剪力墻結(jié)構(gòu)嵌固點(diǎn)的選取

李富豪，班 敏

（吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院，長(zhǎng)春130016）

0 引言

正確選取高層結(jié)構(gòu)嵌固點(diǎn)，是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算模式中的一個(gè)重要假定，它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性，而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性，以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性。如果嵌固點(diǎn)可以選在地下室頂板處，不僅可以簡(jiǎn)化計(jì)算模型，減少工作量，而且，可以影響結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。嵌固點(diǎn)按在地震作用下的屈服機(jī)制而言，就是預(yù)期塑性鉸出現(xiàn)的部位。嵌固分力學(xué)嵌固和強(qiáng)度嵌固。其中，力學(xué)嵌固是指完全剛性的固定，嵌固點(diǎn)以下剛度無窮大，嵌固點(diǎn)無平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了完全的約束，即所謂的固結(jié)。而強(qiáng)度嵌固是指地下室結(jié)構(gòu)以及室外回填土的剛度達(dá)到限制結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)的能力，且柱的塑性鉸出現(xiàn)在地上一層的下端，而不是出現(xiàn)在梁柱節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的梁上，即強(qiáng)梁弱柱。而地下室是上部結(jié)構(gòu)在地基內(nèi)的延續(xù)，既可為上部結(jié)構(gòu)提供可靠的嵌固，又將上部結(jié)構(gòu)與地下室連接成有機(jī)的整體，有效地降低了建筑物的重心，增加了上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震能力。嵌固點(diǎn)位置的選擇與“土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)”（m值）和樓層的剛度均有關(guān)系，本文將通過剪力墻模型來說明以下幾個(gè)問題：（1）不同m值，即m分別?。?，－2，0及正數(shù)時(shí)對(duì)嵌固點(diǎn)位置選取的影響；（2）m取值在正數(shù)范圍內(nèi)，m值每增加“1”時(shí)，使高層地下室剛度提高的大小。（3）從層間側(cè)向位移角和層間側(cè)向位移兩個(gè)角度分別來說明嵌固點(diǎn)的位置。（4）從層間側(cè)向剛度和層間剪力的比較中進(jìn)一步說明土所提供力的大小，和m值取為不同值時(shí)，計(jì)算結(jié)果所顯示出的不同的含義。

1 工程概況

本模型為長(zhǎng)春地區(qū)工程實(shí)例，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其中，虛線部分為梁布置情況，實(shí)線部分為剪力墻布置情況。長(zhǎng)春地區(qū)地震設(shè)防為7度區(qū)，基本風(fēng)壓為0.65kN／m2，基本雪壓為0.45kN／m2。樓面恒載取為4.5kN／m2，樓面活載取為2.0kN／m2，樓板厚為100mm，梁上均布荷載為6kN／m，本模型共44層（其中地下室2層，地上42層），層高均為2.9m。

圖1 剪力墻結(jié)構(gòu)模型

2 計(jì)算結(jié)果

應(yīng)用PKPM軟件在PMCAD中將對(duì)上面模型（剪力墻結(jié)構(gòu)）進(jìn)行分析，并在軟件SATWE中得出 如下計(jì)算結(jié)果（表1～表4）：

表1 X方向?qū)娱g位移角

表2 Y方向?qū)娱g位移角

表3 X方向側(cè)向剛度

3 結(jié)論

（1）通過表1、表2可知：對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)m值為任何值時(shí)，均無法將嵌固點(diǎn)選在地下室頂板處。m＝30與m＝－1情況相同。

（2）通過表3、表4可知：對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)，m值每增加“1”，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加側(cè)向剛度在同層情況下，得數(shù)基本相同，即所提高剛度與剪切剛度大小成正比，比值為1.39；不同層情況下，相同剪切剛度時(shí)，提高的比例非線性增加，與深度有關(guān)。因此可知，剛度的增加值大小與深度和結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)。

（3）我們也可通過計(jì)算層間位移的方法來說明嵌固點(diǎn)的位置，這里以x向?yàn)槔?，由軟件?jì)算出的地震剪力與側(cè)向抗剪剛度之比可得表5，通過表5可知：當(dāng)m＝－2時(shí)，層間位移在2、3層處（即地下1層頂板處）有位移突變，由此可知，我們應(yīng)當(dāng)在此做主要加固措施，同時(shí)，在相同條件下，此處也是最容易出剪力塑性鉸的地方；而在m取為其他值時(shí)，位移突變基本在1、2層處（即地下2層頂板處），從而在此最容易出剪力塑性鉸。因此，我們可以得出：在m值取為－2時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)嵌固點(diǎn)可以選在地下1層頂板處（與SATWE說明書中的假設(shè)相同）；在m值取為其他時(shí)，地下室頂板處不可以作為嵌固點(diǎn)。

表5 X向?qū)娱g位移（Vx／Kx）

續(xù)表5

（4）從結(jié)果中分別提取結(jié)構(gòu)剪力和側(cè)向剛度值制成表6和表7（這里仍以x向?yàn)槔Ｍㄟ^表6和表7的比較中我們可以看出：在m值取為正數(shù)，由m分別取為0和3時(shí)剪力之差，可知土所承受的力，由此可知，對(duì)剪力墻而言，當(dāng)m值每增長(zhǎng)單位“1”時(shí)，其實(shí)土所提供的力非常少，而其提供力的大小也可在表7中其所提供的剛度大小顯現(xiàn)出來。但在比較m取為－2和取為0時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)：x向側(cè)向剪力相較于m取為0時(shí)減少得少，而x向側(cè)向剛度卻有很大的增加，不成比例。這里，筆者認(rèn)為由于在m取為－2時(shí)，軟件中定義的為地下室2層可以看作為剛體，而結(jié)構(gòu)層間位移角為0，因此，計(jì)算書中在這里所顯現(xiàn)出來的側(cè)向剪力應(yīng)均為圖所提供的剪力，而結(jié)構(gòu)本身所提供的剪力為0。這樣假設(shè)后，與剛度增加仍與正數(shù)部分相同，成正比。

表6 X向側(cè)向剪力

表7 X向側(cè)向剛度

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