建筑嵌固部位在设计中的选取

摘 要：在对建筑结构，特别是高层、多层建筑实施结构分析时，首先必须考虑到结构嵌固的部位。但在实际工程中，建筑结构的嵌固部位选择受到多方面因素的影响，如地下室、建筑的层数等，故如何根据建筑结构的实际情况科学确定其嵌固部位就成了建筑结构在建设前期需重点结算并分析的一个环节，直接关系到结构构件的内力分配，与结构的经济性。为此，文章从分析嵌固部位概念入手，对不同建筑结构的嵌固端的选择原则进行分析，并总结嵌固端在设计中应用注意的相关事项，从而为具体工程的开展提供一定借鉴。

关键词：建筑结构；嵌固部位；设计技术

当前，伴随社会经济的飞速发展，现代人生活水平的逐步提升，多层，尤其是高层建筑已经遍布于城市的各角落，成为了衡量一个城市的城市化发展水平的重要标准之一。而为迎合埋深与使用功能的需求，大多数的建筑均带有地下室，且其层数也呈现出逐渐增多的趋势，为此，有效确定该类建筑结构的嵌固端，显得异常重要。

1 嵌固端概念分析

嵌固端被认为是对高层或是多层建筑的结构实施有效计算分析下的一个假定，在很大程度上影响到结构的计算模型同结构的实际受力状态间的迎合程度，与结构构件内力与以及结构的侧移等众多计算结果的有效性。一般来说，嵌固端，指的就是除了承受轴力、剪力与弯矩之外，结构水平移动、水平位移与竖向位移以及位移交都是0的一个部位，而嵌固端的确定，就是通过对刚度与承载力进行合理调整后致使塑性铰出现在预期部位，并使之可承受上部结构授之于其的极限弯矩、相应轴力以及塑性铰出现时的最大剪力。因此，可以说，一个建筑结构中，其嵌固端的确定与处理在很大程度上影响到整个建筑结构的变形与受力情况，只有科学、合理地选择建筑结构的嵌固端，才能最大限度确保该建筑结构的可靠性。

比如对高层建筑结构实施抗震设计的时候，倘若将地下室的顶层看成是其上部结构嵌固端，那么，地下一层抗震等级就需按照上部结构的相关参数来设定，而地下一层以下的结构，其抗震等级的确定一般需根据实际情况而定，多为三级或是四级。一般在抗震设计时，其剪力墙的结构底部强化部位高度一般是底部两层与墙肢总高的1/8的最大值（这里的“底部两层”就是指嵌固端之上的两层，并不是从基础开始的两层），而且对于墙厚、配筋与底部强化部位墙厚的确定，一般一、二级不可低于200且不可超多建筑层高的1/16，而三、四级的则需大于160，且需超过层高的1/20，同时，一、二、三抗震墙的横向与竖向分布钢筋的最小配筋率均需大于0.25%，而四级的抗震墙则需大于0.2%。以上数据，可明显的看出建筑嵌固端的确定，对整个工程的配筋、墙厚与工程造价均有着较大的影响，故在具体设计中，必须引起设计人员的高度重视。

2 关于建筑结构的嵌固部位相关原则分析

2.1 无地下室

2.1.1 对于没有地下室的建筑结构，倘若其基础埋深比较浅，就可将其基础顶部看成是其上部结构嵌固端，倘若基础埋深比较深，比如砌体结构或是多层剪力墙建筑结构，若地面有大约200～300mm厚的混凝土刚性地面的时候，就可将室外地面下500mm位置定建筑上部结构嵌固部部位；

2.1.2 倘若上部结构属于刚度轻柔型的框架结构，则可选用柱下独立基础，因为当基础埋深比较深的时候，拉梁是不能作为上部结构嵌固部位的，一般来说，拉梁虽然可使柱子计算长度发生改变，使得柱子配筋变得更加经济合理，但由于拉梁本身有着较小刚度，加之无法准确控制回填土目的，故无法形成嵌固端；

2.1.3 倘若建筑结构按照《建筑地基基础设计规范》来设计一个高杯口基础且符合了高杯口基础壁厚要求，则可直接将高杯口基础顶面当作结构的嵌固端。

2.2 有地下室

2.2.1 倘若建筑结构本身就有地下室，就可将地下室作为整个建筑结构的嵌固端，但也需确保地下室抗侧移的刚度需>上部结构首层的2倍，并且在构造过程中采取相应控制措施，比如将地下室顶板厚度控制在160mm以上。

2.2.2 地下室的顶板标高同室外地坪间的高度差不能过大，比如在只有半层地下室的情况下，其首层的楼面是不可以将其看作是结构嵌固端的，除非其两者间的高度差在1～3级台阶之内，方可考虑，且不一定完全有效。

2.2.3 地下室的顶板结构必须是梁板体系，不可将其设计成无梁的楼盖，而且在该层的楼面上不能留有大孔洞，且楼板必须有一定厚度，而楼面框架梁抗弯的刚度也必须足够大；同时，在地下室中，其侧壁必须有着较好的侧限，也就是说需同“地球”间接壤良好，若地下室的顶板无法满足上述这些条件，是不可以将其作为结构嵌固端的。

3 关于建筑结构的嵌固部位设计中的相关技术分析

3.1 单层地下室

倘若一栋高层建筑仅仅设置了一层地下室，而且底板选用的是天然的地基筏板基础或者是桩一筏基础的时候，一般将基础底板看作是其整个结构前嵌固端，而不是所谓的“地下室顶板”，因为这样更加有利于发挥出基础底板的“无限”刚度，便于地下室顶板结构的灵活选择，即使采用了无梁楼盖作为地下室的顶板，或是在顶板留有大孔洞，也不会影响到整个结构计算结果的有效性与准确性。同时，由于相关建筑要求地下一层抗震等级需同上部结构等同，即使是把基础底板看作其嵌固部位，也不会影响到地下室结构的总体造价，相反的，反而获得更好的经济效应。此外，在单层地下室建筑结构中，即使其底板属于桩基础的一般梁板结构，还是会将其地下室底板看成是结构嵌固端，而假如地下室属于一个抗力级别比较高的防空地下室，那么，其顶板必然具备了一定刚度，故就其顶板当作建筑结构上部结构嵌固端。

3.2 多层地下室

关于有着多层地下室的高层建筑，其上部结构嵌固部位的确定，一般是由该结构地下室整体结构侧向的刚度比决定的。比如，在地下室的第一层顶板上有一个较大的孔洞，很明显，它是不可能作为嵌固端的，而这时就可通过依次验算地下室第二层（K-2）与以下各层的侧向刚度（K-n）以及上部结构中第一层侧向的刚度（K1），并进行相互间的比较，倘若K-n>K1的时候，就可把第n层地下室的顶板看成是建筑上部结构嵌固端。

3.3 大底盘的多塔楼

一般来说，大底盘的多塔楼多数都是商住楼，而因居住房与商用房在性质方面存在一定差异，对柱网也有不同要求，因此，一般都需要设计结构转换层。倘若该大底盘建筑的商用部分楼层较少，只有1～2层，而且其结构转换层布置在大底盘屋顶标高位置的时候，就可将大底盘屋顶位置作为整个塔楼嵌固端（初步假定）。而这样设计的原因主要是因为：

3.3.1 一般情况下，大底盘楼层面积均远远大于塔楼投影的面积，加之整个结构的转换层在大底盘屋顶，所以该大底盘楼层平面的刚度必然要远远超过塔楼楼层的刚度。

3.3.2 由于在结构转换层的上部一般都是剪力墙、异形柱框架或是部分的短肢剪力墙结构，故这时为了保证转换层中上下两部位间侧向刚度的相似，在大底盘的部分位置必然会相对增厚原位剪力墙或是增添新剪力墙，这样一来，整个塔楼下部的大底盘部分结构也就具备了足够侧向刚度，进而满足了作为上部结构嵌固端的条件。

比如一栋高层建筑，地上有27层，每层的层高是3m，地下则有2层，其中，下一层是设备夹层，高为2.4m，下二层是大底盘的地下车车库，而该栋建筑的主楼范围内的层高有3.4m，范围外则有4.6m，同时，基层～2层的墙厚有300mm，而3～21层的墙厚有250mm，22层～顶层的墙厚有200mm，而且建筑设备夹层与地下室的混凝土强度等级为C40，而1～6层的混凝土强度等级则为C35，7～顶层的则为C30，且房屋的总高度超过80m，剪力墙的抗震等级达到了一级。对于这栋建筑，图1是其标准层的平面图，图2是其地下室的嵌固位置图。

图1 标准层的平面图

图2 地下室的嵌固位置图

4 结语

总之，在对多层，高层建筑进行结构设计时，不论是将哪个位置作为其结构嵌固位置，都需通过严密的计算，而为了确保计算结构同结构具体情况将的吻合，输入正确参数来计算很有必要，特别是结构嵌固位置选择。为此，设计人员必须高度重度建筑嵌固位置的选择，并通过科学计算与比较，以确定最佳嵌固端。

参考文献

[1] 刘忠.高层建筑嵌固部位在设计中的选取[J].低温建筑技术，2012， 34（7）.

[2] 周庆杰，韩芳.高层建筑结构嵌固部位的选取[J].吉林工程技术师范学院学报，2012，28（2）.

[3] 王玉松，吴映栋.浅述高层建筑结构大底盘地下室的设计[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陆丽莉.关于上部结构嵌固部位的探讨[J].建筑工程技术与设计，2014（17）.

作者简介：陈红（1964.11- ），女，山东济宁人，大专，研究方向：结构设计与管理。

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