建筑嵌固部位在設(shè)計(jì)中的選取

摘 要：在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)，特別是高層、多層建筑實(shí)施結(jié)構(gòu)分析時(shí)，首先必須考慮到結(jié)構(gòu)嵌固的部位。但在實(shí)際工程中，建筑結(jié)構(gòu)的嵌固部位選擇受到多方面因素的影響，如地下室、建筑的層數(shù)等，故如何根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況科學(xué)確定其嵌固部位就成了建筑結(jié)構(gòu)在建設(shè)前期需重點(diǎn)結(jié)算并分析的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力分配，與結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。為此，文章從分析嵌固部位概念入手，對(duì)不同建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端的選擇原則進(jìn)行分析，并總結(jié)嵌固端在設(shè)計(jì)中應(yīng)用注意的相關(guān)事項(xiàng)，從而為具體工程的開展提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；嵌固部位；設(shè)計(jì)技術(shù)

當(dāng)前，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代人生活水平的逐步提升，多層，尤其是高層建筑已經(jīng)遍布于城市的各角落，成為了衡量一個(gè)城市的城市化發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。而為迎合埋深與使用功能的需求，大多數(shù)的建筑均帶有地下室，且其層數(shù)也呈現(xiàn)出逐漸增多的趨勢，為此，有效確定該類建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端，顯得異常重要。

1 嵌固端概念分析

嵌固端被認(rèn)為是對(duì)高層或是多層建筑的結(jié)構(gòu)實(shí)施有效計(jì)算分析下的一個(gè)假定，在很大程度上影響到結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型同結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)間的迎合程度，與結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力與以及結(jié)構(gòu)的側(cè)移等眾多計(jì)算結(jié)果的有效性。一般來說，嵌固端，指的就是除了承受軸力、剪力與彎矩之外，結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)、水平位移與豎向位移以及位移交都是0的一個(gè)部位，而嵌固端的確定，就是通過對(duì)剛度與承載力進(jìn)行合理調(diào)整后致使塑性鉸出現(xiàn)在預(yù)期部位，并使之可承受上部結(jié)構(gòu)授之于其的極限彎矩、相應(yīng)軸力以及塑性鉸出現(xiàn)時(shí)的最大剪力。因此，可以說，一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中，其嵌固端的確定與處理在很大程度上影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的變形與受力情況，只有科學(xué)、合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端，才能最大限度確保該建筑結(jié)構(gòu)的可靠性。

比如對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，倘若將地下室的頂層看成是其上部結(jié)構(gòu)嵌固端，那么，地下一層抗震等級(jí)就需按照上部結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)來設(shè)定，而地下一層以下的結(jié)構(gòu)，其抗震等級(jí)的確定一般需根據(jù)實(shí)際情況而定，多為三級(jí)或是四級(jí)。一般在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，其剪力墻的結(jié)構(gòu)底部強(qiáng)化部位高度一般是底部兩層與墻肢總高的1/8的最大值（這里的“底部兩層”就是指嵌固端之上的兩層，并不是從基礎(chǔ)開始的兩層），而且對(duì)于墻厚、配筋與底部強(qiáng)化部位墻厚的確定，一般一、二級(jí)不可低于200且不可超多建筑層高的1/16，而三、四級(jí)的則需大于160，且需超過層高的1/20，同時(shí)，一、二、三抗震墻的橫向與豎向分布鋼筋的最小配筋率均需大于0.25%，而四級(jí)的抗震墻則需大于0.2%。以上數(shù)據(jù)，可明顯的看出建筑嵌固端的確定，對(duì)整個(gè)工程的配筋、墻厚與工程造價(jià)均有著較大的影響，故在具體設(shè)計(jì)中，必須引起設(shè)計(jì)人員的高度重視。

2 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的嵌固部位相關(guān)原則分析

2.1 無地下室

2.1.1 對(duì)于沒有地下室的建筑結(jié)構(gòu)，倘若其基礎(chǔ)埋深比較淺，就可將其基礎(chǔ)頂部看成是其上部結(jié)構(gòu)嵌固端，倘若基礎(chǔ)埋深比較深，比如砌體結(jié)構(gòu)或是多層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)，若地面有大約200～300mm厚的混凝土剛性地面的時(shí)候，就可將室外地面下500mm位置定建筑上部結(jié)構(gòu)嵌固部部位；

2.1.2 倘若上部結(jié)構(gòu)屬于剛度輕柔型的框架結(jié)構(gòu)，則可選用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，因?yàn)楫?dāng)基礎(chǔ)埋深比較深的時(shí)候，拉梁是不能作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的，一般來說，拉梁雖然可使柱子計(jì)算長度發(fā)生改變，使得柱子配筋變得更加經(jīng)濟(jì)合理，但由于拉梁本身有著較小剛度，加之無法準(zhǔn)確控制回填土目的，故無法形成嵌固端；

2.1.3 倘若建筑結(jié)構(gòu)按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》來設(shè)計(jì)一個(gè)高杯口基礎(chǔ)且符合了高杯口基礎(chǔ)壁厚要求，則可直接將高杯口基礎(chǔ)頂面當(dāng)作結(jié)構(gòu)的嵌固端。

2.2 有地下室

2.2.1 倘若建筑結(jié)構(gòu)本身就有地下室，就可將地下室作為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端，但也需確保地下室抗側(cè)移的剛度需>上部結(jié)構(gòu)首層的2倍，并且在構(gòu)造過程中采取相應(yīng)控制措施，比如將地下室頂板厚度控制在160mm以上。

2.2.2 地下室的頂板標(biāo)高同室外地坪間的高度差不能過大，比如在只有半層地下室的情況下，其首層的樓面是不可以將其看作是結(jié)構(gòu)嵌固端的，除非其兩者間的高度差在1～3級(jí)臺(tái)階之內(nèi)，方可考慮，且不一定完全有效。

2.2.3 地下室的頂板結(jié)構(gòu)必須是梁板體系，不可將其設(shè)計(jì)成無梁的樓蓋，而且在該層的樓面上不能留有大孔洞，且樓板必須有一定厚度，而樓面框架梁抗彎的剛度也必須足夠大；同時(shí)，在地下室中，其側(cè)壁必須有著較好的側(cè)限，也就是說需同“地球”間接壤良好，若地下室的頂板無法滿足上述這些條件，是不可以將其作為結(jié)構(gòu)嵌固端的。

3 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的嵌固部位設(shè)計(jì)中的相關(guān)技術(shù)分析

3.1 單層地下室

倘若一棟高層建筑僅僅設(shè)置了一層地下室，而且底板選用的是天然的地基筏板基礎(chǔ)或者是樁一筏基礎(chǔ)的時(shí)候，一般將基礎(chǔ)底板看作是其整個(gè)結(jié)構(gòu)前嵌固端，而不是所謂的“地下室頂板”，因?yàn)檫@樣更加有利于發(fā)揮出基礎(chǔ)底板的“無限”剛度，便于地下室頂板結(jié)構(gòu)的靈活選擇，即使采用了無梁樓蓋作為地下室的頂板，或是在頂板留有大孔洞，也不會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的有效性與準(zhǔn)確性。同時(shí)，由于相關(guān)建筑要求地下一層抗震等級(jí)需同上部結(jié)構(gòu)等同，即使是把基礎(chǔ)底板看作其嵌固部位，也不會(huì)影響到地下室結(jié)構(gòu)的總體造價(jià)，相反的，反而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。此外，在單層地下室建筑結(jié)構(gòu)中，即使其底板屬于樁基礎(chǔ)的一般梁板結(jié)構(gòu)，還是會(huì)將其地下室底板看成是結(jié)構(gòu)嵌固端，而假如地下室屬于一個(gè)抗力級(jí)別比較高的防空地下室，那么，其頂板必然具備了一定剛度，故就其頂板當(dāng)作建筑結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)嵌固端。

3.2 多層地下室

關(guān)于有著多層地下室的高層建筑，其上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的確定，一般是由該結(jié)構(gòu)地下室整體結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度比決定的。比如，在地下室的第一層頂板上有一個(gè)較大的孔洞，很明顯，它是不可能作為嵌固端的，而這時(shí)就可通過依次驗(yàn)算地下室第二層（K-2）與以下各層的側(cè)向剛度（K-n）以及上部結(jié)構(gòu)中第一層側(cè)向的剛度（K1），并進(jìn)行相互間的比較，倘若K-n>K1的時(shí)候，就可把第n層地下室的頂板看成是建筑上部結(jié)構(gòu)嵌固端。

3.3 大底盤的多塔樓

一般來說，大底盤的多塔樓多數(shù)都是商住樓，而因居住房與商用房在性質(zhì)方面存在一定差異，對(duì)柱網(wǎng)也有不同要求，因此，一般都需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。倘若該大底盤建筑的商用部分樓層較少，只有1～2層，而且其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置在大底盤屋頂標(biāo)高位置的時(shí)候，就可將大底盤屋頂位置作為整個(gè)塔樓嵌固端（初步假定）。而這樣設(shè)計(jì)的原因主要是因?yàn)椋?/p>

3.3.1 一般情況下，大底盤樓層面積均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于塔樓投影的面積，加之整個(gè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層在大底盤屋頂，所以該大底盤樓層平面的剛度必然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過塔樓樓層的剛度。

3.3.2 由于在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的上部一般都是剪力墻、異形柱框架或是部分的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，故這時(shí)為了保證轉(zhuǎn)換層中上下兩部位間側(cè)向剛度的相似，在大底盤的部分位置必然會(huì)相對(duì)增厚原位剪力墻或是增添新剪力墻，這樣一來，整個(gè)塔樓下部的大底盤部分結(jié)構(gòu)也就具備了足夠側(cè)向剛度，進(jìn)而滿足了作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的條件。

比如一棟高層建筑，地上有27層，每層的層高是3m，地下則有2層，其中，下一層是設(shè)備夾層，高為2.4m，下二層是大底盤的地下車車庫，而該棟建筑的主樓范圍內(nèi)的層高有3.4m，范圍外則有4.6m，同時(shí)，基層～2層的墻厚有300mm，而3～21層的墻厚有250mm，22層～頂層的墻厚有200mm，而且建筑設(shè)備夾層與地下室的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，而1～6層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)則為C35，7～頂層的則為C30，且房屋的總高度超過80m，剪力墻的抗震等級(jí)達(dá)到了一級(jí)。對(duì)于這棟建筑，圖1是其標(biāo)準(zhǔn)層的平面圖，圖2是其地下室的嵌固位置圖。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層的平面圖

圖2 地下室的嵌固位置圖

4 結(jié)語

總之，在對(duì)多層，高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不論是將哪個(gè)位置作為其結(jié)構(gòu)嵌固位置，都需通過嚴(yán)密的計(jì)算，而為了確保計(jì)算結(jié)構(gòu)同結(jié)構(gòu)具體情況將的吻合，輸入正確參數(shù)來計(jì)算很有必要，特別是結(jié)構(gòu)嵌固位置選擇。為此，設(shè)計(jì)人員必須高度重度建筑嵌固位置的選擇，并通過科學(xué)計(jì)算與比較，以確定最佳嵌固端。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉忠.高層建筑嵌固部位在設(shè)計(jì)中的選取[J].低溫建筑技術(shù)，2012， 34（7）.

[2] 周慶杰，韓芳.高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固部位的選取[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，28（2）.

[3] 王玉松，吳映棟.淺述高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤地下室的設(shè)計(jì)[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陸麗莉.關(guān)于上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（17）.

作者簡介：陳紅（1964.11- ），女，山東濟(jì)寧人，大專，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與管理。

3.3 大底盤的多塔樓

一般來說，大底盤的多塔樓多數(shù)都是商住樓，而因居住房與商用房在性質(zhì)方面存在一定差異，對(duì)柱網(wǎng)也有不同要求，因此，一般都需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。倘若該大底盤建筑的商用部分樓層較少，只有1～2層，而且其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置在大底盤屋頂標(biāo)高位置的時(shí)候，就可將大底盤屋頂位置作為整個(gè)塔樓嵌固端（初步假定）。而這樣設(shè)計(jì)的原因主要是因?yàn)椋?/p>

3.3.1 一般情況下，大底盤樓層面積均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于塔樓投影的面積，加之整個(gè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層在大底盤屋頂，所以該大底盤樓層平面的剛度必然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過塔樓樓層的剛度。

3.3.2 由于在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的上部一般都是剪力墻、異形柱框架或是部分的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，故這時(shí)為了保證轉(zhuǎn)換層中上下兩部位間側(cè)向剛度的相似，在大底盤的部分位置必然會(huì)相對(duì)增厚原位剪力墻或是增添新剪力墻，這樣一來，整個(gè)塔樓下部的大底盤部分結(jié)構(gòu)也就具備了足夠側(cè)向剛度，進(jìn)而滿足了作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的條件。

比如一棟高層建筑，地上有27層，每層的層高是3m，地下則有2層，其中，下一層是設(shè)備夾層，高為2.4m，下二層是大底盤的地下車車庫，而該棟建筑的主樓范圍內(nèi)的層高有3.4m，范圍外則有4.6m，同時(shí)，基層～2層的墻厚有300mm，而3～21層的墻厚有250mm，22層～頂層的墻厚有200mm，而且建筑設(shè)備夾層與地下室的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，而1～6層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)則為C35，7～頂層的則為C30，且房屋的總高度超過80m，剪力墻的抗震等級(jí)達(dá)到了一級(jí)。對(duì)于這棟建筑，圖1是其標(biāo)準(zhǔn)層的平面圖，圖2是其地下室的嵌固位置圖。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層的平面圖

圖2 地下室的嵌固位置圖

4 結(jié)語

總之，在對(duì)多層，高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不論是將哪個(gè)位置作為其結(jié)構(gòu)嵌固位置，都需通過嚴(yán)密的計(jì)算，而為了確保計(jì)算結(jié)構(gòu)同結(jié)構(gòu)具體情況將的吻合，輸入正確參數(shù)來計(jì)算很有必要，特別是結(jié)構(gòu)嵌固位置選擇。為此，設(shè)計(jì)人員必須高度重度建筑嵌固位置的選擇，并通過科學(xué)計(jì)算與比較，以確定最佳嵌固端。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉忠.高層建筑嵌固部位在設(shè)計(jì)中的選取[J].低溫建筑技術(shù)，2012， 34（7）.

[2] 周慶杰，韓芳.高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固部位的選取[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，28（2）.

[3] 王玉松，吳映棟.淺述高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤地下室的設(shè)計(jì)[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陸麗莉.關(guān)于上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（17）.

作者簡介：陳紅（1964.11- ），女，山東濟(jì)寧人，大專，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與管理。

3.3 大底盤的多塔樓

一般來說，大底盤的多塔樓多數(shù)都是商住樓，而因居住房與商用房在性質(zhì)方面存在一定差異，對(duì)柱網(wǎng)也有不同要求，因此，一般都需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。倘若該大底盤建筑的商用部分樓層較少，只有1～2層，而且其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置在大底盤屋頂標(biāo)高位置的時(shí)候，就可將大底盤屋頂位置作為整個(gè)塔樓嵌固端（初步假定）。而這樣設(shè)計(jì)的原因主要是因?yàn)椋?/p>

3.3.1 一般情況下，大底盤樓層面積均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于塔樓投影的面積，加之整個(gè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層在大底盤屋頂，所以該大底盤樓層平面的剛度必然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過塔樓樓層的剛度。

3.3.2 由于在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的上部一般都是剪力墻、異形柱框架或是部分的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，故這時(shí)為了保證轉(zhuǎn)換層中上下兩部位間側(cè)向剛度的相似，在大底盤的部分位置必然會(huì)相對(duì)增厚原位剪力墻或是增添新剪力墻，這樣一來，整個(gè)塔樓下部的大底盤部分結(jié)構(gòu)也就具備了足夠側(cè)向剛度，進(jìn)而滿足了作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的條件。

比如一棟高層建筑，地上有27層，每層的層高是3m，地下則有2層，其中，下一層是設(shè)備夾層，高為2.4m，下二層是大底盤的地下車車庫，而該棟建筑的主樓范圍內(nèi)的層高有3.4m，范圍外則有4.6m，同時(shí)，基層～2層的墻厚有300mm，而3～21層的墻厚有250mm，22層～頂層的墻厚有200mm，而且建筑設(shè)備夾層與地下室的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，而1～6層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)則為C35，7～頂層的則為C30，且房屋的總高度超過80m，剪力墻的抗震等級(jí)達(dá)到了一級(jí)。對(duì)于這棟建筑，圖1是其標(biāo)準(zhǔn)層的平面圖，圖2是其地下室的嵌固位置圖。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層的平面圖

圖2 地下室的嵌固位置圖

4 結(jié)語

總之，在對(duì)多層，高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不論是將哪個(gè)位置作為其結(jié)構(gòu)嵌固位置，都需通過嚴(yán)密的計(jì)算，而為了確保計(jì)算結(jié)構(gòu)同結(jié)構(gòu)具體情況將的吻合，輸入正確參數(shù)來計(jì)算很有必要，特別是結(jié)構(gòu)嵌固位置選擇。為此，設(shè)計(jì)人員必須高度重度建筑嵌固位置的選擇，并通過科學(xué)計(jì)算與比較，以確定最佳嵌固端。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉忠.高層建筑嵌固部位在設(shè)計(jì)中的選取[J].低溫建筑技術(shù)，2012， 34（7）.

[2] 周慶杰，韓芳.高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固部位的選取[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，28（2）.

[3] 王玉松，吳映棟.淺述高層建筑結(jié)構(gòu)大底盤地下室的設(shè)計(jì)[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陸麗莉.關(guān)于上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（17）.

作者簡介：陳紅（1964.11- ），女，山東濟(jì)寧人，大專，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與管理。