有關結構嵌固端問題的探討

劉利艷

摘 要：簡單闡述了結構設計軟件PKPM的SATWE分析參數中的地下室層數、嵌固端所在層號以及土層水平抗力系數的比例系數m值的取值合理性分析，給結構設計提供指導。

關鍵詞：地下室層數；嵌固端；土層水平抗力系數

引言

假設某個工程，含2層地下室，首層樓面標高為±0.000，負一層樓面標高為-4.000，負二層樓面標高為-7.600。pkpm模型建底板層（即模型的第一層為-7.600標高的底板），建筑層與模型層示意如圖1所示。首層是否作為嵌固端，SATWE10版有關參數為：地下室層數、嵌固端所在的層號、土層水平抗力系數的比例系數（M值）如何取值是結構設計需要考慮的問題。

1 嵌固端與土層水平抗力的概念

對設有地下室的建筑，地下室外的回填土對結構側向有一定的約束作用，且回填土的約束作用從上倒下越來越強?；靥钔林粚Y構的側向變形有約束，對豎向變形沒有約束。回填土的約束與土的壓縮模量有關，只與土質、深度、地下室迎土面積等有關，與地下室的層剛度無關。

何為嵌固部位，能約束結構所有位移和轉角（Dx、Dy、Dz、θx、θy、θz）的部位，稱為嵌固部位。因此，嵌固端是設計概念。何為側向約束，只約束結構的水平位移和整體扭轉（Dx、Dy、θz）的部位，稱為側向約束。當這種側向約束很大時，也可以稱之為側向嵌固。因此，回填土約束為力學概念。

由此可知，嵌固端與回填土約束兩者沒有任何關聯，回填土約束總是應如實填寫，與嵌固端層號無關?；靥钔良s束一般不應填負值。

2 帶地下室結構的分析模型的選擇

風荷載計算均扣除地下室的高度。地下室是否約束、約束的程度與風荷載（外力）計算無關。程序自動考慮：（1）地下室部分的基本風壓為零；（2）在地上部分的風荷載計算中，自動扣除地下室部分的高度，地下室頂板作為風壓高度變化系數的起算點。

結構在地震作用下的反應（周期、振型、位移、內力）受地下室外的回填土約束程度的影響。由地下室質量產生的地震力，主要被室外的回填土吸收。在控制結構剪重比時，不考慮地下室質量，即不考慮地下室樓層的剪重比。

對帶地下室的結構，一般有兩種模型可以選擇，即簡化的分離模型和共同分析的整體模型。（1）簡化的分離模型（有條件的）：將上部結構與地下室分開，分別設計計算。按規(guī)范確定嵌固層作為二者分界。高規(guī)5.3.7條，地下室頂板作為上部結構的嵌固端時，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。采用的是剪切剛度。在確定嵌固端部位時，樓層剛度比計算中不考慮土對地下室外墻的約束作用，即先按無地下室計算剛度比是否滿足2，以此確定嵌固部位。半地下室應從嚴處理，即不考慮有回填土一邊的側向約束作用。即按無地下室處理。（2）共同工作分析的整體模型（無條件的）：將上部結構與地下室作為一個整體，考慮共同作用，采用如下兩種方式之一來考慮地下室外回填土對結構的約束作用。方法1：地下室水平位移的側向嵌固（-K法）。方法2：地下室水平位移的有限（彈簧）約束（K法）。

3 地下室頂板作為嵌固端的問題

3.1 地下室頂板能否作為嵌固端的依據

規(guī)范依據：地下室頂板作為上部結構嵌固部位時，地下一層與首層的側向剛度（剪切剛度）比不宜小于2。

3.2 地下室頂板不作為嵌固端時各參數輸入（見表1）

3.3 地下室頂板可作為嵌固端時各參數輸入（見表2）

4 結束語

由此可見，地下室頂板是否作為嵌固端，與地下室層數及地下室回填土的側向約束無關。對地下室層數及回填土的側向約束應按實輸入，對于半地下室的情況，偏安全地可以按無地下室考慮。對于地下室頂板不能作為嵌固端的（剛度比不滿足要求），一般嵌固端設置于基礎面（即有底板層，為2；無底板層時，為1）。

參考文獻

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[3]多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件—SATWE用戶手冊及技術條件[Z].