多层砖房托墙基础梁设计的有关问题
贵阳建筑勘察设计有限公司 黄 琦 童印佩
支承在人工挖孔桩上，承担多层墙体和楼（层面）荷载的托墙基础梁，现行规范对其设计尚无明确规定，根据在施工图审查工作中发现的一些问题和在实际工作的体会，特提供如下意见，仅供同行参考。
1 托墙基础梁的材料
1.1 根据混凝土结构耐久性及规范（GB/T50746-2008）的表4.2.1、表4.3.1考虑到基础梁一般有地沟胎模和混凝土垫层，其环境作用等级按Ⅰ-B 级，混凝土强度应≥C30.
1.2 托墙基础梁荷载较大，应优先采用HRB400级钢筋。
2 托墙基础的荷载取值
2.1 托墙基础梁顶的荷载，应取永久荷载控制的效应组合。因梁顶的活荷载较小，仅为恒荷的15%~20%，恒荷是起控制作用的主导荷载。故永久荷载效应组合的设计值S=1.35标准恒荷载+0.98标准活荷载。如果电算资料导出的梁顶荷载是按可变荷载控制效应组合计算的（即S=1.2恒+1.4活），则应为另乘1.1的增大系数。
2.2 传给基础顶的各层活荷载，应按GB5009-2001的4.1.2~3条乘折减系数。
2.3 托墙基础梁一般不能按墙梁进行设计。应取全荷载进行计算，虽然它的受力状况和墙梁有相似之处，但托墙基础梁不能满足《砌体结构设计规范》第7.3节对墙梁的有关规定和构造要求，如在±0.00处，无现浇钢筋混凝土楼板；当7层砖房时，总高大于18m 。
2.4 墙上开门洞时，尤其是外洞门窗较多，墙重应予以折减，如用混凝土标砖，则其砌体容重建议取22~24KN/m3。
2.5 托墙梁顶的荷载，应考虑各层阳台挑梁传来的集中力，在外纵墙与内横墙交叉处的阳台挑梁传来的集中力，由嵌固挑梁的横墙承担主要部分，外纵墙承担其中的次要部分，根据《全国民用建筑工程设计技术措施》（结构）第6.4.3-4.3条，按翼墙宽（即外墙窗间墙宽）b1/H＜1/2,承担10%；当b1/H=1/2/时翼墙承担20%；当b1/H＞1/2时，翼墙承担35%;传给翼墙（窗间墙）长度内均匀分布。传给翼墙（外纵墙）和横墙上的集中力，应换算均布荷载，可按45°角分布。如软件导出作用在基础梁上的线荷载已考虑了阳台传来的荷载。则设计可不另按上述要求计算。
3 托墙基础梁的内力计算
3.1 托墙基础梁的内力分析，不要考虑桩对梁的嵌固作用，因多层砖房的挖孔桩的纵筋较小，一般为Φ12~Φ14，梁与桩的连接，不能满足框架嵌固节点的构造要求，电算时，应将多跨梁的边支座，单跨梁的两端支座点为铰支座。否则将形成支座负弯矩偏大，而梁跨中弯矩偏小，不安全。
3.2 算出托墙梁基础顶荷载后，对平面交叉的基础梁，可考虑空间受力共同工作，用软件计算出弯矩、剪力、并配筋。
3.3 为了优化设计，节约托墙基础梁的用钢量，对托墙基础梁的计算跨度，不要取桩的轴线距离，可根据GB5007-2001DE 7.3.1条取1.1倍桩净跨距（不计入护壁），因桩的
1.1倍净跨远小于桩的轴距，可使弯矩和剪力减小较多，有明显的经济价值。剪力计算，可
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取桩的净距。按本条进行计算时，要将建筑平面的轴线距离换算计算跨度，比较麻烦，建议对多跨托墙基础梁可用PK 软件计算，也可用弯矩分解法手算多跨连梁。对单跨度，手算很简单，可按简支梁计算，支座上部应按梁下部的0.25倍钢筋做支座负筋。
3.4当托墙基础梁的跨度比小于5时，应按深弯构件设计，详见GB5001-2002的10.7节。
4 托墙基础梁的构造
4.1 托墙基础梁的构造应按GB5011-2001(2008)的7.5.4条对底框托墙梁的有关构造规定。即箍筋直径不小于φ8，间距不应大于200mm ；梁端在1.5倍梁高净跨范围内，以及上部墙体的洞口处和洞口两侧各500且不小于梁高的范围内，钢筋间距不应大于100mm ，沿梁高设腰筋，数量不应小于2φ14。间距不应大于200mm ，在边支座，梁主筋的锚固应按受拉构件的要求，锚入桩顶（承台）内，梁上部负筋，锚入边支座桩顶（承台）的长度，应符合框支梁的要求。梁上部至少有2根较大负筋通长设量。
4.2托墙基础次梁，传给托墙基础主梁的荷载较大，该处主梁设吊筋，并通过认真计算确定。
4.3托墙基础次梁支承在托墙基础主梁上，即使该处在计算时可按铰支座，实际上有较大负弯矩，该处负弯矩即基础主梁上的扭矩，次梁支座负筋不小于跨中正弯矩钢筋的1/4 5 托墙基础边梁有托墙基础次梁作用时的受扭计算
5.1 边框架梁上有次梁作用时，其扭转属协调扭转，即可考虑因构件开裂，抗扭刚度降低而产生内力重分布。对一般工程，框架梁的扭转折减系数，可取0.4，即次梁支座的负弯矩乘0.4，即为作用在框架梁上的扭转T 。边框架梁两支座处的扭矩T 1，T 2，可参照图一，
按下式计算。图一
当有多根次梁时，可参照上述方法计算，当已知T 1或T 2和V （剪力）M （弯矩）后，
边框架的抗扭纵向钢筋和箍筋，可按GB50010-2002的7章6节的弯、剪、扭承载力公式进行计算，同时要求满足规定的最小配筋率。
5.2 零刚度设计方法对于托墙基础边梁有托墙基础次梁作用的受扭计算，因±0.00
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标高无楼板。SATWE 软件规定的扭矩折减系数不起作用，姜学诗在他的著作“建筑结构施工图设计文件审查常见问题分析”一书的5.1.9问题中提出：为了简化边框架梁的协调扭转的设计方法，建议采用零刚度设计方法，即托墙基础边梁，取托墙基础次梁作用处，扭转为零，即不考虑扭转对其承载力的影响，但为了控制扭转效应引起的托墙基础主梁的斜裂缝不致过宽，在构造上按下列方法配置受扭钢筋：
5.2.1 对箍筋：不宜小于《混凝土规范》第10.2 .12条的受扭箍筋最小配筋率的要求，即
箍筋的间距S 不宜大于0.75b ，此处b 按《混凝土规范》第7.6.1条的规定取用。
5.2.2 对纵筋：不宜小于《混凝土规范》第10.2.5条式（10.2.5）中，取扭剪比T/(Vb)=2时的受扭纵筋最小配筋率的要求，即
式中b ——受剪截面的宽度，按《混凝土规范》第7.6.1条的规定取值。式（5.2-1）是在我国国内对纯受扭构件实验研究的基础上，相当于开裂扭矩时进行理论推导和简化计算确定的接近纯扭时的箍筋最小配筋率；在式（5.2-2）中取T ／(Vb)=2，相当于纯扭构件开裂扭矩时纵向受力钢筋的最小配筋率。因此，采用上述对受扭构件的构造配筋是符合零刚度法设计要求的。
上述零刚度法（构造钢筋设计法），对一般情况下协调扭转均可使用。但对一些较特殊的情况，如当受扭构件截面高宽比h/b较大时（例如h/b＞6），在截面高度一侧可能会出现过宽的斜裂缝；或是在构件的有效长度内（例如边榀框架梁在靠近柱边处）有较大的扭转荷载作用时，将会在该区段四侧发生较大的扭转斜裂缝等。因此，对这些情况应进行专门的分析，确定配筋。
5.3 对托墙基础次梁与托墙基础边梁相交的端部负弯矩为零处配筋的处理：当按零刚度设计法取托墙基础次梁梁端的负弯矩等于零计算时，其扭转效应仍然存在。因此，为了控制因扭转效应使托墙基础次梁顶端发生过宽的裂缝，应配置必要的负弯矩纵向受拉构造钢筋。具体要求是：
5.3.1 托墙基础次梁与托墙基础边梁相交顶部处纵向受拉钢筋截面面积不应小于其负弯矩等于托墙基础边梁总裂开扭矩时，按受弯计算所得的受拉钢筋截面面积。托墙基础梁边梁总开裂扭矩可取Tct=0.7ft W t ,W t 为受扭构件截面的受扭截面塑性抵抗矩，对矩形截面梁
。其开裂总扭矩与结构布置情况有关，当托墙基础次梁与一根框架次梁相交
时，其总开裂扭矩等于2T cr ；当托墙基础边梁与两根托墙基础次梁相交时，其总开裂扭矩等
于T cr 。
5.3.2 托墙基础次梁与托墙基础边梁相交顶部处的纵向受拉钢筋截面面积不应小于受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋率所需的钢筋截面面积，也不应小于托墙基础次梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4。
托墙基础次梁在实际配筋时，应取以上二者较大值。
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托墙基础次梁和托墙基础边梁相交顶部处配置的纵向受拉钢筋满足上述两条要求时，可以认为托墙基础次梁和托墙基础边梁体系处于相互协调的工作状态。
5.4 托墙基础次梁和托墙基础边梁的连接构造非常重要，一旦弯剪裂缝发展到托墙基础次梁的受压区，这些裂缝之间的斜压杆将强烈地压框架次梁底部的纵向钢筋。托墙基础边梁跨中承受正弯矩，它的侧向拉力进一步削弱了连接的接头，见图二。因此，除了在托墙基础边梁的接头处配置足够的附加横向箍筋，将托墙基础次梁的支座反力全部传到托墙基础边梁的受压区外，同时在接头区还必须加密配置托墙基础次梁的箍筋，以抵抗托墙基础次梁斜裂缝间混凝土斜压杆施加在纵向钢筋上的压力。
5.5 托墙基础框架次梁和托墙基础边梁的连接处，托墙基础次梁的负弯矩钢筋在托墙基础边梁内的锚固长度为l as =15d（d 为纵向受力钢筋直径的较大值）。此处，l a 为《钢筋混凝土规范》第9.3.1条规定的受拉钢筋的锚固长度。
主要参考资料
[1]砌体结构设计规范GB50003-2001.
[2]建筑结构施工图设计文件审查常见问题分析姜学诗 编著.
[3]建筑工程勘察设计常见问题分析贵州省勘察设计协会主编.
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