上部结构嵌固部位的理解和运用

上部结构嵌固部位的理解和运用
杨 卫 东
( 晋城市建筑设计院，山西 晋城 048000)
摘 要: 结合相关规范，通过四个代表性的案例对某高层建筑上部结构嵌固部位在多种情况下的确定方法进行了分析，以帮助设 计
人员正确理解和灵活运用规范条文，确保结构设计的安全性、合理性、经济性。

关键词: 结构，刚度，地下室
中图分类号: T U318
文献标识码: A
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的条件
，GB 50011-2010 建筑抗震设计规范第 6． 1． 14 条和
《高层建筑混凝土结构技术规 程》第 5． 3． 7 条都有明确的规定，可以理解为地下一层的侧向刚 度( 只计算地下一层相关范围内的侧向刚度) 宜大于地上一层侧
向刚度的两倍。

规范的规定简单明了，在具体工程项目的执行过 程中，却不易掌握。

下面就几种工程事例进行分析。

算地下一层侧向刚度大于地上一层侧向刚度的两倍，且地下二层 的侧向刚度不小于地下一层的侧向刚度。

此时把地下一层顶板 作为上部结构的嵌固部位是合理的，只需按规范要求进行楼板处 理，底部加强部位的高度，从地下室顶板算起即可，不需再向下延
伸。

第二种情况，由于地下二层作为设备用房，地下室内部墙体
无法增加，经计算地下一层侧向刚度小于地上一层侧向刚度的两
倍，此时地下一层顶板无法作为上部结构的嵌固部位。

此时，问
题出现了，一种观点把基础位置作为上部结构的嵌固部位，因为 地
下两层的侧向刚度相同，均无法满足大于地上一层侧向刚度两 倍的要求，据此各层楼板均为普通楼板，底部加强区从室外地面算
案例分析
1) 某高层剪力墙结构建筑( 地下两层) ，各层层高均为 3 m ， 室内外高差 600 mm ，主楼地下室外墙为钢筋混凝土墙( 典型剖面
见图 1) 。

第一种情况，地下室作为普通贮藏空间，增加墙体，经计
1 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
参考文献: ［1］ 张 誉． 混凝土结构耐久性概论［
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［2］
［3］
ε/με
［4］ 图 10 L1-1 碳纤维布荷载—应变图
结语
1) 本试验研究表明，采用外部粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土
梁后的开裂荷载和受剪承载力都有显著的提高，但受剪承载力提 高的幅度更为明显。

2) 采用粘贴碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土 梁，会推迟其斜裂缝的出现时间。

3) 碳纤维布加固可以提高锈蚀 钢筋混凝土梁的抗剪承载力、刚度和延性。

4) 采用碳纤维布加固锈
蚀钢筋混凝土梁斜截面时，碳纤维布的抗剪工作机理与箍筋相似。

3 ［5］ ［6］ ［7］
E xp e ri m e n t a l r e s e a r c h on s h e a r c apa c i t y
of ＲC beams with corroded s t irr up s s t r e ng t h e n e d by CF ＲP
WANG Dong-dong
( X i ny ang N o r ma l U n i ve r s i t y H ua r u i Co ll e g e ，X i ny ang 464000，Ch i na )
Ab st r a c t : In t h i s pa pe r ，the shear b e h av i o r of re i n fo rce d conc rete beams w i t h corroded st i rr up s stren gthe ned w i t h CF ＲP i s researc h e d ． The st i r - rups of beams were in th ree d i ffe re n t co rro s i o n d e grees ． In th e ex p e r i m e n t ，s i x beams w i t h the same s i ze ，co n cre te stren gth gra d e ，rat i o of re i n- forc em en t were m a d e ． All the beams were d i v i d e d i n to two groups: th e e x p e r i m e n ta l group an d the co n tro l gro up ． CF ＲP was used to re p a i r t h e beams in the e x p e r i m e n ta l group w h il e the beams in th e co n tro l group were no t re p a i re d ，a nd the e x p e r i m e n ta l res u l ts were a n a l y ze d and co m- p are d ，f i n a ll y co ll ects some b e n ef i c i a l co n c l u s i o n s ．
K e y wo r d s : co rros i o n ，i n c li n e d sect i o n ，s h ea r ，stre n gt h e n i n g ，C F ＲP
收稿日期: 2013-09-22
作者简介: 杨卫东( 1969- ) ，男，工程师
P /k N
第39 卷第35 期
2 0 1
3 年1 2月杨卫东
:上部结构嵌固部位的理解和运用·55·
起并向下延伸至基础顶。

另一种观点直接取地下二层顶板作为
上部结构的嵌固部位，因为地下二层周围的侧限约束已足够使结
构无侧移，以下部位可作为具有嵌固条件的大基础。

作为嵌固部
位，基本假定就是此部位无侧向位移。

据此，地下二层的顶板按
180 厚构造设计，底部加强区取为室外地面向上算起并向下延伸
一层。

笔者认为第一种观点过于保守，可以根据场地土类别、抗
震设防等级、项目重要性类别等积极采取第二种观点的做法，以
取得结构设计的安全经济的合理统一。

2) 高层剪力墙结构建筑( 地下三层) ，各层层高均为3．0 m，
位于坡地。

地下室的埋置深度在建筑物四周各侧不同，地下一层一
侧大部分位于地面以上，其余三侧全部或部分位于土中( 典型剖面
见图2) 。

地下一层侧向刚度大于地上一层侧向刚度的2 倍，地下
二层侧向刚度大于地下一层。

第一种观点以地下一层顶板作为
上部结构的嵌固部位，板厚取180 mm，底部加强区从地下一层向上
算。

第二种观点取地下二层顶板作为上部结构的嵌固部位，板厚
取180 mm，底部加强区从地下二层顶板向上算。

第三种观点分别
以地下一层和地下二层顶板作为上部结构的嵌固部位，做包络设
计，两层顶板均为180 厚。

笔者认为单就嵌固部位来说，以上三
种观点各有道理( 第一、二种观点存在安全隐患)，但对于部分埋入
土中部分土对主体结构的地震力影响的分析不易计算清楚，应按
《抗规》6．1．14 条条文说明的办法将部分埋入土中部分设支挡
结构与主体结构脱开，以地下二层顶板为上部结构的嵌固部位，从
地下二层顶板向上计算底部加强区高度，这样的处理符合结构设
计传力明确的原则，而且可以改善地下一层建筑的使用环境。

这种
处理方法尤其适用于上部为框架或框架—剪力墙结构时的情况，
因为，如果在局部地下部分不采用支挡结构分开，紧贴回填土部分
将采用钢筋混凝土外墙防水( 兼作挡土墙) ，将会造成结构上下刚
度不均匀。

设备用房又不允许增加过多的墙肢落至基础，所以满足嵌固条件
并非易事，通常在尽可能增大地下各层侧向刚度的同时还应合理
优化上部结构刚度，尽量满足地下一层顶板作为上部结构嵌固部
位的条件，无法满足时嵌固端应下移一层，此时应充分利用地下
二层顶板在主楼范围内外和车库顶部梁高不同的条件，挖掘提高
地下二层抗侧刚度的潜力( 例如调整地下一、二层层高)，避免过
多增加剪力墙数量对建筑布置的不利影响。

4) 带裙房某高层框架剪力墙结构，标准层层高为3．9 m，地上
一、二层层高为4．5 m，地下一层层高为3．6 m，地下二层层高为
4． 4 m，地下三层层高为3． 8 m( 典型剖面见图4) 。

地上二层在标
准层相关范围内的侧向刚度大于地上三层侧向刚度的 2 倍，地下
一层的侧向刚度大于地上一层侧向刚度的两倍，此时嵌固部位该
如何认定。

这时，无论如何都不能把地上二层顶板作为地上三层
以上结构的嵌固部位，因为规范只认定地下室才具备对上部结构
形成嵌固的基本条件。

上部其他楼层不管因为哪种原因形成的
刚度比上下层小于0．5的情况都不得作为嵌固部位对待，而只能
作为刚度突变楼层考虑。

其对结构抗震不利，应考虑调整。

所以
此时应仅把地下一层顶板作为上部结构的嵌固部位，其余按规范
执行。

图3 地下二层剖面图
2 结语
图4 地下三层剖面图
上部结构嵌固部位的确定关系到结构的安全性、合理性、经
济性，由于建筑功能和场地条件的复杂性，往往使嵌固部位的确
定不易把握，结构设计人员应针对不同的项目具体分析，实际运
用中要把握以下原则: 1) 化繁为简，尽量使结构受力简单，传力明
确、合理(例如本文第2 节设支挡的手法) ; 2) 要善于与建筑专业
沟通，学会根据建筑功能和结构要求适当调整建筑布局，使结构
更经济合理; 3) 要严格按照规范条款，理解规范内涵，不能断章取
义，以免造成重大失误。

另外，地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，结构的加强部
位明确，结构的加强范围高度最小，结构设计的经济性也最好。

所
以，任何时候都应优先考虑调整结构使地下室顶板可作为上部结
构的嵌固部位。

那种降低嵌固部位高度可以节省工程造价的观
点是错误的。

参考文献:
图1 地下室外墙剖面图图2 地下一层剖面图
3) 某高层剪力墙结构建筑，主楼部分地下三层，另设两层地
下车库，地下一层车库层高为4．4 m，地下二层车库层高为3．8 m，其
余层高均为3．0 m，室内外高差0．6 m( 典型剖面见图3) 。

地下一
层侧向刚度大于地上一层侧向刚度的 2 倍，可作为上部结构的嵌
固部位，但同时应注意地下二层相关范围的侧向刚度同时不宜小于
地下一层侧向刚度的1．0 倍，不应小于0．7 倍，不满足时应在地下二
层相关范围内采取加强措施。

地下三层与地下二层侧向刚度的
比值也应符合上述规定。

该例中需要说明的是地下一层的侧向
刚度大于地上一层侧向刚度的 2 倍并不容易满足，因为地下一层
虽然为贮藏空间可以增加墙肢，但由于其下方为停车场或
［1］
［2］
［3］
GB 50011-2010，建筑抗震设计规范［S］．
JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程［S］．吴汉福，戴国莹，
袁文章．上部结构嵌固部位的处理［J］．建筑结构，2013( 3) :
121-124．
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YAN G W e i-dong
( J i n c h e ng A r c h i t e c t u r a l and D e s i gn I n s t i t u t e，J i n c h e ng048000，Ch i na)
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