高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)計相關(guān)問題的研究

韓事成　朱立冬

摘 要：地下室現(xiàn)今越來越多的出現(xiàn)在高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，對于地下室而言，嵌固端位置的選取至關(guān)重要。因此，對于嵌固端相關(guān)性研究被日益重視起來。本文將從經(jīng)濟性角度去進行相關(guān)研究，并且分析改變地下室層高與混凝土強度等級對嵌固端的影響結(jié)果。

關(guān)鍵詞：高層建筑；嵌固端；地下室；層高

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.079

1 高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取

高層建筑結(jié)構(gòu)中，所謂的嵌固端就是平常說的固定端，不允許構(gòu)件在此部位有任何位移。這里的位移在結(jié)構(gòu)力學(xué)中是指平面x、y兩個方向的位移和圍繞此支座的轉(zhuǎn)角；而對應(yīng)的簡支端（邊）則允許有轉(zhuǎn)角，但是不能有x、y方向的位移。因此對于高層建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端，合理選取其位置是至關(guān)重要的。圍繞國內(nèi)外研究人員對于嵌固端相關(guān)性的研究成果，本文將從一個新的角度即經(jīng)濟性的方向去研究分析，并且從改變地下室層高與混凝土強度等級的方向去研究對于嵌固端的影響。

國家現(xiàn)行各種規(guī)范對于地下室嵌固端進行了相關(guān)的規(guī)定與要求，這對高層建筑的地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計起到了規(guī)范與指導(dǎo)作用。國家規(guī)范的規(guī)定如下：

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）中第5.3.7條高層結(jié)構(gòu)整體計算中，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛榍豆潭说臅r候，地下一層與上一層的側(cè)向剛度之比不宜小于2。

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2010）中第6.1.14條：

地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大的洞口；地下室在地上結(jié)構(gòu)相關(guān)范圍的頂板應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，相關(guān)范圍以外的地下室頂板宜采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)；樓板厚度不宜小于180mm，混凝土的強度等級不宜小于C30，應(yīng)該采用雙層雙向配筋，而且每層的每個方向的配筋率不宜小于0.25%。

2 地下室嵌固端相關(guān)經(jīng)濟性分析

當(dāng)采取多塔結(jié)構(gòu)，對于高層建筑結(jié)構(gòu)中的單層地下室，若改變地下室嵌固端位置則相對于頂板而言則會產(chǎn)生不同的影響。根據(jù)第一章相關(guān)規(guī)范介紹就是嵌固端選取為地下室頂板處時的構(gòu)造要求。當(dāng)嵌固端選取在地下室地板時，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）中第10.6.2條規(guī)定多塔結(jié)構(gòu)以及體型收進、懸挑結(jié)構(gòu)，豎向體型突變部位的樓板宜加強，樓板厚度不宜小于150mm，宜雙層雙向配筋，每層每方向鋼筋網(wǎng)的配筋率不宜小于0.25%。體型突變部位上、下層結(jié)構(gòu)的樓板也應(yīng)加強構(gòu)造措施。并借鑒《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2010）第14.3.2條。

從上述構(gòu)造要求來看，改變嵌固端位置后，頂板處的構(gòu)造發(fā)生改變。當(dāng)嵌固端選取在底板時，頂板處的構(gòu)造相對于嵌固端在頂板處時要適當(dāng)降低。其中，頂板板厚相對降低，同時為了不用滿足側(cè)向剛度這個指標(biāo)，我們就可以不用調(diào)整地下室部分的相關(guān)混凝土構(gòu)件去滿足要求。因此，就頂板處所受到的荷載情況與配筋情況分析，我們可以得到當(dāng)?shù)叵率仪豆潭诉x取在地下室底板時較與設(shè)置在地下室頂板處比較為經(jīng)濟合理。

3 地下室層高改變后對于嵌固端的相關(guān)影響

在現(xiàn)今的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相關(guān)設(shè)計人員在設(shè)置地下室頂板為地下嵌固端位置時，為了滿足國家規(guī)范對于嵌固端的相關(guān)要求，特別是我們必須滿足側(cè)向剛度這個十分重要的指標(biāo)。為了達到側(cè)向剛度的相關(guān)要求，設(shè)計人員都會在地下室設(shè)計時采用各種措施去調(diào)整模型（加大鋼筋混凝土構(gòu)件的尺寸、厚度，或者加大剪力墻數(shù)量、厚度）。因此，從這些情況出發(fā)，本章將考慮在地下室嵌固端選取為地下室頂板時的前提之下，分析改變地下室層高對于側(cè)向剛度的相關(guān)影響結(jié)果，從較經(jīng)濟、方便的角度去考慮可以很好改變側(cè)向剛度的影響因素。

本章希望通過建立模型去分析效果，模型大致為建立PKPM模型，通過設(shè)置地下室層高為5.000m與4.500m這兩種不同情況去計算分析。通過相關(guān)研究分析，模型建立計算之后，我們得知改變地下室層高后對于側(cè)向剛度的影響較大。地下室層高減小后，地下室與地下室以上一層的側(cè)向剛度比值增大。

4 地下室混凝土強度等級改變后對于嵌固端的相關(guān)影響

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，設(shè)計嵌固端有關(guān)側(cè)向剛度的問題時，設(shè)計人員有時可能會覺得加大混凝土強度等級會造成地下室所在層的剛度增大。因此，就認為可以滿足國家規(guī)范對于側(cè)向剛度比的相關(guān)要求。本章將從加強地下室所在層混凝土強度等級是否對嵌固端的側(cè)向剛度產(chǎn)生影響的角度出發(fā)，通過設(shè)計與建立模型，利用軟件PKPM去計算分析改變了混凝強度等級后對于側(cè)向剛度的相關(guān)影響。

我們利用起軟件PKPM建立起一個單層地下室模型，變化就在改變了計算時的混凝土強度等級。本章的模型中，地下室所在層塔樓部分的各種構(gòu)件所采用的混凝土強度等級為C40，模型建立時改變混凝土強度等級為C45。

結(jié)合本節(jié)對于側(cè)向剛度比的相關(guān)計算結(jié)果對比，我們可以觀察到改變地下室所在層混凝土強度等級改變后對于側(cè)向剛度這個指標(biāo)的影響，相對來說影響甚微。

5 結(jié)語

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須注意嵌固端的選取，這樣才可以更真實、準(zhǔn)確的得出工程的計算結(jié)果。同時，我們也必須從嵌固端相關(guān)影響因素與經(jīng)濟性出發(fā)來更好的選取嵌固端位置。我們也同樣得知了通過改變地下室層高與地下室混凝土強度等級的作用和效果。因此，對于以后嵌固端的側(cè)向剛度問題，我們有了其他的有效措施去調(diào)整。

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