探析嵌固部位在房屋建筑結構設計中的實現

杜賀龍

（江西省朝暉城市建設工程有限公司，江西 南昌 330000）

現階段越來越多的高層建筑在結構設計時用到了嵌固部分，根據嵌固端的實際位置，針對不同結構形式和體量對嵌固設計展開進一步分析。嵌固部位的選擇應當結合地下室高度和建筑層數幾方面考慮，在結構計算模型中對嵌固端初始設定，以此影響力傳導關系，真實還原建筑的位移情況，保障建筑結構的安全性和建筑施工的經濟性。

1 設計嵌固端時需要考慮的影響因素

當前高層房屋建筑結構設計時多選用正負零嵌固端，但結構計算模型是否可以將正負零作為理想的嵌固端，還應考慮各種影響因素。具體如下：1）建筑存在地下室結構時應斟酌考慮嵌固端設計。地下室的外墻部分應當有著較好的側向剛度，保證外墻平面剛度足夠，使地下室整體結構成為整體。當地下室頂板與外部地坪之間高差較大時，如結構設計時發現有半地下室或者首層樓面標高高于1.0m以上時，相連部分車庫與大空間地下室不宜作為建筑結構的嵌固端，主樓地下室頂板厚度不小于160mm。地下室頂板作為嵌固端時，應考慮底層地震力傳遞路徑 （高差范圍）上各構件受力特性的不同采用相應的抗震措施。做為嵌固端時，主樓頂板與純地下室頂板高低差分界線上的梁應具有足夠的側向（抗妞、剪、彎）剛度，目前一般的做法是樓板加腋措施，應盡可能的避免此范圍開設大洞口。地下室頂板做為嵌固端時，應采用現澆梁板結構，混凝土強度等級在C30及以上，應采用雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。2）在沒有地下室的情況下進行嵌固端設計。比如基礎持力層比較淺的小高層，房屋設計時沒有設置地下室，可以將基礎頂面作為固定端，但為了保證結構的穩定性，應采取增加構造的措施，提升基礎整體的剛度，確保結構設計合理［1］。

2 嵌固部位在房屋建筑結構設計中的應用分析

2.1 技術的實踐應用

對房屋建筑項目設計時，應考慮結構形式和轉換層上下部分的開間變化情況，使相關技術的應用更加合理。關于技術的應用，以下幾點建議可供參考：

1）采用大型底盤多塔形式。對于商住兩用的樓盤，其功能布局的變化使柱網布置也發生變化，為了保持結構穩定，應建立轉換層。如果商業部分只在建筑的1層或2層，建議在大底盤頂層處設計嵌固端。當過渡層是剪力墻結構的時候，為了讓轉換層側向剛度與剪力墻上下部位接近，大底盤部位會將該區域內的剪力墻加強，或在電梯間增加墻體的厚度。

2）采用筏板基礎設計地下室較少的高層建筑。將基礎板頂作為嵌固端，假設基礎無限剛度，保持地下室負一層與上層部位抗震等級相一致，當地下車庫有著開洞布置時不會影響結構模型計算。如果將基礎底板作為嵌固端，經過計算后發現嵌固設計對用鋼量不會產生影響。

3）模型設計的有效處理。當建筑地下室外墻面有開洞擋土墻時，模型設計會對計算的剛度產生影響，但模型主要用于開間功能上，所以計算時可以忽略這一部分，對結構構件的設計應做單獨計算。控制基礎埋置深度，保證嵌固結構對抗滑移影響有著穩定性作用，如果基礎形式相同，高寬大比的房屋基礎埋深更深，比如兩個房屋高度相同，H/B值越小，建筑的穩定性就越好。所以選取高層建筑的嵌固端時，應綜合考慮高寬比設計，以此降低地震了削弱影響。

2.2 嵌固部位在施工中的控制分析

在建筑施工時進行嵌固端的有效控制。從施工細節入手，對嵌固部位的實際情況做出調整，保證房屋結構設計達到最優化。如果建筑首層樓面是嵌固端，荷載規范活載的取值在2.0-3.5kN/m2范圍內，但施工時會有施工荷載產生，所以應將首層樓板的活載取值范圍調整到5.0-7.0kN/m2。應用剪切剛度法計算嵌固端，將抗側力構件截面變化和層高影響考慮進去，計算公式如下：

公式當中，G1和G2分別表示地下室和地下室地上一層的混凝土剪變模量；A1和A2分別表示地下室和地下室地上一層的折算受剪截面；Aw指的是抗震墻的有效面積；Ac為全部柱的截面面積；h1和h2分別是地下室和地下室地上一層的高度。

一般情況下，高層建筑都會帶有一層或者多層地下室，對結構展開分析前應做好結構嵌固部位的確定，該環節將關系到結構計算模型和結構實際受力狀態的符合程度，需用到構件內力和位移計算。

施工時，要求設計人員實時勘察施工現場，對嵌固端設計加以改善，做好各部分的協調設計。設計人員應當積極參與房屋建筑施工的前期規劃環節，了解不同材料與施工技術的應用，找出影響嵌固端設計的因素，通過對施工材料和施工技術的全方位掌控完善設計全過程。強震作用下，四周和土層之間的接觸部位外墻地下室和剛體變形是一致的，為確保上部結構在強震中能夠達到預期耗能效果，建議讓基礎結構的強度與剛度超過上部結構，假設地下結構屬于剛體，那么上部結構的嵌固端就要設置在地下室頂板處。

3 結語

總而言之，現階段的房屋建筑結構設計應兼顧安全性與經濟性兩方面要求，人為定義的標高層可以作為嵌固端，并按照相關參數計算出模型，設計人員需要真實反映出建筑物在抗震中的實際情況，以保證建筑在地震中的穩定完好。