对《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的探讨
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的探讨发表时间：2018-12-02T12:10:26.267Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：沈华杰潘鹏[导读] 摘要：根据实践应用分析了解到，地下室结构底部嵌固部位可以说是一项较为复杂的问题，通过对地下室顶板作为上部结构嵌固部位的深入研究发现，其中存在较多隐患问题需及时提出合理性解决方案，便于为后期提供参考依据。
陕西省建筑设计研究院有限责任公司广东惠州 516000摘要：根据实践应用分析了解到，地下室结构底部嵌固部位可以说是一项较为复杂的问题，通过对地下室顶板作为上部结构嵌固部位的深入研究发现，其中存在较多隐患问题需及时提出合理性解决方案，便于为后期提供参考依据。
关键词：地下室顶板；上部结构；嵌固部位一般来说，高层建筑大多都携带着地下室，因此在开展结构分析工作前必须明确结构的嵌固部位，往往嵌固部位选择是否正确直接决定着建筑结构模型计算准确性，甚至与实际受力情况也有着必然联系。
要求相关工作人员能引起高度重视，准确找出作为上部结构嵌固部位实施存在的问题，提出可行性解决方案，避免对最终工程质量带来任何不利影响。
一、关于常见性结构嵌固方法的研究介绍（一）嵌固水平位移法该种方法主要是指将地下室上部结构看作是一个整体结构，在此基础上设置好嵌固端，进而得出较为准确的地下室作为上部结构刚度数据，通过计算得到的刚度数值明确上部结构嵌固位置。
借助嵌固水平位移法进行嵌固位置确定时，往往还存在着建筑楼层侧向刚度比等问题，具体可采用抗震规范、剪弯刚度及剪切刚度等计算手段，因不同方法代表含义不同，相应的最终计算结果也就存在较大差异。
其中提到的地震规范计算手段要求可借助剪切刚度展开地下室作为上部结构刚度评估工作，或者是对建筑楼层剪力和位移比值展开研究分析，确保充分满足标准要求后方可将地下室顶板处的水平位移位置看作是水平位移嵌固部位，确保工程施工得以高效实施[1]。
（二）弹簧刚度法在采用弹簧刚度法进行地下室顶板作为上部计算时，需将地下室和上部结构看作是一个整体列入到重点考虑范畴内。
《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解
《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解HiStruct新的抗震设计规范修订稿对于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位进行了详细的规定，具体条件和说明如下：6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：1 地下室顶板应避免开设大洞口,主楼应采用现浇梁板结构，裙房宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。
HiStruct注：实际设计中地面处经常遇到主裙楼楼板标高不一致有较大降板的情况，设计中各有各的做法，比如以1/3层高控制错位，规范应对此有具体规定比较合适。
2 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。
HiStruct注：侧向刚度如何计算一直是个有争议的问题，特别对于剪切变形为主的结构和弯曲变形为主的结构，应该有区别的规定侧向刚度的计算方法。
3 地下一层柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍。
HiStruct注：钢结构和混合结构的大量应用，此条应明确是仅放大混凝土结构的配筋,还是柱的承载力需放大。
4 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
同第3点的注。
5 地下室顶板的梁柱不应先于地上一层的柱根屈服。
[条文说明]：1）本条文字表达略有调整。
地下室顶板的厚度“不宜”小于180mm，指柱网内设置次梁时，板厚可适当减小，例如，取150mm。
2）相关部位一般指按45°扩散范围且不超过15m。
3，4）为了能使地下室有效地传递地震基底剪力，地下室顶板必须具有足够的平面内刚度，因此，提出了设计要求：框架柱嵌固端屈服时、或剪力墙墙肢的嵌固端屈服时，地下一层对应的框架柱或剪力墙墙肢不应屈服。
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［M ］． 上海: 上海科学出版 社，2003． 吴 刚，安 琳，吕志涛． 碳纤维布用于钢筋混凝土梁抗剪 加固的试验研究［J ］． 建筑结构，2000，30( 7) : 16-20． 李 扬，高 日，安广明，等． 碳纤维对混凝土梁抗剪加固的 实验及理论研究［J ］． 北方交通大学学报，2003，27 ( 4) : 57- 61．陈小兵，颜子涵． 采用外部粘贴 F ＲP 加固混凝土梁抗剪强度 的设计计算［J ］． 工业建筑，2001，31( 4) : 19-22．周英武，王苏岩，李宏男． CF ＲP 加固高强钢筋混凝土梁抗剪 承载力计算［J ］． 大连理工大学学报，2009，49( 2) : 239-245．陈凤山． 海洋环境下钢筋混凝土结构 CF ＲP 加固研究［D ］．大连: 大连理工大学，2007． 李苏苏． 碳纤维增强复合材料基本力学性能及其加固钢筋混凝土腐蚀梁抗剪性能的试验研究［D ］． 大连: 大连理工大 学，2006．［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。
地下室顶板为嵌固端的判别 标准
地下室顶板为嵌固端的判别标准（1）地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求（《抗规》 6.1.14）：1.1地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。
（2） 结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
（3 ）地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：3.1)地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
3.2)地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10％以上；（4）4.1 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
4.2.地下室顶板与室外地面的高差小于地下室层高的1/3，且不大于1.0m.4.3若由于地下室大部分顶板标高降低较多、开大洞、地下室顶板标高与室外地坪的高差大于本层层高的1/3或地下1层为车库（墙体较少）等原因，不能满足地下室顶板作为结构嵌固部位的要求时”[重要提示]以上4.2；4.3条地下室顶板与室外地面的高差是否小于地下室层高的1/3是能否作嵌固的标准之一。
楼板开洞没有量化标准（可按开洞面积不大于30%），楼板错层没有量化标准（可按错层面积不大于30%）。
6.1.14条文解释“一般可从地上结构(主楼、有裙房时含裙房)周边外延不大于20m”注意该“相关范围”与6.1.3条抗震等级“相关范围”的区别，后一个“相关范围”据其条文解释是“裙房与主楼相连的相关范围，一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m”。
（1）[转载]“嵌固部位”及设计步骤
![（1）[转载]“嵌固部位”及设计步骤](https://img.taocdn.com/s3/m/00dae7d1a0c7aa00b52acfc789eb172ded639995.png)
（1）[转载]“嵌固部位”及设计步骤1、嵌固部位和地下室顶板嵌固部位，就是预期塑性铰出现的部位。
从理论上讲，结构下部的嵌固部位应能限制结构上部构件在水平方向的“平动位移”和“转动位移”，并将上部结构的剪力全部传递给下部结构。
因此，对作为主体结构嵌固部位的地下室楼层，其整体刚度和承载力应加以控制。
地下室顶板，很容易满足规范要求的嵌固条件。
当地下室顶板为嵌固层时：（1）嵌固层位于地下室顶板，地下室顶板以上没有大底盘裙房方法一：按第3种剖分法，将整体模型离散化，分别设计；方法二：按第1种剖分法对塔楼主体进行设计，按第3种剖分法对大底盘进行设计；大底盘与塔楼主体之重叠构件取大值设计。
关于多塔结构的单塔剖分方法：第1种剖分法：沿塔楼周围向两个方向取地下室层高的2倍范围内的构件。
这种方法较适用于底盘为地下室，且地下室面积相对塔楼面积比较大的情形。
第2种剖分法：即45°线剖分法。
比较适用于塔楼层数较多，底盘裙房层数相对较少，多塔相对底盘布置对称，即所谓的“典型多塔结构”，工程中大多数的多塔结构都属于这种情形。
第3种剖分法（即变“多塔”为“单塔”）：单独将各塔楼从大底盘顶部取出，在底部嵌固。
底盘结构也进行周期比验算，验算时将各塔楼质量加在底盘顶相应位置。
第3种剖分法比较适合于大底盘层数较多的“非典型多塔结构”，或大底盘按嵌固设计时的情形。
一般对应两种情况：•如多塔结构仅有地下室没有裙楼，在设计中可以采取措施使地下室顶板作为嵌固部位（这不难实现，特别是有人防要求时）。
对这种结构进行离散模型计算，不必切分地下室，可以将各个塔楼的地上部分分别按“单塔”进行。
•如多塔结构既有裙房又有地下室，但裙房设缝，仍可仿照上面的做法，使地下室满足嵌固条件，将各塔楼及裙房地上部分沿缝切开，不切分地下室，分别按单塔结构计算分析。
（2）嵌固层位于地下室顶板，地下室顶板以上有大底盘裙房方法：仍按整体模型计算。
2、嵌固部位的条件《高规》5.3.7条规定：高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
地下室顶板作为嵌固端的判别标准
地下室顶板作为嵌固端的判别标准
1）地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求（《抗规》6.1.14）：
1.1地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。
（2）结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
（3）地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：
3.1)地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
3.2)地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10％以上；
（4）4.1地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
4.2.地下室顶板与室外地面的高差小于地下室层高的1/3，且不大于1.0m 4.3若由于地下室大部分顶板标高降低较多、开大洞、地下室顶板标高与室外地坪的高差大于本层层高的1/3或地下1层为车库（墙体较少）。
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的探讨
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的探讨摘要：通常高层建筑均设计有地下室结构，而在选择结构的嵌固部位时要保证其合理性与正确性，因为嵌固位置的选择对结构计算模型的建立、受力状态的符合程度等有着直接的关系。
本文就针对选择地下室作为结构嵌固端常用方法进行简单介绍，并说明利用satwe软件进行结构设计的方法，对嵌固端选择地下室顶板位置时需满足的条件进行分析，以及地下室顶板无法作为嵌固部位时的观点，最后提出确定上部结构嵌固端的楼层侧向刚度比的方法。
关键词：地下室结构；上部结构的嵌固部位1 选择结构嵌固端常用方法1.1 嵌固水平位移法该方法是把地下室与上部结构作为一个整体进行考虑，通常在基础底板处设置嵌固端，然后计算出地下及上部结构各楼层侧向刚度比的大小（不考虑回填土对地下室楼层侧向刚度的贡献），根据计算的楼层侧向刚度比确定上部结构在地下室的嵌固部位，即认为其所对应部位的水平位移要求为零。
利用嵌固水平位移法确定嵌固端，最主要的问题就是计算楼层侧向刚度比。
通常计算楼层侧向刚度的方法包括三种，即剪切刚度、剪弯刚度以及抗震规范中所建议的计算方法。
实际应用过程中三者的具体含义各不相同，计算结果也存在较大差异。
抗震规范提出的计算方法建议设计方案过程中，可以利用剪切刚度比将地下室侧向刚度比估算出来。
而“高规”宣贯培训材料则建议在设计过程中可以直接利用剪切刚度比作为地下室侧向刚度比，或者采用楼层剪力与层间位移的比值。
地下室结构与相邻上部结构楼层侧向刚度比值满足相关规范要求后，即可取地下室及以下各层地下室顶板处的水平位移为零的位置作为水平位移嵌固部位。
1.2 弹簧刚度法利用弹簧刚度法进行计算时，同样是把将部结构与地下室作为一个整体加以考虑，不过其嵌固端通常选在基础底板位置，并将水平弹簧刚度引入每层地下室的楼板处，水平弹簧刚度值的大小体现出地下室受回填土约束作用的高低。
在实际工程中采用弹簧刚度法确定嵌固端，需要将水平弹簧刚度的具体值确定出来，该过程相对比较困难。
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的探讨
地下室顶板作为上部结构嵌固部位的探讨摘要：通常高层建筑均设计有地下室结构，而在选择结构的嵌固部位时要保证其合理性与正确性，因为嵌固位置的选择对结构计算模型的建立、受力状态的符合程度等有着直接的关系。
本文就针对选择地下室作为结构嵌固端常用方法进行简单介绍，并说明利用satwe软件进行结构设计的方法，对嵌固端选择地下室顶板位置时需满足的条件进行分析，以及地下室顶板无法作为嵌固部位时的观点，最后提出确定上部结构嵌固端的楼层侧向刚度比的方法。
关键词：地下室结构；上部结构的嵌固部位1 选择结构嵌固端常用方法1.1 嵌固水平位移法该方法是把地下室与上部结构作为一个整体进行考虑，通常在基础底板处设置嵌固端，然后计算出地下及上部结构各楼层侧向刚度比的大小（不考虑回填土对地下室楼层侧向刚度的贡献），根据计算的楼层侧向刚度比确定上部结构在地下室的嵌固部位，即认为其所对应部位的水平位移要求为零。
利用嵌固水平位移法确定嵌固端，最主要的问题就是计算楼层侧向刚度比。
通常计算楼层侧向刚度的方法包括三种，即剪切刚度、剪弯刚度以及抗震规范中所建议的计算方法。
实际应用过程中三者的具体含义各不相同，计算结果也存在较大差异。
抗震规范提出的计算方法建议设计方案过程中，可以利用剪切刚度比将地下室侧向刚度比估算出来。
而“高规”宣贯培训材料则建议在设计过程中可以直接利用剪切刚度比作为地下室侧向刚度比，或者采用楼层剪力与层间位移的比值。
地下室结构与相邻上部结构楼层侧向刚度比值满足相关规范要求后，即可取地下室及以下各层地下室顶板处的水平位移为零的位置作为水平位移嵌固部位。
1.2 弹簧刚度法利用弹簧刚度法进行计算时，同样是把将部结构与地下室作为一个整体加以考虑，不过其嵌固端通常选在基础底板位置，并将水平弹簧刚度引入每层地下室的楼板处，水平弹簧刚度值的大小体现出地下室受回填土约束作用的高低。
在实际工程中采用弹簧刚度法确定嵌固端，需要将水平弹簧刚度的具体值确定出来，该过程相对比较困难。
关于建筑结构嵌固端的问题探讨
摘要：嵌固端的合理选取对结构设计的合理性至关重要，文章从嵌固端的概念出发，分析嵌固端的理论要求，另外结合规范条文应证其提出的合理性，最后讨论在设计过程中对于不同情况下嵌固端设置的要求及设计时应采取的构造要求。
关键词：嵌固端；顶板嵌固；刚度比一、结构嵌固端的相关概念结构嵌固端，从字面理解即为结构的嵌固部位。
从内涵上来说对于结构的嵌固端意味着在地震水平作用下，嵌固部位及以下的结构，可能包含地下室，基础等，将随土体一起运动，与土体不产生相对运动，但嵌固端以上结构会与嵌固端及嵌固端以下结构产生相对运动。
从力学概念来说，该运动包含了水平位移及竖向位移，此外还有转角。
二、概念上对于结构嵌固端的要求从概念上出发，结构嵌固端控制的核心要素即为相对运动，相对运动意味着变形。
在力学概念中当某个物体的刚度无限大时，那么这个物体在力的作用下是不会产生形变的，所以从嵌固端的概念上来看，首先就是要控制刚度，只有把刚度控制好了才能限制相对运动或变形。
但是仅限制刚度是否能满足要求呢？答案是否定的。
因为刚体虽为不发生形变的物体，但是是在一定条件下，要么外力小到一定范围，要么刚体足够强，强到很大的外力也无法破坏这个刚体。
控制外力到一个足够小的范围显然是不科学，也是很难实现的，因此，从另一方面来说我们只能把刚体做到足够强，这在客观上是可以实现的，所以，对嵌固端的另外一个要求即为对其强度的要求。
三、规范对嵌固端的相关要求对于在设计中常出现的地下室顶板嵌固的情况，规范上对其作为上部结构嵌固端的基本要求亦是从刚度与强度方面提出的。
（一）限制水平位移及传力连续性从限制水平位移方面来看，《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称高规）中12.2.6条要求地下室外周应采用级配砂石、灰土、砂土作为回填料，并应严格分层夯实，《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第8.4.24条对其有更加准确的要求—回填时应先清除杂物，在相对的两侧或者四周围同时回填，并分层压实，对回填土的压实系数提出大于等于0.94的要求，而从此条的条文说明里面亦能得到如下信息：回填土的质量能显著影响结构的埋置作用，若无法保证填土和地下室外墙间的紧密联系，将会减弱土对其的约束作用，降低基侧土对地下结构的阻抗。
带地下室建筑上部结构嵌固部位的确定探讨
带地下室建筑上部结构嵌固部位的确定探讨发表时间：2016-01-11T10:30:16.210Z 来源：《基层建设》2015年18期供稿作者：权龙福[导读] 本文主要通过对《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）和《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）的理解以及针对不同的地下室情况，谈谈上部结构嵌固部位的确定方法及设计处理建议，供结构设计人员参考。
身份证号码：450104************ 广西来宾 546100摘要：带地下室建筑的结构设计中，在进行概念设计、结构计算时，必须明确嵌固端的位置。
而针对不同的地下室情况，嵌固部位的选取又比较复杂。
本文主要通过对《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）和《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）的理解以及针对不同的地下室情况，谈谈上部结构嵌固部位的确定方法及设计处理建议，供结构设计人员参考。
关键词：地下室；嵌固部位；上部结构；侧向刚度比引言带地下室建筑结构设计中，上部结构嵌固部位的确定是一个十分重要的问题。
正确选取上部结构的嵌固部位，是建筑结构计算模型中的一个重要假定，它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，关系到结构中构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性，以及结构设计的经济性。
什么是嵌固部位？从工程角度看，嵌固部位是一个区域，只有相对的嵌固，没有绝对的嵌固。
所谓嵌固部位也就是预期塑性铰出现的部位，确定嵌固部位可通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出现。
1、规范的相关规定及理解1.1《抗规》第6.1.14条和《高规》第3.2.2条、3.6.3条、5.3.7条及12.2.1条均做了相关规定，这里不再列出，仅指出两本规范规定的不同地方：A《抗规》6.1.14条规定，对于作为上部结构嵌固部位的地下室顶板区分为“地上结构相关范围内应采用现浇梁板结构”及“相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构”；而《高规》3.6.3条规定，不再区分地上结构相关范围内外之分，均应采用现浇梁板结构。
对《建筑抗震设计规范》第6.1.14_条规定的理解和设计思考【朱炳寅】
规 范 解 读 2006.9《建筑结构·技术通讯》建筑结构设计规范系列讲座（3）对《建筑抗震设计规范》第6.1.14条规定的理解和设计思考朱炳寅（中国建筑设计研究院 北京 100044）1 对抗震规范第6.1.14条规定的理解 地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）（简称《抗震规范》）的规定可用图1~7来理解。
1.1地下室顶板要求见图1。
1.2地下室结构与上部结构抗侧刚度比要求见图2(a)。
图1 作为上部结构嵌固部位时地下室顶板要求（a ）地下室顶板 （b ）地下室顶板以下的其他层顶板图2 作为上部结构嵌固部位时侧向刚度比要求地下室结构的楼层侧向刚度与相邻上部楼层侧向刚度比γ 可按下列方法计算：1.电算时γ按下式计算γ =1221u V u V ΔΔ （1） 式中，γ 为地下室结构的楼层侧向刚度与相邻上部楼层侧向刚度的比值，在采用电算程序计算时，不应考虑回填土对地下室约束的相对刚度系数；V ，Δu 分别为楼层剪力和层间位移；下标1, 2分别表示地下一层和上部结构首层，以下各式同。
2.手算（用于方案阶段及初步设计阶段估算）时γ按下式计算γ 122211h A G h A G =（2） 式中，G ，A 分别为混凝土剪切模量和折算受剪面积。
c1w1112.0A A A += （3）c2w2212.0A A A += （4）式中，A w ，A c ，h 分别为抗震验算方向剪力墙受剪总有效面积、框架柱（包括剪力墙端柱）总截面面积、层高；当柱截面宽度不大于300mm 且柱截面高宽比不小于4时，可按剪力墙考虑；注意：规范公式（6.1.14-1）印刷有误。
1.3采用图4~7做法可满足规范对地下室框架柱截面的纵向配筋要求。
1.4地上一层的框架结构柱和抗震墙墙底截面的弯矩设计值取值要求，应符合《抗震规范》第6.2.3，6.2.6，6.2.7条的规定。
1.5位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力要求见图3。
关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考
关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考摘要：高层建筑作为节省空间和地理区域的一种建筑越来越多的受到关注，而在工程建设中高层建筑上部分承载的负荷都比较大，地基埋置的深度也很深，这样地下室嵌固的效果就会直接的影响建筑后期的使用和成本造价的控制，所以地下室嵌固问题是值得研究和分析的，做好这方面的了解和分析才可以完善地下室嵌固技术，从而确保建筑的质量。
关键词：嵌固作用；侧向刚度比；地下室；回填土中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：引言高层建筑是一个由上部结构和地下室组成的完整承载力体系，具有共同的位移场，相互协调变形。
地下室外的回填土对结构有一定的约束作用，仅约束水平位移，而对竖向位移和竖向转动不限制。
由于这些问题，则在高层建筑设计中，进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置，它不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性，而且还影响结构产生侧移的真实性，以及结构局部的经济性，本文对结构嵌固端的选取等技术问题进行一些探讨。
对嵌固机构的认知嵌固层，是以一个坚硬、稳定，可以牢固握裹住上部结构的一个刚体，比如旗杆下面的台座等。
嵌固层的作用是能限制上部结构在水平方向的平动位移和转动位移，并能将上部结构的剪力全部或大部传递给下部结构，使上部结构竖向构件的塑性铰出现在竖向构件的根部，这就要求作为嵌固端的下部结构必须具有较大的侧向刚度，以保证事实嵌固端的形成。
通常在结构设计中，较为普遍地是取建筑物的地下室作为上部结构的嵌固端。
事实上，在建筑结构中，由于各种工程项目的不同，地下室的实际状况亦有所不同，比如地下室顶扳与室外地面的高差>1/3；又比如因为工程需要，在地下室顶板上开设大洞口等；这时，地下室顶板就不能作为上部结构的嵌固层，而应调整嵌固位置；即使地下室在形态上满足作为上部结构嵌固层的条件，还必须满足地下室的楼层侧向刚度大于相邻上部结构楼层侧向刚度的2 倍这个最重要的条件。
对上部结构嵌固作用的主要分析方法在结构设计中，带地下室的高层建筑计算模型主要有以下三个核心问题：一是如何合理考虑地下室的刚度；二是如何正确反映回填土对地下室的约束；三是如何考虑基础的作用。
规范相关范围理解
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.14条第1款：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构。
注：《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010第3.6.3条和第12.2.1条关于地下室地下室顶板结构形式的规定并没有提及“相关范围”这个概念。
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.4.25条这个条文也可以用类似上面的“相关范围”来解读，即：“该范围内”=“相关范围”,指地上结构周边外延不大于30m（抗震设防烈度7度、8度）或20米（抗震ห้องสมุดไป่ตู้防烈度9度）。
值得注意：抗规和高规要求的最小刚度比是2，地基规范和筏基规范规定的最小刚度比是1.5。不同规范之间打架，很令设计人纠结。
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.14条第2款：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍。
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.4.25条第1款和第4款：地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的结构侧向刚度应大于或等于与其相连的上部结构底层楼层侧向刚度的1. 5倍；当地下室内、外墙与主体结构墙体之间的距离符合表8.4.25的要求时，该范围内的地下室内、外墙可计入地下一层的结构侧向刚度。
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.3条第2款：裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定抗震等级外，相关范围不应低于主楼的抗震等级。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010第3.9.6条条文说明：“相关范围”一般指主楼周边外延不少于三跨的裙房结构。
地下室顶板作为上部结构嵌固作用的探讨
０ ． 引 言
作 用 的重 要影 响 因素 之一 ，笔者从 地 下室 顶 板厚 度 和顶 板 开 洞率 两 个 角度 ， 对 建 筑上 部结 构嵌 固作用 。
不同板 厚 基本 周 期误 差率 变 化 曲线 如 图 １ （ ａ ） 所示 ， 顶 板 厚 度与 模 型结 构
分 离 模 型和 整 体模 型 两 种 结构 的不 同 板厚 顶 点 位 移 误 差率 关 系 曲 线 如 图１ （ ｂ） 所示。 顶板 厚度 与顶 点 位移 误差 率 成反 比关系 ， 顶板 厚 度越 大 ， 顶 点 位 移误 差率 越 小 ， 然而， 两种 模 型结 构 的基 本误 差 率减 小 幅度 并 不 太 明 ， 南此
６ ６ ０ ０ 毫米 ， 层 高为 ３ ２ ０ ０ 毫米 ， 框 架柱 截 面 为 ７ ０ ０ 毫米ｘ ７ ０ ０ 毫米 ， 框 架 梁截 面为
分离 模 型和 整体 模 型两 种 结构 的不 同板 厚 顶点 位 移误 差 率 见表２ 。
表 ２不 同板厚 顶 点位 移误 差 率
顶 板 厚度 （ ｍ）
不 同板 厚层 弯矩 误 差率 如表 ４ 所示 。 表 ３ 不 同板 厚层 间 剪 力误 差率
顶板 厚 度 （ ｍ ｍ ）
５ ０
分离 模型 和整体模 型两种结 构 的不 同顶板 厚度 的基本周 期误差 率见表 １ 。
表 １不 同板 厚 基 本周 期误 差 率
顶 板 厚度 （ ｍ ｍ ）
２ ． ２两种 结构 的 变形 特性 对 比分析
１ ． 下 室顶 板模 型
首 先 ，建 立 以地下 室 顶板 厚 度和 开洞 率 为变 量 的高 层 框 剪结 构模 型 ， 具 体如 下 ： 开 间３ ３ ０ ０ 毫米 ， 进深３ ３ ０ ０ 毫米， 上部为１ ８ 层， 柱网为５ ｘ ５ 跨， 跨 度 为
对《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解
对《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解新的抗震设计规范修订稿对于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位进行了详细的规定，具体条件和说明如下：6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：1 地下室顶板应避免开设大洞口,主楼应采用现浇梁板结构，裙房宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。
HiStruct注：实际设计中地面处经常遇到主裙楼楼板标高不一致有较大降板的情况，设计中各有各的做法，比如以1/3层高控制错位，规范应对此有具体规定比较合适。
2 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。
HiStruct注：侧向刚度如何计算一直是个有争议的问题，特别对于剪切变形为主的结构和弯曲变形为主的结构，应该有区别的规定侧向刚度的计算方法。
3 地下一层柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍。
HiStruct注：钢结构和混合结构的大量应用，此条应明确是仅放大混凝土结构的配筋,还是柱的承载力需放大。
4 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
同第3点的注。
5 地下室顶板的梁柱不应先于地上一层的柱根屈服。
[条文说明]：1）本条文字表达略有调整。
地下室顶板的厚度“不宜”小于180mm，指柱网内设置次梁时，板厚可适当减小，例如，取150mm。
2）相关部位一般指按45°扩散范围且不超过15m。
3，4）为了能使地下室有效地传递地震基底剪力，地下室顶板必须具有足够的平面内刚度，因此，提出了设计要求：框架柱嵌固端屈服时、或剪力墙墙肢的嵌固端屈服时，地下一层对应的框架柱或剪力墙墙肢不应屈服。
据此规定了地下一层框架柱纵筋面积和剪力墙墙肢端部纵筋面积的要求。
01 上部结构的嵌固部位及《抗规》第6.1.14条
上部结构的嵌固部位
概念：
【资料2、3】钢筋混凝土多高层建筑在进行结构计算分析之前，必须首先确定结构嵌固端所在的位置。
高层建筑上部结构的嵌固部位是确定建筑物抗震计算总高度的部位。
嵌固部位的正确选取是高层建筑结构计算模型中的一个重要假定，它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，构件内力及结构侧移等计算结果的准确性。
所谓嵌固部位也就是结构预期塑性铰出现的部位。
塑性铰是结构进入非弹性阶段的耗能部位。
确定嵌固部位可通过刚度和承载力调整，迫使塑性铰在预期部位出现。
地下室嵌固端的理解
在有地下室的结构设计时，地下室的顶板是否做为上部结构的嵌固是很重要的。
这不仅仅是关系到计算结构的内力的大小，而且在某些工程中会整体结构成为一个超限建筑。
如底框等结构型式。
结合论坛上的讨论和自己的认识，我提出以下几点，请同行们一同讨论。
1、对地下室埋臵深度较浅时，是否做为嵌固。
在常规概念中，地下室的顶板应与室外地坪基本平，高差多在600以下。
但有些地下室为半地下室，有时露出地面的部分多于埋臵于土中的部分，当这种情况下是否能做为嵌固，其比例应控制在多少为宜？2、当地下室顶板的标高不一致时，是否做为嵌固。
在多数结构中，板面的高差一般不大，即便时有较大高差时，也仅时地下室顶板中的一小部分。
那么当高差大于多少时，不应当认为是在同一平面内，当其面积超过整层面积的多少比例时不能做为嵌固？以上两种情况，我想只要是视做嵌固的，其地下室顶板所做的加强应当高于规范中的要求，这一点是肯定的。
但这只是个概念性的问题，对度的衡量应该如何把握呢，请各位说说看法。
我的几点思考，请同行们一同讨论。
1 嵌固的概念，这里我们所说的嵌固应该是强度嵌固而非力学嵌固；力学嵌固--完全刚性的固定，嵌固点以下刚度无穷大，嵌固点无平动、转动，实现了完全的约束。
强度嵌固--柱的塑性铰出现在地上一层的下端，而不是出现在梁柱节点两侧的梁上，即强梁弱柱.实现的方法:(1)增大梁的抗弯能力;(2)增大地下室柱顶的抗弯能力;(3)满足规范的各项要求.2 对于第一个问题,地下室埋臵深度较浅时的情况一般出现在多层建筑,这时的地下室周边一般不会有伸到地下室顶的钢砼墙,规范要求的2倍刚度很难满足,嵌固点不会取在地下室顶.3 对于第二个问题,基于1的理解,只要楼板是连续的,在满足规范的各项要求的前提下,是可以认为是嵌固点的.但有2点应注意:一是保证剪力的传递;二是注意错平处梁的受扭问题.对于梁受扭的问题,如果可以考虑错平处只传递平行于建筑外边线的剪力(横向外墙错平处只考虑传递横向剪力,纵向外墙错平处只考虑传递纵向剪力),则此问题不存在.4 同意"地下室顶板所做的加强应当高于规范中的要求"的观点,只是要如何加强?愿听各位高见主体结构计算模型的底部嵌固部位，理论上应能限制构件在两个水平方向的平动位移和绕竖轴的转角位移，并将上部结构的剪力全部传送给地下室结构。
规范相关范围理解
值得注意：抗规和高规要求的最小刚度比是2，地基规范和筏基规范规定的最小刚度比是1.5。不同规范之间打架，很令设计人纠结。
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.14条条文说明：“相关范围”一般可从地上结构(主楼、有裙房时含裙房)周边外延不大于20m。
裙楼
确定抗震等级
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010第3.9.6条：抗震设计时，与主楼连为整体的裙房的抗震等级，除应按裙房本身确定外，相关范围不应低于主楼的抗震等级。
部位
用途
规范条文
“相关范围”的含义
地
下
室
确定抗震等级
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010第3.9.5条：抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用。
注：《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.3条第3款关于地下室抗震等级的规定并没有提及“相关范围”这个概念。
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.3条第2款：裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定抗震等级外，相关范围不应低于主楼的抗震等级。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010第3.9.6条条文说明：“相关范围”一般指主楼周边外延不少于三跨的裙房结构。
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.3条条文说明：裙房与主楼相连的“相关范围”一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m。
对《抗规》、《高规》中规范中的三个“相关范围”的规定
【条文说明】关于裙房的抗震等级。裙房与主楼相连，主楼结构在裙房顶板对应的上下各一层受刚度与承载力突变影响较大，抗震构造措施需要适当加强。裙房与主楼之间设防震缝，在大震作用下可能发生碰撞，该部位也需要采取加强措施。裙房与主楼相连的相关范围，一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m，相关范围以外的区域可按裙房自身的结构类型确定其抗震等级。裙房偏置时，其端部有较大扭转效应，也需要加强。
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。
【条文说明】本条给出作为结构分析模型嵌固部位的刚度要求。计算地下室结构楼层侧向刚度时，可考虑地上结构以外的地下室相关部位的结构，“相关部位”一般指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。
三、总结：
1、计算地下一层与首层侧向刚度比时，取地上结构（主楼、有裙房时含裙房）外扩不超过三跨且不大于20m的地下室范围。
注：《抗规》规定外延不大于20m。《高规》规定外扩不超过三跨。
2、裙房抗震等级同主楼的范围，从主楼周边外延3跨且不小于20m的裙Байду номын сангаас。
注：《抗规》规定从主楼周边外延3跨且不小于20m。《高规》规定外延不少于三跨。
3、地下一层抗震等级同上部结构的范围，主楼周边外延1～2跨的地下室范围。
注：《抗规》规定无外延。《高规》规定外延1～2跨。
带地下室的多层和高层建筑当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时参见本规范第6114条地下室顶板可视作嵌固部位在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层同时将影响到地下一层
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对《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解
新的抗震设计规范修订稿对于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位进行了详细的规定，具体条件和说明如下：
6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：
1 地下室顶板应避免开设大洞口,主楼应采用现浇梁板结构，裙房宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。
HiStruct注：实际设计中地面处经常遇到主裙楼楼板标高不一致有较大降板的情况，设计中各有各的做法，比如以1/3层高控制错位，规范应对此有具体规定比较合适。
2 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。
HiStruct注：侧向刚度如何计算一直是个有争议的问题，特别对于剪切变形为主的结构和弯曲变形为主的结构，应该有区别的规定侧向刚度的计算方法。
3 地下一层柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍。
HiStruct注：钢结构和混合结构的大量应用，此条应明确是仅放大混凝土结构的配筋,还是柱的承载力需放大。
4 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
同第3点的注。
5 地下室顶板的梁柱不应先于地上一层的柱根屈服。
[条文说明]：
1）本条文字表达略有调整。
地下室顶板的厚度“不宜”小于180mm，指柱网内设置次梁时，板厚可适当减小，例如，取150mm。
2）相关部位一般指按45°扩散范围且不超过15m。
3，4）为了能使地下室有效地传递地震基底剪力，地下室顶板必须具有足够的平面内刚度，因此，提出了设计要求：框架柱嵌固端屈服时、或剪力墙墙肢的嵌固端屈服时，地下一层对应的框架柱或剪力墙墙肢不应屈服。
据此规定了地下一层框架柱纵筋面积和剪力墙墙肢端部纵筋面积的要求。
5）当框架柱嵌固在地下室顶板时，位于地下室顶板的梁柱节点应按“强梁弱柱”设计，即首层柱的下端为“弱柱”，地震时屈服、出塑性铰，为实现首层柱根先屈服的概念设计，位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面同一方向实配抗震受弯承载力∑Mbua与地下室柱上端同一方向实配的抗震受弯承载力Mcua之和，需大于首层柱下端实配抗震受弯承载力Mcua；通常，可按1.2倍的要求控制。
HiStruct注：其中第5）点的说明非常重要，修正了一个问题：当嵌固层在地下室顶板的时候“强梁弱柱”应如何设计，假如按照普通层的概念来设计，则明显是不合理的，因为对于高层建筑而言，可能柱的承载力比与之相连的梁大很多。
如图3所示。
修订稿的设计如图4
所示，但是前提是一定要保证结构可以嵌固在首层，即内力在此发生转变！。