嵌固端相关问题个人认知.pdf

一、结构设计如何合理判断复杂情况下结构底部嵌固部位？ 1、概述嵌固端作用和意义 任何结构在进行结构计算分析之前，必须首先合理确定结构 嵌固端所在的位置。

嵌固部位的合理正确选择是结构设计安 全与否的一个重要假定，它将直接关系到结构计算模型与结 构实际受力状态的符合程度，影响到杆件内力及结构侧移等 计算结果的准确性. 所谓“嵌固”部位，物理意义就是此处的水平位移及转角均 为零，实际工程没有绝对的嵌固，只有相对的嵌固；由力学 角度看嵌固端是一个面，从工程抗震概念看应是一个区域， 也就是结构依据概念设计预期塑性铰出现的部位；确定嵌固 但部位可以通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出 现。

如图6.7.1所示


计算参数注意事项
嵌固部位（戴国莹）
基础埋深、钢筋锚固长度的确定，应 与嵌固部位一致。

▲嵌固部位是地震动输入的位置，反应谱法、时程法、 推覆法计算的模型嵌固部位需一致。

▲一般应采取措施满足地下室顶板嵌固， 刚度比可按有效数字控制。

▲可在不影响停车位处设置地下墙体， ▲应利用地下室的隔墙减少地下的偏心。

▲上部结构设计应只取地上模型； 地下室和基础设计可取上下联合模型， 相当于按GB50011-5.2.7条考虑共同工作。

计算参数注意事项
嵌固部位例
▲ 某工程(裙房4层并略有偏置)，
当按上下联合模型计算时，
结构平动振型含有明显的次方向分量
振型 周期
X: Y: T
1 2.70s ( 0.88:0.10:0.02 )
2 2.66s ( 0.09:0.90:0.01 )
3 1.69s ( 0.04:0.04:0.92 )
仅取地上模型计算时， 平动振型的次方向分量减小 1 2.55s ( 0.98:0.00:0.02 ) 2 2.50s ( 0.00:1.00:0.00 ) 3 1.64s ( 0.04:0.03:0.93 )


为了实际工程计算方便，避免地上与地下整体计算的复 杂性，规范要求地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的条件 是：《抗规》6.1.14 -2 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位 时，应符合下列要求：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于 地下一层”相关部位”楼层侧向刚度的0.5 倍；地下室周边 宜有与其顶板相连的抗震墙
《高规》5.3.7 高层建筑结构整体计算中，当地下室顶板 作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜 小于2.
《抗规》和《高规》都有明确的规定，其中一条是: 结构 地上一 层的侧向刚度不宜大于地下一层相关范围侧向刚度 的0. 5 倍。

注意：这里的0.5实际上有效数值是0.54，即相当与地下刚 度大于地上结构刚度的1.85倍就可以（这是《抗规》解读的 观点。

地下室结构在大面积被动土压力和摩擦阻力的侧限约束下， 与地基土形成整体，地震发生时基本与地层移动同步，建筑自 身的摇摆使土层产生的变形比较有限，所以层间位移角很小。

当地下室结构的刚度和受剪承载力相比上部楼层较大时，地下 室顶板可视作为嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在 地上楼层底部，同时将影响到地下一层。

随着地下室和地基基础形式的多样化，上部结构嵌固部位的 选取显得极为复杂而重要。

结构设计只有通过综合分析各种结 构不同的情况，才能有针对性地正确选取上部结构的嵌固部位， 采取正确的计算方法和抗震措施。

以下是我针对不同的情况， 分析了结构设有地下室时，上部结构嵌固部位的选取和处理方 法;


2、嵌固端相关规范条文解读 1）、关于嵌固层方面的规范条文主要有： 《抗规》6.1.3条、6.1.10条、6.1.14条，《高规》3.5.2条、 3.9.5条、5.3.7条、7.1.4条、12.2.1条，《砼规》11.1.4条、 11.1.5条，《地规》8.4.25条，《高层建筑筏形与箱形基础技 术规范》（以下简称〈筏箱基础规范〉（JGJ6-2011） 6.1.3条、 6.1.4条；《上海抗规》5.5.1条、6.1.4条，《广东高规》3.5.2 条、3.9.5条、5.3.7条、13.2.1条等都对于结构嵌固层的判定方 法与设计构造、以及与嵌固层相关的其他设计要求提出了明确 要求。

以上各本规范从各自领域及角度提出了结构嵌固层的控制
要求，大部分内容基本一致，但也有一些差异。

有必要对这些 条文进行梳理、以便合理应用。

（1）、嵌固端、嵌固层、嵌固部位的概念 对于没有地下的普通建筑结构、结构嵌固层的位置比较
明确，而对于带有地下结构，在设计时通常都希望地下室 顶板作为嵌固部位的设计假定，各规范对此给出了控制条 件要求。

但这些要求有差异，建议除地方规范有规定外， 建议以《抗规》《高规》作为设计依据，其他规范可作为 参考。

规范及计算软件中牵涉到嵌固层的名词主要有三个，分 别是“嵌固端、嵌固层、嵌固部位”，先分析一下三者之 间的关系。

为了说明问题，以图6.7.2为三者的对应关系示意图，由 图中可以看出嵌固端位于嵌固部位上部、嵌固层是嵌固端 所在的楼层、是被约束的楼层、而不是指本身嵌固不动的 楼层（这点很重要，很多设计人员理解有误）、否则与底 部嵌固层的表述不统一。

图6.7.2嵌固端、嵌固层、嵌固部位示意图


（2）、设计嵌固端（计算嵌固端）与力学嵌固端（抗震嵌 固端）的关系
规范中对于设计嵌固端的判定是为了方便上下部结构分别 计算而提出的、即在满足规范提出的一系列要求以后，就允 许设计人员将结构从嵌固端处切开，切开后的上部结构底部 嵌固端即按力学嵌固端进行计算。

但由于目前计算软件中完全可以实现地下与地上结构的整体 计算，因此在整体计算时将这个嵌固端概念转换为设计概念 （计算嵌固端）、实际与力学嵌固端（抗震嵌固端）无关， 在软件中引入设计意义的嵌固端，可以在进行整体计算的同 时，对于符合规范要求的嵌固端部位通过相关调整实现概念 设计。

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