高层建筑结构嵌固端的理解及运用

河南建材2018年第1期
游动物、微生物(细菌)和少量陆生植物。

热解参数显示芦草沟组油页岩具有较大的生烃潜力[6-11]。

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高层建筑结构嵌固端的理解及运用
洪建艺
福建省建盟工程设计集团有限公司（361000）
摘要:高层建筑结构嵌固端的合理选取至关重要，文章先对嵌固端的概念进行了详细解释，进而介绍了在实际工程中如何正确选取嵌固端及其相关构造措施应注意的事项，同时针对工程实践中较常遇到的嵌固端复杂情况做了简单介绍并提出相应的处理方法，供广大设计人员参考。

关键词:嵌固端；概念；合理选取；注意事项
0引言
高层建筑结构嵌固部位的选取直接影响到上部结构力学模型的建立,只有正确选取嵌固端的部位才能准确计算上部结构的内力及配筋,并通过嵌固端相关构造措施的正确实施确保上部结构塑性铰在预期的部位产生,故嵌固端的合理选取至关重要。

下面就从三个方面来阐述嵌固端相关的问题。

1嵌固端的概念
1.1力学意义上的嵌固端
力学意义上的嵌固端是指嵌固端完全约束,即水平位移、竖向位移和转角位移均为零。

1.2规范意义上的嵌固端
规范意义上的嵌固端是指上部结构预期塑性铰出现的部位。

因此规范嵌固端是强度嵌固而非力学嵌固。

由于地下室土体对地下室顶板的影响,高层建筑在地震作用下会发生变化。

规范要求地下室结构的刚度和承载力适当加强,可以考虑地下室顶板为
上部结构的嵌固部位,确定嵌固部位可以通过刚度
和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出现。

规范嵌
固端相关条文均以地下室顶板作为上部结构嵌固
端为前提进行规定,具体的主要规定如下:
1)如果地下室的上部结构嵌入屋顶为现浇梁结
构,则楼板的混凝土强度等级不得低于C30,楼板
的厚度不得低于180mm。

可采用双层双向钢筋,配
筋率不应小于0.25%。

2)这里应注意地下室的顶板应避免大开洞,主
楼范围内的顶板与纯地下室顶板的高差不应过大。

3)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。

这里的地下室应为全埋地下室,地下室
的四周外墙与填土紧密接触,地下一层刚度可考虑
相关范围内刚度,刚度比为剪切刚度比。

相关范围
一般指上部主楼外扩不大于三跨的地下室范围。

综
合
论
述
255
河南建材2018年第1期
4)地下一层柱每侧的纵向钢筋面积不小于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍且地下室顶板梁柱节点左右端截面与下柱上端同一方向实配受弯承载力之和不小于地上一层对应柱下端实配的受弯承载力的1.3倍。

5)抗震设计的高层建筑当地下室顶层作为上部结构嵌固端时,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。

2实际工程中嵌固端的合理选取
在工程实践中,地下室顶板在满足规范要求的前提下,应尽量选择把将上部结构的嵌固部位选择在地下室顶板,因为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,地下室结构的加强范围高度较小,结构设计的经济效益较好。

应尽量选择地下室顶板上部结构的位置。

地下室顶板是上部结构的预埋件,结构位置清晰,地下室结构高度加强,结构设计的经济效益较好。

这也就是为什么一般工程都应该优先选择地下室顶面作为上部结构嵌固部位的原因。

但实际工程中也常遇到无法选取地下室顶板作为上部结构嵌固部位的情况:主楼地下室顶板与主楼外地下室顶板存在高差;地下室顶板在主楼及相关范围内存在较大洞口;地下一层与上部一层剪切刚度比小于2地下室为非四边全埋地下室等情况
下面介绍几种工程实践中较常遇到的复杂情况及处理方法:
1)近年来涌现大量高层住宅小区,小区内高层住宅上部结构体系采用剪力墙结构体系,小区地下室为满布的地下室,面积较大,主楼外的地下室采用框架结构体系,这样就造成高层住宅主体结构与地下室外墙相距甚远,地下室主楼范围内及相关范围内增加的侧向刚度有限,往往无法满足剪切刚度大于上部结构一层2倍的要求。

这种情况下结构嵌固端的确定是比较困难的,建议采用包络设计方法进行不同嵌固部位的多模型比较计算,取不利设计,具体方法如下:
1)把地下室顶板当做上部结构嵌固端计算,主要掌握整体结构计算指标,一楼及上部楼层结构设计,地下室与上部结构相关构件设计时,可考虑由地上一层向下延伸。

2)将上部结构的嵌固端确定在地下一层或基础顶面进行比较计算,确定嵌固部位下移对结构弹性层间位移角的影响等问题。

3)主楼地下室顶板与主楼外地下室顶板存在高层的情况,若高差不大于地下室主梁高度时可采取加强措施处理,如在高差处梁板均进行加腋处理,以增强地下室顶板平面内刚度,加强地下室顶板对上部结构的转动约束,有利于主楼内力在地下室的扩散,通过构造加强后仍可选取地下室顶板作为上部结构嵌固端。

若高达到大于地下室层高的1/ 3时,则不应选取地下室顶板作为上部结构嵌固端。

4)主楼范围及相关范围内地下室顶板存在较大开洞的情况,这种情况下应视洞口所在位置,分析主楼内力在地下室顶板的扩散路径,当洞口的存在影响内力在地下室的传递时,应将无法传递主楼内力的地下室部分在相关范围内去除,再进行刚度比的计算,并综合分析其它嵌固端的相关要求,以确定地下室顶板是否可作为上部结构嵌固端。

3嵌固端相关构造措施的几点注意事项1)地下室顶板不管是否作为上部结构嵌固部位,底部加强区高度均从地下室顶板算起。

2)地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下1层框架柱比上部1层框架柱超配的纵向钢筋不应伸入上部一层的框架柱内,应锚入顶板框架梁内。

3)上部结构嵌固部位不在地下室顶板,但仍需考虑地下室顶板对上部结构实际存在嵌固作用时,地上首层柱端箍筋加密区长度范围及纵筋连接位置均按嵌固部位要求设置。

4结语
总之,只有准确理解嵌固端的概念,才能在工程实践中合理选取嵌固端的位置。

对于工程实践中遇到的复杂情况,应在准确理解嵌固端概念的基础上,注重概念设计,并运用多模型包络设计的方法,科学地解决与嵌固端相关的复杂问题,以期给广大工程设计人员在工程实践带来帮助。

参考文献:
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综合论述256。