淺析高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取

程其芬+周喬恒+程海艷

【摘 要】本文根據(jù)規(guī)范給出的地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端的條件分析探討了一般高層建筑嵌固端部位的選取，另簡(jiǎn)單分析了工程實(shí)際中碰到的與嵌固端相關(guān)問(wèn)題的處理，希望能作為設(shè)計(jì)的參考，也引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的重視。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；地下室頂板；嵌固端；嵌固

On the high-rise building structures embedded solid end selection

Cheng Qi-fen1,Zhou Qiao-heng2,Cheng Hai-yan1

(1.Three Gorges University Institute of Architectural Design Yichang Hubei 443002；

2.Longgang District Safety Production Technology Center Shenzhen Guangdong 518172)

【Abstract】In this paper, as a structural analysis of embedded solid end conditions according to the specifications given in the basement roof discusses selected general embedded solid-side high-rise building site, and the other a simple analysis of the actual project encountered problems associated with fixed end embedded processing, hoping as a design reference, but also pay attention to structural designers.

【Key words】High-rise buildings;Basement roof;Embedded solid end;Embedded solid

1. 引言

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)嵌固端所取的位置是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)考慮的問(wèn)題。建筑能否嵌固于地下室頂板是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要假定，它關(guān)系到結(jié)構(gòu)分析的真實(shí)性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟(jì)性。而不同的工程嵌固端的選取卻面臨著很多不同情況，給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了不少的困難，如：無(wú)地下室但基礎(chǔ)埋深較大；設(shè)有地下室但其層數(shù)是多層；地下室三面擋土，一面臨空；以及基礎(chǔ)形式不同等。因此有必要對(duì)結(jié)構(gòu)嵌固端的選取作一個(gè)分析探討。

2. 規(guī)范規(guī)定地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端的條件

（1）根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.14條，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，應(yīng)符合下列要求：結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度，不宜大于相關(guān)范圍地下一層側(cè)向剛度的0.5倍；地下室周邊宜有與其頂板相連的抗震墻。且結(jié)構(gòu)形式、板厚、配筋、混凝土等級(jí)作了相應(yīng)的構(gòu)造要求，對(duì)嵌固部位以下的抗震等級(jí)也作了要求。

（2）根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第5.3.7條給出了嵌固部位的剛度要求：高層建筑結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第12.2.1條規(guī)定：高層建筑地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：1 地下室頂板應(yīng)避免開(kāi)設(shè)大洞口，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合本規(guī)程第3.2.2條的規(guī)定，樓蓋設(shè)計(jì)應(yīng)符合本規(guī)程第3.6.3條的規(guī)定；2 地下一層與相鄰上層的側(cè)向剛度比應(yīng)符合本規(guī)程第5.3.7條的規(guī)定。

3. 一般高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取

3.1 當(dāng)設(shè)有地下室時(shí)，地下室頂板作嵌固端的條件：

（1）地下室側(cè)壁要有良好的側(cè)限，即必須全埋地下室，半地下室頂板是不能成為結(jié)構(gòu)嵌固端的。半地下室則要注意結(jié)構(gòu)的均勻性，合理處理與擋土墻的關(guān)系，減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

（2）地下室頂板板面不宜大開(kāi)洞、板面標(biāo)高高差不能太大，樓面框架梁的抗彎剛度要足夠大，樓板也要有相當(dāng)厚度，不能影響水平力的傳遞。當(dāng)高差大于梁高時(shí)，可采取增加豎向加腋或斜撐或其它處理措施。

（3）地下室頂板結(jié)構(gòu)應(yīng)為現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)(即不能是無(wú)梁樓蓋)。應(yīng)正確分析當(dāng)設(shè)有多層地下室時(shí)，可選用哪一層地下室頂板作為嵌固端，正確布置結(jié)構(gòu)體系。

3.2 不設(shè)地下室時(shí)的，嵌固端一般選在基礎(chǔ)或地面： 高層建筑不設(shè)地下室通常是針對(duì)層數(shù)有限（一般不超過(guò)12層）的小高層，或其基礎(chǔ)持力層較淺的情況，但從抗震角度考慮是不提倡的。

（1）不管是采用天然地基基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，都是以基礎(chǔ)(承臺(tái))面作為結(jié)構(gòu)嵌固端，且必須在該標(biāo)高處的縱橫方向設(shè)置剛度較大的基礎(chǔ)梁加以連結(jié)，一般首層層高宜從基礎(chǔ)面算起，也可適當(dāng)考慮土的約束作用，稍作折減。

（2）若基礎(chǔ)(承臺(tái))面標(biāo)高與首層標(biāo)高有一定距離未設(shè)基礎(chǔ)梁連結(jié)或其剛度過(guò)小，則地面標(biāo)高處應(yīng)設(shè)有剛性地面來(lái)作為結(jié)構(gòu)嵌固端，首層層高可從地面層算起。

4. 工程實(shí)際中碰到的與嵌固端相關(guān)的問(wèn)題

4.1 對(duì)應(yīng)單棟高層建筑不外擴(kuò)的地下室。 當(dāng)高層建筑僅設(shè)單層地下室且底板采用天然地基筏板基礎(chǔ)或樁一筏基礎(chǔ)時(shí)，通常也可選擇基礎(chǔ)底板而非首層作為結(jié)構(gòu)嵌固端，這有利于充分利用其基礎(chǔ)的“無(wú)限”剛度，且即使是首層樓面留有大孔洞，樓板面高差較大，或選用無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上都是可行的。此外，規(guī)范規(guī)定地下負(fù)一層的抗震等級(jí)與上部結(jié)構(gòu)須一致，以基礎(chǔ)作為嵌固端可能會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。但當(dāng)?shù)叵率易鳛榭贡?jí)別較高的防空地下室時(shí)，其頂板通常具有作為結(jié)構(gòu)嵌固端的剛度，此時(shí)經(jīng)濟(jì)性考慮可取地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。

4.2 對(duì)應(yīng)單棟高層建筑外擴(kuò)的地下室。

（1）高層建筑在地下室頂板上的投影面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1時(shí)，說(shuō)明地下室側(cè)限遠(yuǎn)離塔樓，塔樓發(fā)生的側(cè)向位移可能會(huì)引起首層樓面的變形，計(jì)算變形很小，對(duì)上部結(jié)構(gòu)也會(huì)造成很大的影響，故在計(jì)算地下室結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度時(shí)，規(guī)范中規(guī)定了相關(guān)部位：地上結(jié)構(gòu)外擴(kuò)不超過(guò)三跨的地下室范圍。實(shí)際工程根據(jù)相關(guān)部位計(jì)算可能不能滿足嵌固條件的剛度比要求，此時(shí)可在相關(guān)范圍內(nèi)增設(shè)剪力墻以滿足嵌固條件。

（2）特別是大底盤與塔樓偏置時(shí)，地下室兩側(cè)外墻離塔樓較近，因外墻側(cè)向剛度大，地下室頂板可能可滿足嵌固的條件；但地下室結(jié)構(gòu)在上部結(jié)構(gòu)周圍的剛度中心與質(zhì)量偏心偏離較大，會(huì)引起較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)不利。此時(shí)也應(yīng)在地下室相關(guān)范圍內(nèi)增設(shè)剪力墻，以減小扭轉(zhuǎn)影響。

4.3 大底盤多塔樓。 大底盤多塔樓大多為大片居住建筑組團(tuán)，底下設(shè)置大型商業(yè)或作為地下停車庫(kù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，能不轉(zhuǎn)換盡量不轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確判斷地下室頂板能否作為結(jié)構(gòu)的嵌固端，合理設(shè)縫斷開(kāi)成簡(jiǎn)單獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，提高結(jié)構(gòu)布置的經(jīng)濟(jì)性。

5. 結(jié)束語(yǔ)（1）總之，要成為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，其下部結(jié)構(gòu)必須具有足夠的剛度以保證柱根之間不產(chǎn)生相對(duì)位移，且能承受或平衡柱根彎矩。正是規(guī)范中規(guī)定“當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的二倍”的觀點(diǎn)。

（2）在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，關(guān)于結(jié)構(gòu)嵌固端的選取，目前的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序都能獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，但計(jì)算結(jié)果一定要較真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)需輸入正確的參數(shù)，不同的嵌固端可能對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的影響也相當(dāng)大，應(yīng)準(zhǔn)確分析結(jié)構(gòu)嵌固端的選取，且在嵌固端確定后設(shè)計(jì)中應(yīng)采取相應(yīng)構(gòu)造措施保證其成為真正的嵌固端，這些都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該引起足夠重視的。本文僅粗略的分析了一般嵌固端的選取，其深度和廣度有待于提高，具體問(wèn)題具體分析，對(duì)嵌固端的選取可能需要更深一步的研究和總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

［1］ JGJ3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］．

［2］ GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］ 吳漢福，戴國(guó)瑩，袁文章．上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的處理［J］．

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