106)×△A/P=(1.8×l06)×0.85/890.1=0.182m²；

    設(shè)上述補(bǔ)足的面積△A2、△A 4轉(zhuǎn)化為各墻段原有基礎(chǔ)增加的寬度相應(yīng)為△B2、△B4，則△B2(2.25-B4/2)= △A2，得△B2=0.27m，故△2/B2=0.27/1.88=14％；(△B4/2)×(1.8+1.8一B2/2)= △A 4，得△B4=0.14m，故△B4/B4=0.14/0.88=16％。在用上述方法計(jì)算時(shí)，重復(fù)計(jì)算部分值很小，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+△曰2=1.88+0.279=2.15m，B4′=B4+△B4=0．88+0.14=1.02m。

    邊節(jié)點(diǎn)計(jì)算結(jié)果表明：缺少面積△A占實(shí)際所需面積的l2％，屢增加幅度為l4％，B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△A2=0.68m²，△A5=43m²，△A 3=0.10m²。將補(bǔ)足的面積轉(zhuǎn)化為各墻段相應(yīng)的增加寬度：△B2=0.45m，△B2/B2=0.45/1.88=24％；△B3=0.08m，△B3/B3= 0.08/0.31=26％；△B5=0.34m，△B5/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。

    (2)邊節(jié)點(diǎn)、中節(jié)點(diǎn)按常規(guī)方法求得的基底而積比實(shí)際所需基底面積分別缺少l2％和16％；基底寬度的調(diào)幅對(duì)邊節(jié)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(lái)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，使基底而積減少，應(yīng)對(duì)基底寬度進(jìn)行合理的調(diào)整。當(dāng)?shù)鼗�承載力較低，基底寬度較大時(shí)，基底寬度調(diào)整問(wèn)題更應(yīng)引起重視。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)