嵌固部位在房屋建筑結構設計中的研究

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。根據項目的具體情況，需進一步討論結構的嵌固部位選擇，正確選取嵌固端是結構計算模型中的初始假定，它不僅關系到模型計算中力傳導關系，而且還是對建筑位移真實性的還原，也對建筑結構經濟性和安全性起到了重要作用，因此對結構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向剛度，以保證平面內足夠剛度，將地下結構形成一個有效整體。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《抗震規范》規定，對于側向剛度要求“地下室結構的樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的2倍”，有時即使增大梁、柱截面仍難以滿足規范要求。同時為盡量體現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構的嵌固端，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，以基礎頂面作為結構固定端，但應增加構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、相關的技術探討

在項目設計中，建筑結構形式、建筑的轉換層上下的開間變化，都會對結構計算起到影響，因此也需要加以分析。

2.1 大型底盤多塔形式。近些年出現了許多商業與住宅相結合的樓盤，由于功能布局不同導致柱網布置變化，所以通常需要建立轉換層。大型商業部分若僅在1、2層，且之上為構轉換層，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，為使轉換層的側向剛度在其上下部分接近，大底盤部位通常將此區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構的嵌固位置，這是假設基礎的無限剛度，地下室負一層與上部結構的抗震等級需一致，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較多的開洞擋土墻時，會對整體計算的剛度變化產生影響，但實際上此范圍主要是體現在開間的功能使用上，因此整體計算時可忽略此部分，但在構件設計中應單獨補充計算。(2) 基礎的埋置深度，是保證結構對抗滑移等影響的整體穩定性，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有相連的裙房或車庫，如果相連部位1-2跨柱網的基礎做了構造加強，同時與其余大底盤做分隔縫處理，那么計算結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中體現，根據實際情況做出實時調整，才能夠將房屋建筑結構設計發揮到最優。作為結構嵌固端的首層樓面，荷載規范活載取值為3.0kN-3.5kN／m2，但考慮施工過程中可能產生的施工荷載，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。及時的協調和整體化的設計，可以對房屋建筑施工中產生的問題做到及時處理和維護，對細節上的缺失進行加固，從而為整體建筑結構做出協調性的調整和優化。

3.2 在進行建筑結構設計的過程中，設計的人員需要參與整體工程的前期規劃，進行一個總體的規劃安排分析。由于不同材料和技術的運用，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，才能夠對比分析出最為合適的優化設計過程。設計人員需要嚴格結合建筑業的規章標準，依照實際施工的過程和效果，再進一步根據自身經驗進行優化設計，如此才能夠考慮到多方面的施工因素，避免各類細節問題的產生和數據編排的誤差出現。只有將概念和實際運用有效且科學的結合，才能夠把握住施工細節和完結，將各個施工階段做到最優化，有效降低企業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問題發生時，做到及時的安排和規整。

結語：

對于房屋建筑的結構設計，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果也有較大影響。因此對于細節的把握，結合周邊類似建筑物的設計經驗，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構問題，才能夠在提高房屋質量穩定性和安全性的同時，幫助建筑企業實現長久的效益化發展。