嵌固部位在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的研究

【摘要】隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的各類發(fā)展，人們對住宅的需求日新月異，同樣對于房屋的建造要求也不斷提高，而針對不同形式構(gòu)造的建筑其嵌固端的選取也不相同。結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，需進(jìn)一步探討結(jié)構(gòu)的嵌固部位選擇，本文將通過對嵌固端的分析，闡述其在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)問題。

【關(guān)鍵詞】嵌固端;結(jié)構(gòu)形式;剪力墻;側(cè)向剛度

設(shè)計(jì)建筑尤其是高層建筑時(shí)，需要確定嵌固端的位置。對于不同形式不同體量的建筑應(yīng)進(jìn)一步分析，例如不同的基礎(chǔ)形式，地下室的高度和層數(shù)。根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，需進(jìn)一步討論結(jié)構(gòu)的嵌固部位選擇，正確選取嵌固端是結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中的初始假定，它不僅關(guān)系到模型計(jì)算中力傳導(dǎo)關(guān)系，而且還是對建筑位移真實(shí)性的還原，也對建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和安全性起到了重要作用，因此對結(jié)構(gòu)嵌固端的選取進(jìn)行以下分析。

1、設(shè)計(jì)嵌固端的考慮因素

嵌固端在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)通常是選擇在正負(fù)零，但項(xiàng)目的計(jì)算模型能否能將正負(fù)零作為嵌固端是有諸多影響因素：房間布局、正負(fù)一層的層高和高差、正負(fù)零處板厚等。

1.1有地下室情況

（1） 地下室外墻應(yīng)具有良好的側(cè)向剛度，以保證平面內(nèi)足夠剛度，將地下結(jié)構(gòu)形成一個(gè)有效整體。地下室頂板和室外地坪高差較少，如有半地下室或首層樓面標(biāo)高超過0.6m時(shí)不宜采用。

（2） 車庫或大空間的地下室頂板不能作為嵌固部位，也不應(yīng)開大洞口，板厚度一般要在180mm以上，建筑物的整體造型也需相對對稱。

這些條件應(yīng)滿足《抗震規(guī)范》規(guī)定，對于側(cè)向剛度要求“地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的2倍”，有時(shí)即使增大梁、柱截面仍難以滿足規(guī)范要求。同時(shí)為盡量體現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)理念，在這種情況下只有多層建筑才可能將地下室頂板作為結(jié)構(gòu)的嵌固端，而54m以上的住宅、50m以上的公建等一類高層則不適用。

1.2無地下室情況

基礎(chǔ)持力層較淺時(shí)的小高層，有時(shí)不設(shè)置地下室，以基礎(chǔ)頂面作為結(jié)構(gòu)固定端，但應(yīng)增加構(gòu)造措施以增強(qiáng)基礎(chǔ)整體剛度。（對于非高層建筑則影響較小此文不再贅述）

2、相關(guān)的技術(shù)探討

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)形式、建筑的轉(zhuǎn)換層上下的開間變化，都會(huì)對結(jié)構(gòu)計(jì)算起到影響，因此也需要加以分析。

2.1大型底盤多塔形式。近些年出現(xiàn)了許多商業(yè)與住宅相結(jié)合的樓盤，由于功能布局不同導(dǎo)致柱網(wǎng)布置變化，所以通常需要建立轉(zhuǎn)換層。大型商業(yè)部分若僅在1、2層，且之上為構(gòu)轉(zhuǎn)換層，這時(shí)嵌固端可考慮在大底盤的頂層處進(jìn)行試算。過渡層通常是剪力墻、短肢剪力墻，為使轉(zhuǎn)換層的側(cè)向剛度在其上下部分接近，大底盤部位通常將此區(qū)間范圍的剪力墻加強(qiáng)，甚至在電梯間部位增加明顯的墻體厚度。

2.2地下室較少的高層建筑，采用筏板基礎(chǔ)時(shí)，通常選擇基礎(chǔ)板頂作為結(jié)構(gòu)的嵌固位置，這是假設(shè)基礎(chǔ)的無限剛度，地下室負(fù)一層與上部結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)需一致，這樣即使車庫有較大的開洞布置，都不影響模型計(jì)算。以基礎(chǔ)底板作為建筑物的嵌固端，通過計(jì)算比對，對整體用鋼量的影響很小。

2.3模型設(shè)計(jì)的處理（1） 地下室外墻在局部出現(xiàn)較多的開洞擋土墻時(shí)，會(huì)對整體計(jì)算的剛度變化產(chǎn)生影響，但實(shí)際上此范圍主要是體現(xiàn)在開間的功能使用上，因此整體計(jì)算時(shí)可忽略此部分，但在構(gòu)件設(shè)計(jì)中應(yīng)單獨(dú)補(bǔ)充計(jì)算。（2） 基礎(chǔ)的埋置深度，是保證結(jié)構(gòu)對抗滑移等影響的整體穩(wěn)定性，如果使用相同的基礎(chǔ)形式，高寬比大的建筑基礎(chǔ)埋深也會(huì)更深，例如建筑的高度相同的兩棟建筑物，H / B值較小的整體穩(wěn)定性更好。因此在高層建筑選取嵌固端時(shí)，也應(yīng)考慮高寬比的因素，這樣對地震力的削弱也提供了支持。（3） 樓座對應(yīng)的基礎(chǔ)范圍內(nèi)有相連的裙房或車庫，如果相連部位1-2跨柱網(wǎng)的基礎(chǔ)做了構(gòu)造加強(qiáng)，同時(shí)與其余大底盤做分隔縫處理，那么計(jì)算結(jié)果的參考也可稍作放松。

3、施工過程中的控制

3.1嵌固端控制并不僅存在于設(shè)計(jì)階段，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在施工的各個(gè)過程細(xì)節(jié)中體現(xiàn)，根據(jù)實(shí)際情況做出實(shí)時(shí)調(diào)整，才能夠?qū)⒎课萁ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)揮到最優(yōu)。作為結(jié)構(gòu)嵌固端的首層樓面，荷載規(guī)范活載取值為3.0kN-3.5kN/m2，但考慮施工過程中可能產(chǎn)生的施工荷載，因此對于首層樓板活載取值7.0kN-8.0kN/m2都是合理范圍。同時(shí)在施工過程中，設(shè)計(jì)人員可以對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)的勘察，了解其中存在的問題難點(diǎn)，并且在一定基礎(chǔ)上做到設(shè)計(jì)改善。及時(shí)的協(xié)調(diào)和整體化的設(shè)計(jì)，可以對房屋建筑施工中產(chǎn)生的問題做到及時(shí)處理和維護(hù)，對細(xì)節(jié)上的缺失進(jìn)行加固，從而為整體建筑結(jié)構(gòu)做出協(xié)調(diào)性的調(diào)整和優(yōu)化。

3.2在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)的人員需要參與整體工程的前期規(guī)劃，進(jìn)行一個(gè)總體的規(guī)劃安排分析。由于不同材料和技術(shù)的運(yùn)用，都會(huì)造成到嵌固對建筑物的影響的誘因，因此只有對整體材料和科技化因素有一個(gè)全面的了解和掌控，才能夠?qū)Ρ确治龀鲎顬楹线m的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格結(jié)合建筑業(yè)的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)，依照實(shí)際施工的過程和效果，再進(jìn)一步根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如此才能夠考慮到多方面的施工因素，避免各類細(xì)節(jié)問題的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)編排的誤差出現(xiàn)。只有將概念和實(shí)際運(yùn)用有效且科學(xué)的結(jié)合，才能夠把握住施工細(xì)節(jié)和完結(jié)，將各個(gè)施工階段做到最優(yōu)化，有效降低企業(yè)的成本消耗和人力資源的過分浪費(fèi)。同時(shí)，在前期設(shè)計(jì)分析中，需要考慮到各類可能性因素的產(chǎn)生，并且對其做好一定的防范分析，為施工過程做出基礎(chǔ)保障，便能夠在特定的細(xì)節(jié)問題發(fā)生時(shí)，做到及時(shí)的安排和規(guī)整。

結(jié)語：

對于房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，人為定義哪個(gè)標(biāo)高層都可作為嵌固端并計(jì)算出模型結(jié)果，作為設(shè)計(jì)師更希望較真實(shí)地反映建筑抗震時(shí)的實(shí)際情況。因此合理的分析，選擇嵌固端的部位尤為重要，不同的嵌固端選取對計(jì)算結(jié)果也有較大影響。因此對于細(xì)節(jié)的把握，結(jié)合周邊類似建筑物的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，能夠更加準(zhǔn)確的做好模型的假定。同時(shí)，利用最低的成本消耗解決復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題，才能夠在提高房屋質(zhì)量穩(wěn)定性和安全性的同時(shí)，幫助建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)長久的效益化發(fā)展。

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作者簡介：

哈裴（110108198110072215），民族：回族，性別：男，出生年月：1981年10月7日，籍貫：北京，畢業(yè)院校：沈陽建筑大學(xué)，本科，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。