计算模型包含地梁层对首层柱配筋计算结果的影响

钢筋混凝土框架结构整体计算时加入地梁层是许多结构设计人员的习惯做法，即在结构整体建模时将地梁层作为计算模型的第一层，首层柱的基础 H0 段作为计算模型的第一层柱；二层楼面和首层柱建模为计算模型的第二层。这样建模既有地梁的配筋计算结果，同时输出的柱脚内力包含了地梁传来的荷载、可直接用于基础设计，对设计人员的工作提供了极大的便利。
从近期一些汶川震害调查报告反映，部分钢筋混凝土框架结构房屋在 5.12 大地震中因首层柱破坏而倒塌，造成极大的人员伤亡。因此设计人员应吸取汶川震害的经验教训，充分评估上述建模方式对首层柱配筋计算结果的影响，并采取有效措施来消除不利影响，使钢筋混凝土框架结构首层柱具有足够的抗震安全度。
1 加入地梁层对首层柱配筋计算结果的影响
1.1 对内力计算结果的影响
一般情况下， 首层柱的基础 H0 段的长度都比较小，结构整体计算时加入地梁层对内力计算结果的影响比较少。这正是设计人员采用这种建模形式的原因。
1.2 对设计内力调整的影响
为了推迟框架结构底层柱下端截面出现塑性铰，《混凝土结构设计规范》（ GB50010-2002 ，以下简称为《砼规范》）第 11.4.3 条规定对此部位柱的弯矩设计值采用直接乘以增大系数的方法以增大其正截面承载力，一、二、三级抗震等级的增大系数分别为 1.5 、 1.25 和 1.15 。另《砼规范》第 11.4.4 条按强剪弱弯原则确定框架柱的剪力设计值 Vc 时，要采用经调整后的框架柱端弯矩设计值。
结构整体计算时加入地梁层后，如无特殊处理，计算软件将对计算模型的首层柱（实际是首层柱的基础 H0 段）进行内力调整。而实际的首层柱将无法按《砼规范》的要求进行内力调整，其弯矩和剪力的设计值小于规范要求，使配筋计算结果偏于不安全。
1.3 对配筋计算长度 l0 的影响
（ 1 ）如果按《砼规范》第 7.3.11 条第 2 款来确定框架结构各层柱的配筋计算长度 l0 ，结构整体计算时加入地梁层后，实际的首层柱为计算模型的二层柱，计算软件采用的配筋计算长度 l0 比规范要求大，对现浇楼盖由 1.0H 变为 1.25H （ H 对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上，下两层楼盖顶面之间的高度），使配筋计算结果偏于安全。
（ 2 ）如果按《砼规范》第 7.3.11 条第 3 款来确定柱的配筋计算长度 l0 ，由于是以实际的梁柱线刚度按规范公式（ 7.3.11-1 ）和（ 7.3.11-2 ）进行计算，首层柱的配筋计算长度 l0 不受影响。
1.4 总体影响评价
综合上述三方面的分析，第 1.2 的不利影响和第 1.3 的有利影响相抵，框架 结构整体计算时加入地梁层，首层柱的配筋计算结果可能偏于安全，也可能偏于不安全，需要采取适当的措施消除其不利的影响。
2 处理措施
结构设计人员认真阅读所使用的结构分析软件的使用说明，采取以下其中一种处理办法。
（ 1 ） 结构整体计算建两个模型：第一个模型不含地梁层，其计算结果用于设计上部结构构件（包括首层柱）；第二个模型包含地梁层，其计算结果用于设计地梁和基础。
（ 2 ）或者将地梁层定义为地下室，如在总信息中“地下室层数”栏填“ 1 ”。
3 结语
在结构设计普遍使用电脑分析软件的情况下，结构设计人员应熟悉所使用的计算软件的适用范围和力学模型特点，结合具体工程的特点合理选取计算参数。对结构分析软件的计算结果应进行分析判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。