對(duì)房屋底層的剛性地面一點(diǎn)思考

敬朝友

摘 要：鑒于剛性地面的術(shù)語(yǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中沒(méi)有清晰準(zhǔn)確的解釋，筆者分析了幾種常用看法，并提出了自己的理解和觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：剛性地面;認(rèn)為;約束;混凝土（砼）

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等的高速發(fā)展，大多數(shù)房屋的底層地面都采用的是剛性地面（或稱之為剛性地坪）。而地面（或地坪）是指房屋底層與土層的交接處，所起的作用是承擔(dān)地面上的荷載作用，并能夠均勻地傳遞給地面以下的土層。按其構(gòu)造組成部分有面層、墊層和基層等等，對(duì)有特殊要求的地面，還根據(jù)需要在面層和墊層間設(shè)置一些附加構(gòu)造層。目前，剛性地面的術(shù)語(yǔ)在多部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中沒(méi)有清晰準(zhǔn)確的解釋，導(dǎo)致大家對(duì)剛性地面有各種各樣的理解和觀點(diǎn)。

現(xiàn)進(jìn)一步對(duì)此進(jìn)行分析：

解釋（1）：剛性地面，顧名思義，指豎向比較堅(jiān)硬、不易改變的地面，是指平面剛度無(wú)限大，有足夠的整體剛度，作用有水平推力時(shí)，橫向壓縮變形很小的地面。根據(jù)該種解釋繼續(xù)分析，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度來(lái)看，對(duì)房心土層壓實(shí)的地面可作為剛性地面，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)構(gòu)造上要求加強(qiáng)柱根部區(qū)域的，而柱根一端區(qū)域內(nèi)的壓實(shí)土層也對(duì)柱的變形有很強(qiáng)的約束，多次震害表明，土層的約束會(huì)使柱產(chǎn)生較大的破壞。我們簡(jiǎn)單地來(lái)考慮，假設(shè)晃動(dòng)一根框架柱，那么地坪下的土層肯定會(huì)起到一定程度的約束作用。如果土層的壓縮模量越大，對(duì)框架柱晃動(dòng)的約束就越大，剛度達(dá)到一定程度，框架柱破壞的部位由底部轉(zhuǎn)移到地坪處，這也是剛性地面加箍筋的原理。從工程施工角度分析，工程上一般認(rèn)為混凝土地面或石材地面等硬質(zhì)地面屬于剛性地面。如石材地面、瀝青混凝土地面及有一定基層厚度的地磚地面等。通?，F(xiàn)澆混凝土地面，會(huì)對(duì)柱的變形產(chǎn)生約束，其他硬質(zhì)地面達(dá)到一定厚度也屬于剛性地面。簡(jiǎn)單判斷只要是做了硬化地面，我們就認(rèn)為是剛性地面的話，是不太妥當(dāng)?shù)?。要想使剛性地面的平面具有剛度無(wú)限大，就要具有一定的厚度要求，那么如何取值呢？由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中沒(méi)有剛性地面不作為底層嵌固端的條文規(guī)定，筆者認(rèn)為可將其視作剛性樓板（指現(xiàn)澆鋼筋混凝土板）來(lái)確定剛性地面厚度取值。

解釋（2）就直接說(shuō)大于100mm的有配筋的地面。如《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 結(jié)構(gòu)》里的規(guī)定是不小于100厚砼面層，可以作為剛性地坪。但這條規(guī)定的明確解釋有所爭(zhēng)議，那么剛性地坪?jiǎn)螁慰紤]面層？難道面層以下的其他構(gòu)造層就完全不考慮了嗎？筆者認(rèn)為這是非常不正確的。

解釋（3）：有些規(guī)范提及了剛性地面的解釋，如關(guān)于《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003頒行后反饋意見(jiàn)及相關(guān)問(wèn)題的處理意見(jiàn)：其中的剛性地坪，按相關(guān)規(guī)范規(guī)定：基礎(chǔ)以上墻體兩側(cè)的回填土應(yīng)分層回填壓實(shí)（回填土和壓實(shí)密度應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范的規(guī)定），在壓實(shí)土層上鋪設(shè)的砼面層厚度不小于150mm，這樣在基礎(chǔ)埋深較深的情況下，設(shè)置剛性地坪能對(duì)埋入地下的墻體，在一定程度上起到側(cè)向嵌固作用。還有如《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中對(duì)底層框架柱的箍筋加密范圍的規(guī)定：“底層柱，柱根不小于柱凈高的1/3;當(dāng)有剛性地面時(shí)，除柱端外尚應(yīng)取剛性地面上下各500mm?！闭鸷Ρ砻?，在此 500mm內(nèi)未對(duì)柱做箍筋加密構(gòu)造措施，會(huì)使框架柱根部發(fā)生剪切破壞。其中剛性地面指抗震設(shè)防意義上的剛性地面，是作為底層嵌固端的，是一個(gè)結(jié)構(gòu)概念，剛性地坪指可以協(xié)調(diào)抗側(cè)力構(gòu)件之間變形的鋼筋混凝土板，地坪板的混凝土施工前應(yīng)先進(jìn)行其下的回填土施工，并確保回填質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。一般情況下，地坪板的板厚不宜小于150mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，板配筋雙層雙向直徑不小于10mm、間距不大于200mm等構(gòu)造要求。如果某個(gè)具體工程的地面是抗震設(shè)防意義上的剛性地面，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)在具體設(shè)計(jì)文件中說(shuō)明。實(shí)際上，某個(gè)地面在地震作用下，受其剛度大小影響，使得框架柱在地面處震害會(huì)加重，這個(gè)地面就是剛性地面;反之某個(gè)地面在地震作用下，不會(huì)加重框架柱在地面處震害的，這個(gè)地面就不是剛性地面。有震害表明，在同一烈度、同一場(chǎng)地條件下，120mm厚的C20混凝土地面，對(duì)300×300mm的柱，就有加重該批柱震害的實(shí)例;也有150mm厚的C20混凝土地面，對(duì)600×900mm的柱，未造成地震震害的實(shí)例。所以在工程抗震設(shè)防實(shí)踐中，剛性地面是一個(gè)與柱剛度相對(duì)的概念，不是一個(gè)絕對(duì)的概念。剛性地面和普通地面的最大不同處在于對(duì)其要求具有較大的水平側(cè)限作用，以保證對(duì)柱的側(cè)向嵌固。普通地面的土層對(duì)柱也有一定的約束作用，但因土層是彈性材料，砼是剛性材料，其變形模量不是一個(gè)數(shù)量級(jí)別，即使其上有60～100mm的墊層厚度，也不足以形成對(duì)柱的理論約束，所以對(duì)剛性地面提出了一定的剛度要求，那么如何確定呢？筆者認(rèn)為可將其視作剛性樓板（指現(xiàn)澆鋼筋混凝土板）或梁來(lái)確定剛性地面與柱相對(duì)剛度比值，可參照框架結(jié)構(gòu)梁柱剛度比超過(guò)3倍取值，即確定剛性地面與柱相對(duì)剛度比值超過(guò)3倍。剛性地面在結(jié)構(gòu)上的理解還牽涉到底層嵌固端的問(wèn)題，必須能用作墻或柱的嵌固端，以減少底層墻或柱的計(jì)算高度，板內(nèi)的配筋是為了保證板的整體性和更好的傳遞水平力，構(gòu)造配筋即可，但必須與周邊梁或豎向構(gòu)件有可靠錨固?？梢岳斫鉃榈孛鎸?duì)構(gòu)件的約束能夠改變其變形或受力性質(zhì)，地面對(duì)柱有比較強(qiáng)的約束，在設(shè)計(jì)時(shí)按剛性連接進(jìn)行計(jì)算，所以柱子在地面處剪力較大，上下箍筋都需要加密，就可認(rèn)為是剛性地面，并視作結(jié)構(gòu)的底層嵌固端，否則就不是剛性地面。建研院的解釋是，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，主要看剛性地坪的嵌固情況而定，若嵌固作用相對(duì)更好，可以從嵌固處取，否則從基礎(chǔ)頂取。我以前設(shè)計(jì)的一個(gè)工程，剪力墻結(jié)構(gòu)，無(wú)地下室，當(dāng)時(shí)由于地基情況不太好，如果直接算至基礎(chǔ)頂面，底層高度太大，就考慮將室內(nèi)地坪設(shè)計(jì)成剛性地坪，將底層嵌固端提起來(lái)，做法：澆筑150mm厚C15混凝土層，配筋 10@200。在審圖時(shí)，審圖人員覺(jué)得僅如此還達(dá)不到剛性地坪的要求，經(jīng)同審圖人員討論，最后的做法：澆筑180mm厚C15混凝土層，配筋 10@150，在剪力墻的室內(nèi)地坪部位均設(shè)置暗梁，這樣才通過(guò)了審圖。

尚有的一些其他解釋或觀點(diǎn)，就不再一一贅述。

綜上所述，筆者認(rèn)為剛性地面（是否作為底層嵌固端）有以下三層含義：

含義（1）：從建筑構(gòu)造角度分析，按照地面淺表面的堅(jiān)硬程度區(qū)分為剛性地面（指不作為底層嵌固端）和柔性地面，著重于淺表面的堅(jiān)硬程度，一般來(lái)講剛性地面指地面表層無(wú)收縮性，屬硬質(zhì)地面，如混凝土地面就屬這一類(lèi)型，有一定柔韌性的地面材料統(tǒng)稱柔性地面。

含義（2）：從砌體結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖角度分析，結(jié)構(gòu)工程師依據(jù)該工程地面的剛度大小，是否作為底層嵌固端，來(lái)確定底層墻或柱計(jì)算高度，著重于地面的絕對(duì)剛度。

含義（3）：從抗震設(shè)防的剛性地面作為底層嵌固端的角度分析，依據(jù)該工程地面處框架柱地震危害的影響大小來(lái)區(qū)分剛性地面和柔性地面，主要著重于該地面剛度對(duì)框架柱的相對(duì)約束程度，凡是該地面有可能加重框架柱震害的，該地面就是剛性地面;凡是該地面不會(huì)加重框架柱震害的，該地面就是柔性地面。

參考文獻(xiàn)：

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