嵌固部位在房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的研究

文/哈裴 北京 100000

設計建筑尤其是高層建筑時，需要確定嵌固端的位置。對于不同形式不同體量的建筑應進一步分析，例如不同的基礎形式，地下室的高度和層數(shù)。根據(jù)項目的具體情況，需進一步討論結(jié)構(gòu)的嵌固部位選擇，正確選取嵌固端是結(jié)構(gòu)計算模型中的初始假定，它不僅關(guān)系到模型計算中力傳導關(guān)系，而且還是對建筑位移真實性的還原，也對建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性和安全性起到了重要作用，因此對結(jié)構(gòu)嵌固端的選取進行以下分析。

1、設計嵌固端的考慮因素

嵌固端在高層建筑設計時通常是選擇在正負零，但項目的計算模型能否能將正負零作為嵌固端是有諸多影響因素：房間布局、正負一層的層高和高差、正負零處板厚等。

1.1 有地下室情況

(1) 地下室外墻應具有良好的側(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高超過0.6m時不宜采用。

(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”，有時即使增大梁、柱截面仍難以滿足規(guī)范要求。同時為盡量體現(xiàn)強柱弱梁的設計理念，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

基礎持力層較淺時的小高層，有時不設置地下室，以基礎頂面作為結(jié)構(gòu)固定端，但應增加構(gòu)造措施以增強基礎整體剛度。（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

在項目設計中，建筑結(jié)構(gòu)形式、建筑的轉(zhuǎn)換層上下的開間變化，都會對結(jié)構(gòu)計算起到影響，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，這時嵌固端可考慮在大底盤的頂層處進行試算。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，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，采用筏板基礎時，通常選擇基礎板頂作為結(jié)構(gòu)的嵌固位置，這是假設基礎的無限剛度，地下室負一層與上部結(jié)構(gòu)的抗震等級需一致，這樣即使車庫有較大的開洞布置，都不影響模型計算。以基礎底板作為建筑物的嵌固端，通過計算比對，對整體用鋼量的影響很小。

2.3 模型設計的處理(1) 地下室外墻在局部出現(xiàn)較多的開洞擋土墻時，會對整體計算的剛度變化產(chǎn)生影響，但實際上此范圍主要是體現(xiàn)在開間的功能使用上，因此整體計算時可忽略此部分，但在構(gòu)件設計中應單獨補充計算。(2) 基礎的埋置深度，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形式，高寬比大的建筑基礎埋深也會更深，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，也應考慮高寬比的因素，這樣對地震力的削弱也提供了支持。(3) 樓座對應的基礎范圍內(nèi)有相連的裙房或車庫，如果相連部位1-2跨柱網(wǎng)的基礎做了構(gòu)造加強，同時與其余大底盤做分隔縫處理，那么計算結(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計階段，同時應當在施工的各個過程細節(jié)中體現(xiàn)，根據(jù)實際情況做出實時調(diào)整，才能夠?qū)⒎课萁ㄖY(jié)構(gòu)設計發(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。同時在施工過程中，設計人員可以對施工現(xiàn)場進行實時的勘察，了解其中存在的問題難點，并且在一定基礎上做到設計改善。及時的協(xié)調(diào)和整體化的設計，可以對房屋建筑施工中產(chǎn)生的問題做到及時處理和維護，對細節(jié)上的缺失進行加固，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 在進行建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，設計的人員需要參與整體工程的前期規(guī)劃，進行一個總體的規(guī)劃安排分析。由于不同材料和技術(shù)的運用，都會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)化設計過程。設計人員需要嚴格結(jié)合建筑業(yè)的規(guī)章標準，依照實際施工的過程和效果，再進一步根據(jù)自身經(jīng)驗進行優(yōu)化設計，如此才能夠考慮到多方面的施工因素，避免各類細節(jié)問題的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)編排的誤差出現(xiàn)。只有將概念和實際運用有效且科學的結(jié)合，才能夠把握住施工細節(jié)和完結(jié)，將各個施工階段做到最優(yōu)化，有效降低企業(yè)的成本消耗和人力資源的過分浪費。同時，在前期設計分析中，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保障，便能夠在特定的細節(jié)問題發(fā)生時，做到及時的安排和規(guī)整。

結(jié)語：

對于房屋建筑的結(jié)構(gòu)設計，人為定義哪個標高層都可作為嵌固端并計算出模型結(jié)果，作為設計師更希望較真實地反映建筑抗震時的實際情況。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算結(jié)果也有較大影響。因此對于細節(jié)的把握，結(jié)合周邊類似建筑物的設計經(jīng)驗，能夠更加準確的做好模型的假定。同時，利用最低的成本消耗解決復雜的結(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，幫助建筑企業(yè)實現(xiàn)長久的效益化發(fā)展。