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关于嵌固端的理解

无地下室小高层及多层钢筋混凝土框架结构嵌固端的选取和处理

一、前言

嵌固端的定义，若按计算模型而言，是指除能承受轴力（N）、弯矩（M）、剪力（V）之外，U（X方向水平位移）、V（Y方向水平位移）、ω（竖向位移）、θ（转角位移）均为零的部位，若按在地震作用下的屈服机制而言，就是预期塑性铰出现的部位。确定嵌固端就是通过刚度和承载力调整，迫使塑性铰在该预期部位出现，并能承担上部结构在该处屈服超强引起的极限弯矩和出现塑性铰时的最大剪力以及相应的最大最小的轴向力。由此可知，嵌固端的选取和处理直接影响结构体系的受力与变形状态。所以在抗震设计中，恰当和正确对待嵌固端的选取和处理问题，对保证结构体系的可靠性具有重要意义。

嵌固端位置的选取与基础的型式和埋深相关连，一般情况选取在基础的顶面。众所周知，小高层建筑以承受水平风荷载或水平地震作用为主，为保证稳定和抗倾覆能力，必须考虑基础的有效埋置深度。多层建筑以承受竖向荷载为主，一般可不考虑基础有效埋置深度的要求。但是往往由于建筑物的类型和用途（对不均匀沉降的敏感性，是否有地下管道和设备基础等）；作用在地基上的荷载大小和性质；工程地质和水文地质条件（持力层的埋深，地下水性质和埋深等）；相邻房屋和构筑物的基础埋置深度；季节性冻土地基的冻胀和融陷等因素的制约，使框架基础埋置深度较大，引起底层柱的长度相应增加较多。当无地下室时，如底层柱断面尺寸不变，相对相邻上层柱的线刚度减小，影响水平位移的控制。如保持线刚度不变，

比起相邻上层柱需增大底层柱的断面尺寸。加之柱子埋在土中，不能充分利用其围合的空间，经济效益无法合理体现。这一情况，在设计中经常出现，至今没有很好解决。为此，提出了基础埋置深度与结构计算嵌固端可否分开考虑的问题？作以下研究探讨。

二、嵌固端部位选取的原则

1、嵌固端部位必须在满足基础有效埋置深度或可靠埋置深度的前提下选取，其位置可在基础顶面也可以高于基础顶面。

2、嵌固端部位选取高于基础顶面时，其选取的位置应接合室内地沟布置和埋深情况不宜高出室外地面。若高出室外地面，其高差不得大于所设边梁的梁高。且必须使嵌固部位的下部和基础之间有不超过一层的完整的框架结构体系，并在地震作用下保持弹性工作状态。

3、嵌固部位下部和基础之间的框架结构体系应有足够的承载力和侧向刚度，能够抵抗上部框架结构在嵌固部位产生的嵌固端弯矩、剪力和轴力的作用。避免柱塑性铰向下转移。

三、嵌固端部位高于基础顶面时的处理措施

1、嵌固部位下部的框架体系，其抗震等级应按上部结构采用。在多遇地震作用下应进行抗震承载力验算。分别取包括和不包括嵌固端部位以下框架结构体系两种计算简图，取其不利者控制嵌固端处及其以下部分框架梁柱配筋，使该处框架梁在其下部柱柱顶端左右形成的约束弯矩设计值之和不小于嵌固端部位上层柱的下端实际嵌固弯矩的设计值。

2、嵌固端部位以下的框架结构体系应进行罕遇地震下水平位移的验算。

3、嵌固端部位以下的框架结构体系侧向刚度，不应小于相邻上部结构侧向刚度的2倍。侧向刚度按主体结构计算，以楼层剪力与该楼层之间位移的比值控制。

4、如为柱下单独基础（包括桩基），应沿两个主轴方向设置基础系梁并纳入框架计算，配筋方式及构造要求同框架梁。

5、嵌固端部位以下的框架柱的截面应等于或大于对应相邻上部结构的柱截面。每侧实际纵向配筋面积，除应满足计算要求外，还不应小于嵌固端部位上部相邻柱每侧实配纵向钢筋面积的1.1倍。

6、嵌固端部位处框架梁，及其以下框架柱，基础系梁的箍筋全跨全高加密，间距不应大于100mm。

7、调整基础埋置深度，使嵌固端部位以下的柱高相等。优先使柱的剪跨比大于2。当柱剪跨比不大于2但不小于1.5时，轴压比限值比一般柱降低0.05（《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002，以下简称《高规》第6.4.2条注3）；抗震等级为一级时，柱单侧纵受拉钢筋的配筋率不宜大于1.2%（《高规》第6.4.4条第4款）；应使其斜截面受剪承载力满足《高规》第6.2.9条第2款的要求；箍筋应沿柱全高加密，间距不应大于100mm，一级时尚不应大于6倍的纵向钢筋直径（《高规》第6.4.3条第2款第3项）；柱加密区范围内箍筋的体积配筋率不应小于1.2%，设防烈度为9度时，不应小于1.5%（《高规》第6.4..7条第3款）；梁柱节点核芯区的体积配箍率不应小于上下柱端的较大值。当柱剪跨比小于1.5时，从经济效益和技术可靠性出发，将嵌固端部位直接设置在基础顶面。

8、嵌固端部位处以下及基础底面以上的高度及距周边基础外边缘1.5

米包络范围内回填土的压实系数λc及检测要求，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2003）执行，若嵌固端部位高出室外地面时，应在该水平面处设置厚度不宜小于180mm且双层双向配筋，每层每向配筋率不宜小于

0.25%的刚性地面。

四、结束语

无地下室的小高层及多层建筑，怎样合理考虑嵌固端部位的选取和处理问题？成为设计关注的课题历时已久。由于工程具体情况的多样性和复杂性各异，从技术性和经济性出发，很难也不可能只存在唯一的解决途径，以至于目前尚无统一的看法，设计人员只能因地制宜根据自己掌握和理解的程度于以决断，是否成立？仍需探讨。

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1、宁可辛苦一阵子，不要苦一辈子。

2、为成功找方法，不为失败找借口。

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