摘要：本文通過一具體工程的設計，引述了地基拉梁的作用及計算要點。
　　關鍵詞：獨立柱基,系梁,拉梁,整體性,整體計算
　　作者在做海南洋浦技工學校實訓樓工程時采用設拉梁層方法減少控制框架結構計算位移角，既滿足了規范的要求，又做到了經濟合理，符合實際。得到了業主方的認可和好評。現總結分析如下：
　　多層鋼筋混凝土框架結構，當首層層高較高，獨立基礎埋深又較深，抗震設計時樓層的彈性層間位移角常常難以滿足《抗震規范》5.5.1條的要求，當不考慮設置少量剪力墻時，通常可以采用下列三種措施的一種：
　　①加大框架結構梁，柱截面尺寸，提高混凝土的強度等級。
　　②可以采用短柱基礎，使框架柱嵌固在基礎短柱頂面，從而減小框架結構首層層高。（此短柱基礎可以理解為《地基基礎設計規范》第8.2.6條預制高杯口短柱基礎的現澆版。）
　　③在框架結構±0.000地面以下靠近地面處，設置拉梁層，將框架結構首層分為兩層。
　　在這三種措施里，第一種措施往往因建筑使用功能的要求等，受到限制，不能任意加大梁，柱截面尺寸，從而增加剛度，而僅僅提高混凝土的強度等級對改善結構整體側向剛度來說又不是很明顯；所以我們最好在第二種和第三種措施中選擇，很多老前輩建議使用受力明確，構造簡單，施工也方便的第二種措施即短柱基礎。其截面尺寸及配筋構造要求可參照《地基基礎設計規范》第8.2.6條的規定確定。
　　1．《抗震規范》6.1.11條規定，框架單獨柱基有下列情況之一時宜沿兩個主軸方向設置基礎系梁：
　　⑴ 一級框架和Ⅳ類場地的二級框架；
　　⑵ 各柱基承受的重力荷載代表值差別較大；
　　⑶ 基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大；
　　⑷ 地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層、液化土層和嚴重不均勻土層；
　　⑸ 樁基承臺之間。
　　一般情況，基礎系梁宜設置在基礎頂面，其梁頂標高與基礎頂面標高相同，當基礎系梁梁底標高高于基礎頂面時，應避免在基礎系梁與基礎之間形成短柱；當基礎系梁距基礎頂面較遠時，基礎系梁應按拉梁層（無樓板的框架樓層）進行設計，并參與結構整體計算。
　　2．設置拉梁的目的是為了獨立柱基之間的整體性，有效調整柱基不均勻沉降和減小首層柱的高度。因此，拉梁應有一定的剛度，拉梁的截面的高度取（1/15~1/20）L，寬度取（1/25~1/35）L，其中L為柱間距。拉梁位置除樁基承臺外宜在靠近首層地面。
　　框架獨立柱基的地基及荷載及抗震等級無上述情況時，不一定非要設基礎系梁或（拉梁）不可；尤其當柱距較大時，例如單跨廠房，體育館，影劇院，餐廳，及大型站房等，因為這時拉梁的截面高度小，跨度大起不了應有的整體性作用。
　　3．注意多層鋼筋混凝土框架結構設置拉梁層的問題。
　　4．當同時存在《抗震規范》第6.1.11條并且又難以滿足《抗震規范》5.5.1條的彈性層間位移角限值時，就要求我們采用設置拉梁層了，這時設計中應注意以下幾個問題：
　　①拉梁內力的手算（不參加建模,整體計算）計算可選以下倆種方法之一：
　　1）取相連柱軸力F較大者的1/10作為拉梁的軸心受拉或軸心受壓的壓力進行承載力計算。拉梁截面配筋應上下相同，各不小于2Φ14，箍筋不少于φ6@200;拉梁截面可取上述第2條規定的較小值（承托較重隔墻者除外）。
　　2）以拉梁平衡柱下端彎矩，柱基按中心受壓考慮。拉梁的正彎矩鋼筋全部拉通，支座負彎矩鋼筋應有1/2拉通。此時梁的高度宜取上述第2條規定的較高值。此時梁的構造應滿足抗震要求。
　　當拉梁承托隔墻或其他豎向荷載時，則應將豎向荷載所產生的內力與上述倆種方法之一計算所得之內力進行組合。
　　②拉梁層作為一樓層參與整體計算，豎向荷載同2款，但應按1款取軸心拉力與整體所得內力組合確定拉梁配筋，一，二，三級框架結構的底層柱底截面彎矩設計值增大系數應用在首層，不應在拉梁以下的底層，否則不安全。
　　拉梁層的拉梁應按框架梁設計，抗震設計時，拉梁應按相應抗震等級的框架梁設置箍筋加密區。
　　拉梁層無樓板，在PMCAD交互式建模時，應定義樓面房間開洞或定義零厚度樓板；結構整體計算時再定義彈性樓板（彈性膜）并采用總剛算法分析。
　　有填充墻等荷載的拉梁，應如實輸入作用在拉梁上的線荷載或其他荷載，如樓梯立柱的集中荷載等。
　　設有拉梁層的框架結構，多了一個拉梁層，宜計算兩次：第一次，將框架柱嵌固在基礎頂面進行結構整體計算；第二次，假定拉梁層為地下室，即定義一層地下室后進行結構整體計算；用SATWE軟件進行結構第二次整體計算時，總體信息中“回填土對地下室約束相對剛度比”可填1，以近似考慮地基土一定程度上的約束；框架梁柱配筋取倆次整體計算結果的較大值。
　　首層樓面以下基礎頂面以上的框架柱，宜取拉梁層以上及以下框架柱縱向受力鋼筋的較大值通長配筋；抗震設計時，拉梁以下的框架柱宜全高加密箍筋。
　　作者在做海南洋浦技工學校實訓樓工程時采用第三種措施，按設拉梁層為地下室，結構計算位移比結果如下：
　　===工況1===X方向地震力作用下的樓層最大位移
　　
              　
　　X方向最大值層間位移角:1/567.
　　按拉梁層不作為地下室，結構嵌固于基礎頂時，位移比結果如下：
　　
　　===工況1===X方向地震力作用下的樓層最大位移
　　    
　　　X方向最大值層間位移角:1/458.
　　因為其未考慮回填土約束，還有就是風荷載及地震力的失真，由此得出結論：此位移比結果是失真的，僅供梁柱配筋使用。
　　
　　設有拉梁層的框架結構，之所以要進行倆次整體計算，其原因是：
　　其一,僅將框架柱嵌固在基礎頂面處進行結構整體計算,可以使拉梁層頂面以下.基礎頂面以上框架柱的配筋較為合理，但可能會使拉梁層頂面以上框架柱的配筋不合理,特別是抗震設計時,一,二,三級抗震等級的框架結構,其底層柱底的彎矩增大系數,在這時增大的是基礎頂面處的拉梁層柱下端截面的彎矩(《抗震規范》第6.2.3條),而不是增大拉梁層頂面處的結構底層柱下端截面的彎矩,因而可能會使結構的底層柱的配筋偏少。（注：底層指無地下室的基礎以上或地下室以上的首層。）
　　《抗震規范》第6.2.3條規定如下：一、二、三級框架結構的底層，柱下端截面組合的彎矩設計值，應分別乘以增大系數1.5、1.25和1.15。底層柱縱向鋼筋宜按上下端的不利情況配置。（相應第6.2.3條文說明：框架結構的底層柱底過早出現塑性屈服，將影響整個結構的變形能力。底層柱下端乘以彎矩增大系數是為了避免框架結構柱腳過早屈服。對框架-抗震墻結構的框架，其主要抗側力構件為抗震墻，對其框架部分的底層柱底，可不作要求。
　　《混凝土規范》第11.4.3條規定如下：考慮地震作用組合的框架結構底層柱下端截面和框支柱的頂層柱上端和底層柱下端截面的彎矩設計值，對一、二、三級抗震等級應按考慮地震作用組合的彎矩設計值分別乘以系數1.5、1.25和1.15確定。底層柱縱向鋼筋宜按柱上、下端的不利情況配置。）
　　其二，僅假定拉梁層為地下室，將框架柱嵌固在地下室頂面，即拉梁層頂面處進行結構整體計算，這時結構的底層柱下端截面彎矩增大系數是增大拉梁層頂面處結構的底層柱下端截面的彎矩，因而可以使拉梁層頂面以上結構底層框架柱的配筋合理，但拉梁層頂面以下，基礎頂面以上框架柱的配筋，及拉梁層拉梁的配筋和結構底層頂部框架梁的配筋就未必合理。
　　所以，設置拉梁層的框架結構，應進行倆次結構整體計算。配筋取倆者中的較大值
　　拉梁的設計設置，計算還會影響到地基基礎，工程師應根據具體情況，具體分析。根據拉梁的位置不同，地基基礎是否考慮上部的結構的彎矩，也是拉梁甚至基礎設計重要的一環。
　　1． 設置在單獨柱基礎頂部的拉梁
　　當系梁受彎承載力滿足以下條件時
　　∑Mb>Mcua（6.1.7）
　　式中Mcua系梁上部柱按實配鋼筋面積和材料強度標準值確定的柱受彎承載力。
　　如下圖（6.1.7）A所示，地基可不考慮上部上部結構的彎矩作用。
　　MbL>Mcua

                                                                                        A
　　 　　當系梁受彎承載力不滿足（6.1.7）式時，地基應考慮上部結構的受彎作用。

                                                  
　　為避免地震作用下系梁塑性餃貼近柱邊出現的不利影響，應如圖（6.1.7）B所示將系梁端部截面放大與基礎相連，地震時系梁塑性鉸的外移有利于避免柱塑性鉸的過早出現。
　　
　　2． 設置在單獨柱基礎頂部之上的拉梁
　　當拉梁下部的柱如圖（6.1.7）C所示形成短柱時，
　　應將系梁端部截面放大，以保證系梁下部的柱不致受剪、受彎破壞。當系梁受彎承載力大于柱受彎承載力時（即∑Mb>Mcua），地震時塑性餃可能出現在系梁上部的柱端，地基可不考慮上部結構的彎矩作用。
　　
　　當拉梁下部的柱Hn≥3hc時，如圖（6.1.7）D所示，可將拉梁與柱的節點部位按強柱弱梁原則設計，使拉梁在地震時首先形成塑性餃，并迫使柱塑性餃最終在根部出現；
　　
　　在這種情況下地基應按考慮上部上部結構的彎矩作用（即柱下端的嵌固彎矩作用）。拉梁下部的柱還應驗算截面受剪承載力。
　　3． 一、二級抗震等級框架結構的基礎拉梁除承受柱彎矩作用外，邊跨拉梁尚應考慮拉梁以上框架柱下端的剪力設計值產生的拉力或壓力。
　　
　　通過以上分析，可以總結：框架結構獨立柱基間拉梁結構要算兩次，柱基能否按軸心受壓考慮也與拉梁的關系非常密切。許多老的工程師認為只要設了拉梁，基礎就可以按軸心受壓考慮，這種觀點筆者認為是不正確的。拉梁的設置與否及計算正確與否將影響工程的經濟，安全性能，只有正確的理解了拉梁的作用，才能做出合理正確的設計。
　　
　　參考文獻：《建筑結構專業技術措施》北京市建筑設計研究院編
　　《混凝土結構設計禁忌及實例》李國勝主編
　　《混凝土結構設計問答實錄》姜學詩編著
　　《建筑抗震設計規范》GB50011-2001（2008年版）