建筑嵌固部位在設計中的選取

摘 要：在對建筑結構，特別是高層、多層建筑實施結構分析時，首先必須考慮到結構嵌固的部位。但在實際工程中，建筑結構的嵌固部位選擇受到多方面因素的影響，如地下室、建筑的層數等，故如何根據建筑結構的實際情況科學確定其嵌固部位就成了建筑結構在建設前期需重點結算并分析的一個環節，直接關系到結構構件的內力分配，與結構的經濟性。為此，文章從分析嵌固部位概念入手，對不同建筑結構的嵌固端的選擇原則進行分析，并總結嵌固端在設計中應用注意的相關事項，從而為具體工程的開展提供一定借鑒。

關鍵詞：建筑結構；嵌固部位；設計技術

當前，伴隨社會經濟的飛速發展，現代人生活水平的逐步提升，多層，尤其是高層建筑已經遍布于城市的各角落，成為了衡量一個城市的城市化發展水平的重要標準之一。而為迎合埋深與使用功能的需求，大多數的建筑均帶有地下室，且其層數也呈現出逐漸增多的趨勢，為此，有效確定該類建筑結構的嵌固端，顯得異常重要。

1 嵌固端概念分析

嵌固端被認為是對高層或是多層建筑的結構實施有效計算分析下的一個假定，在很大程度上影響到結構的計算模型同結構的實際受力狀態間的迎合程度，與結構構件內力與以及結構的側移等眾多計算結果的有效性。一般來說，嵌固端，指的就是除了承受軸力、剪力與彎矩之外，結構水平移動、水平位移與豎向位移以及位移交都是0的一個部位，而嵌固端的確定，就是通過對剛度與承載力進行合理調整后致使塑性鉸出現在預期部位，并使之可承受上部結構授之于其的極限彎矩、相應軸力以及塑性鉸出現時的最大剪力。因此，可以說，一個建筑結構中，其嵌固端的確定與處理在很大程度上影響到整個建筑結構的變形與受力情況，只有科學、合理地選擇建筑結構的嵌固端，才能最大限度確保該建筑結構的可靠性。

比如對高層建筑結構實施抗震設計的時候，倘若將地下室的頂層看成是其上部結構嵌固端，那么，地下一層抗震等級就需按照上部結構的相關參數來設定，而地下一層以下的結構，其抗震等級的確定一般需根據實際情況而定，多為三級或是四級。一般在抗震設計時，其剪力墻的結構底部強化部位高度一般是底部兩層與墻肢總高的1/8的最大值（這里的“底部兩層”就是指嵌固端之上的兩層，并不是從基礎開始的兩層），而且對于墻厚、配筋與底部強化部位墻厚的確定，一般一、二級不可低于200且不可超多建筑層高的1/16，而三、四級的則需大于160，且需超過層高的1/20，同時，一、二、三抗震墻的橫向與豎向分布鋼筋的最小配筋率均需大于0.25%，而四級的抗震墻則需大于0.2%。以上數據，可明顯的看出建筑嵌固端的確定，對整個工程的配筋、墻厚與工程造價均有著較大的影響，故在具體設計中，必須引起設計人員的高度重視。

2 關于建筑結構的嵌固部位相關原則分析

2.1 無地下室

2.1.1 對于沒有地下室的建筑結構，倘若其基礎埋深比較淺，就可將其基礎頂部看成是其上部結構嵌固端，倘若基礎埋深比較深，比如砌體結構或是多層剪力墻建筑結構，若地面有大約200～300mm厚的混凝土剛性地面的時候，就可將室外地面下500mm位置定建筑上部結構嵌固部部位；

2.1.2 倘若上部結構屬于剛度輕柔型的框架結構，則可選用柱下獨立基礎，因為當基礎埋深比較深的時候，拉梁是不能作為上部結構嵌固部位的，一般來說，拉梁雖然可使柱子計算長度發生改變，使得柱子配筋變得更加經濟合理，但由于拉梁本身有著較小剛度，加之無法準確控制回填土目的，故無法形成嵌固端；

2.1.3 倘若建筑結構按照《建筑地基基礎設計規范》來設計一個高杯口基礎且符合了高杯口基礎壁厚要求，則可直接將高杯口基礎頂面當作結構的嵌固端。

2.2 有地下室

2.2.1 倘若建筑結構本身就有地下室，就可將地下室作為整個建筑結構的嵌固端，但也需確保地下室抗側移的剛度需>上部結構首層的2倍，并且在構造過程中采取相應控制措施，比如將地下室頂板厚度控制在160mm以上。

2.2.2 地下室的頂板標高同室外地坪間的高度差不能過大，比如在只有半層地下室的情況下，其首層的樓面是不可以將其看作是結構嵌固端的，除非其兩者間的高度差在1～3級臺階之內，方可考慮，且不一定完全有效。

2.2.3 地下室的頂板結構必須是梁板體系，不可將其設計成無梁的樓蓋，而且在該層的樓面上不能留有大孔洞，且樓板必須有一定厚度，而樓面框架梁抗彎的剛度也必須足夠大；同時，在地下室中，其側壁必須有著較好的側限，也就是說需同“地球”間接壤良好，若地下室的頂板無法滿足上述這些條件，是不可以將其作為結構嵌固端的。

3 關于建筑結構的嵌固部位設計中的相關技術分析

3.1 單層地下室

倘若一棟高層建筑僅僅設置了一層地下室，而且底板選用的是天然的地基筏板基礎或者是樁一筏基礎的時候，一般將基礎底板看作是其整個結構前嵌固端，而不是所謂的“地下室頂板”，因為這樣更加有利于發揮出基礎底板的“無限”剛度，便于地下室頂板結構的靈活選擇，即使采用了無梁樓蓋作為地下室的頂板，或是在頂板留有大孔洞，也不會影響到整個結構計算結果的有效性與準確性。同時，由于相關建筑要求地下一層抗震等級需同上部結構等同，即使是把基礎底板看作其嵌固部位，也不會影響到地下室結構的總體造價，相反的，反而獲得更好的經濟效應。此外，在單層地下室建筑結構中，即使其底板屬于樁基礎的一般梁板結構，還是會將其地下室底板看成是結構嵌固端，而假如地下室屬于一個抗力級別比較高的防空地下室，那么，其頂板必然具備了一定剛度，故就其頂板當作建筑結構上部結構嵌固端。

3.2 多層地下室

關于有著多層地下室的高層建筑，其上部結構嵌固部位的確定，一般是由該結構地下室整體結構側向的剛度比決定的。比如，在地下室的第一層頂板上有一個較大的孔洞，很明顯，它是不可能作為嵌固端的，而這時就可通過依次驗算地下室第二層（K-2）與以下各層的側向剛度（K-n）以及上部結構中第一層側向的剛度（K1），并進行相互間的比較，倘若K-n>K1的時候，就可把第n層地下室的頂板看成是建筑上部結構嵌固端。

3.3 大底盤的多塔樓

一般來說，大底盤的多塔樓多數都是商住樓，而因居住房與商用房在性質方面存在一定差異，對柱網也有不同要求，因此，一般都需要設計結構轉換層。倘若該大底盤建筑的商用部分樓層較少，只有1～2層，而且其結構轉換層布置在大底盤屋頂標高位置的時候，就可將大底盤屋頂位置作為整個塔樓嵌固端（初步假定）。而這樣設計的原因主要是因為：

3.3.1 一般情況下，大底盤樓層面積均遠遠大于塔樓投影的面積，加之整個結構的轉換層在大底盤屋頂，所以該大底盤樓層平面的剛度必然要遠遠超過塔樓樓層的剛度。

3.3.2 由于在結構轉換層的上部一般都是剪力墻、異形柱框架或是部分的短肢剪力墻結構，故這時為了保證轉換層中上下兩部位間側向剛度的相似，在大底盤的部分位置必然會相對增厚原位剪力墻或是增添新剪力墻，這樣一來，整個塔樓下部的大底盤部分結構也就具備了足夠側向剛度，進而滿足了作為上部結構嵌固端的條件。

比如一棟高層建筑，地上有27層，每層的層高是3m，地下則有2層，其中，下一層是設備夾層，高為2.4m，下二層是大底盤的地下車車庫，而該棟建筑的主樓范圍內的層高有3.4m，范圍外則有4.6m，同時，基層～2層的墻厚有300mm，而3～21層的墻厚有250mm，22層～頂層的墻厚有200mm，而且建筑設備夾層與地下室的混凝土強度等級為C40，而1～6層的混凝土強度等級則為C35，7～頂層的則為C30，且房屋的總高度超過80m，剪力墻的抗震等級達到了一級。對于這棟建筑，圖1是其標準層的平面圖，圖2是其地下室的嵌固位置圖。

圖1 標準層的平面圖

圖2 地下室的嵌固位置圖

4 結語

總之，在對多層，高層建筑進行結構設計時，不論是將哪個位置作為其結構嵌固位置，都需通過嚴密的計算，而為了確保計算結構同結構具體情況將的吻合，輸入正確參數來計算很有必要，特別是結構嵌固位置選擇。為此，設計人員必須高度重度建筑嵌固位置的選擇，并通過科學計算與比較，以確定最佳嵌固端。

參考文獻

[1] 劉忠.高層建筑嵌固部位在設計中的選取[J].低溫建筑技術，2012， 34（7）.

[2] 周慶杰，韓芳.高層建筑結構嵌固部位的選取[J].吉林工程技術師范學院學報，2012，28（2）.

[3] 王玉松，吳映棟.淺述高層建筑結構大底盤地下室的設計[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陸麗莉.關于上部結構嵌固部位的探討[J].建筑工程技術與設計，2014（17）.

作者簡介：陳紅（1964.11- ），女，山東濟寧人，大專，研究方向：結構設計與管理。

3.3 大底盤的多塔樓

一般來說，大底盤的多塔樓多數都是商住樓，而因居住房與商用房在性質方面存在一定差異，對柱網也有不同要求，因此，一般都需要設計結構轉換層。倘若該大底盤建筑的商用部分樓層較少，只有1～2層，而且其結構轉換層布置在大底盤屋頂標高位置的時候，就可將大底盤屋頂位置作為整個塔樓嵌固端（初步假定）。而這樣設計的原因主要是因為：

3.3.1 一般情況下，大底盤樓層面積均遠遠大于塔樓投影的面積，加之整個結構的轉換層在大底盤屋頂，所以該大底盤樓層平面的剛度必然要遠遠超過塔樓樓層的剛度。

3.3.2 由于在結構轉換層的上部一般都是剪力墻、異形柱框架或是部分的短肢剪力墻結構，故這時為了保證轉換層中上下兩部位間側向剛度的相似，在大底盤的部分位置必然會相對增厚原位剪力墻或是增添新剪力墻，這樣一來，整個塔樓下部的大底盤部分結構也就具備了足夠側向剛度，進而滿足了作為上部結構嵌固端的條件。

比如一棟高層建筑，地上有27層，每層的層高是3m，地下則有2層，其中，下一層是設備夾層，高為2.4m，下二層是大底盤的地下車車庫，而該棟建筑的主樓范圍內的層高有3.4m，范圍外則有4.6m，同時，基層～2層的墻厚有300mm，而3～21層的墻厚有250mm，22層～頂層的墻厚有200mm，而且建筑設備夾層與地下室的混凝土強度等級為C40，而1～6層的混凝土強度等級則為C35，7～頂層的則為C30，且房屋的總高度超過80m，剪力墻的抗震等級達到了一級。對于這棟建筑，圖1是其標準層的平面圖，圖2是其地下室的嵌固位置圖。

圖1 標準層的平面圖

圖2 地下室的嵌固位置圖

4 結語

總之，在對多層，高層建筑進行結構設計時，不論是將哪個位置作為其結構嵌固位置，都需通過嚴密的計算，而為了確保計算結構同結構具體情況將的吻合，輸入正確參數來計算很有必要，特別是結構嵌固位置選擇。為此，設計人員必須高度重度建筑嵌固位置的選擇，并通過科學計算與比較，以確定最佳嵌固端。

參考文獻

[1] 劉忠.高層建筑嵌固部位在設計中的選取[J].低溫建筑技術，2012， 34（7）.

[2] 周慶杰，韓芳.高層建筑結構嵌固部位的選取[J].吉林工程技術師范學院學報，2012，28（2）.

[3] 王玉松，吳映棟.淺述高層建筑結構大底盤地下室的設計[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陸麗莉.關于上部結構嵌固部位的探討[J].建筑工程技術與設計，2014（17）.

作者簡介：陳紅（1964.11- ），女，山東濟寧人，大專，研究方向：結構設計與管理。

3.3 大底盤的多塔樓

一般來說，大底盤的多塔樓多數都是商住樓，而因居住房與商用房在性質方面存在一定差異，對柱網也有不同要求，因此，一般都需要設計結構轉換層。倘若該大底盤建筑的商用部分樓層較少，只有1～2層，而且其結構轉換層布置在大底盤屋頂標高位置的時候，就可將大底盤屋頂位置作為整個塔樓嵌固端（初步假定）。而這樣設計的原因主要是因為：

3.3.1 一般情況下，大底盤樓層面積均遠遠大于塔樓投影的面積，加之整個結構的轉換層在大底盤屋頂，所以該大底盤樓層平面的剛度必然要遠遠超過塔樓樓層的剛度。

3.3.2 由于在結構轉換層的上部一般都是剪力墻、異形柱框架或是部分的短肢剪力墻結構，故這時為了保證轉換層中上下兩部位間側向剛度的相似，在大底盤的部分位置必然會相對增厚原位剪力墻或是增添新剪力墻，這樣一來，整個塔樓下部的大底盤部分結構也就具備了足夠側向剛度，進而滿足了作為上部結構嵌固端的條件。

比如一棟高層建筑，地上有27層，每層的層高是3m，地下則有2層，其中，下一層是設備夾層，高為2.4m，下二層是大底盤的地下車車庫，而該棟建筑的主樓范圍內的層高有3.4m，范圍外則有4.6m，同時，基層～2層的墻厚有300mm，而3～21層的墻厚有250mm，22層～頂層的墻厚有200mm，而且建筑設備夾層與地下室的混凝土強度等級為C40，而1～6層的混凝土強度等級則為C35，7～頂層的則為C30，且房屋的總高度超過80m，剪力墻的抗震等級達到了一級。對于這棟建筑，圖1是其標準層的平面圖，圖2是其地下室的嵌固位置圖。

圖1 標準層的平面圖

圖2 地下室的嵌固位置圖

4 結語

總之，在對多層，高層建筑進行結構設計時，不論是將哪個位置作為其結構嵌固位置，都需通過嚴密的計算，而為了確保計算結構同結構具體情況將的吻合，輸入正確參數來計算很有必要，特別是結構嵌固位置選擇。為此，設計人員必須高度重度建筑嵌固位置的選擇，并通過科學計算與比較，以確定最佳嵌固端。

參考文獻

[1] 劉忠.高層建筑嵌固部位在設計中的選取[J].低溫建筑技術，2012， 34（7）.

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[3] 王玉松，吳映棟.淺述高層建筑結構大底盤地下室的設計[J].浙江建筑，2011，28（4）.

[4] 陸麗莉.關于上部結構嵌固部位的探討[J].建筑工程技術與設計，2014（17）.

作者簡介：陳紅（1964.11- ），女，山東濟寧人，大專，研究方向：結構設計與管理。