譚建寧

（寧夏工業(yè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 寧夏 銀川 750001）

0 引言

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，確定了基礎(chǔ)埋置深度和結(jié)構(gòu)嵌固端選取的主要影響因素后，要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型在不同條件下的實(shí)際情況分析確定基礎(chǔ)埋置深度和結(jié)構(gòu)嵌固端選取的技術(shù)措施。

1 無(wú)地下室小高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)嵌固端選取

①高層建筑不設(shè)地下室通常是針對(duì)層數(shù)有限的小高層，或其基礎(chǔ)持力層較淺的情況，但從抗震角度考慮是不宜提倡的。

②在確定這類(lèi)結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，要特別注意當(dāng)嵌固端部位選取高于基礎(chǔ)頂面時(shí)的技術(shù)分析及處理措施：

1）嵌固部位下部的框架體系，其抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用。在多遇地震作用下應(yīng)進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。分別取包括和不包括嵌固端部位以下框架結(jié)構(gòu)體系兩種計(jì)算簡(jiǎn)圖，取其不利者控制嵌固端處及其以下部分框架梁柱配筋，使該處框架梁在其下部柱柱頂端左右形成的約束彎矩設(shè)計(jì)值之和不小于嵌固端部位上層柱的下端實(shí)際嵌固彎矩的設(shè)計(jì)值。

2）嵌固端部位以下的框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)進(jìn)行罕遇地震下水平位移的驗(yàn)算。

3）嵌固端部位以下的框架結(jié)構(gòu)體系側(cè)向剛度，不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的2倍。側(cè)向剛度按主體結(jié)構(gòu)計(jì)算，以樓層剪力與該樓層之間位移的比值控制。

4）如為柱下單獨(dú)基礎(chǔ)（包括樁基），應(yīng)沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置基礎(chǔ)系梁并納入框架計(jì)算，配筋方式及構(gòu)造要求同框架梁。

5）嵌固端部位以下的框架柱的截面應(yīng)等于或大于對(duì)應(yīng)相鄰上部結(jié)構(gòu)的柱截面。每側(cè)實(shí)際縱向配筋面積，除應(yīng)滿(mǎn)足計(jì)算要求外，還不應(yīng)小于嵌固端部位上部相鄰柱每側(cè)實(shí)配縱向鋼筋面積的1.1倍。

6）嵌固端部位處框架梁，及其以下框架柱，基礎(chǔ)系梁的箍筋全跨全高加密，間距不應(yīng)大于100mm。

7）調(diào)整基礎(chǔ)埋置深度，使嵌固端部位以下的柱高相等。

8）嵌固端部位處以下及基礎(chǔ)底面以上的高度及距周邊基礎(chǔ)外邊緣1.5m包絡(luò)范圍內(nèi)回填土的壓實(shí)系數(shù)λc及檢測(cè)要求，按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2003）執(zhí)行，若嵌固端部位高出室外地面時(shí)，應(yīng)在該水平面處設(shè)置厚度不宜小于180mm且雙層雙向配筋，每層每向配筋率不宜小于0.25%的剛性地面。

2 有地下室高層結(jié)構(gòu)嵌固端選取的技術(shù)分析及處理方法

地下室是上部結(jié)構(gòu)在地基內(nèi)的延續(xù)，既可為上部結(jié)構(gòu)提供可靠的嵌固，又將上部結(jié)構(gòu)與地下室連接成有機(jī)的整體，有效地降低了建筑物的重心，增加了上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震能力。隨著結(jié)構(gòu)體系的日趨多樣化，高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)中帶地下室的布置形式也出現(xiàn)了新的變化，使得地下室問(wèn)題的研究復(fù)雜化。

從理論上講，合理的分析方法，應(yīng)將帶有地下室的建筑結(jié)構(gòu)看成是由地下室和上部結(jié)構(gòu)組成的一個(gè)完整的承力體系，滿(mǎn)足靜力平衡條件，具有共同的位移場(chǎng)，相互協(xié)調(diào)變形，只有這樣才能揭示結(jié)構(gòu)體系在外荷載作用下相互制約、彼此影響的內(nèi)在聯(lián)系，從而達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)目的。帶有地下室的建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取首先應(yīng)建立計(jì)算分析模型，不同的計(jì)算模型真實(shí)度和準(zhǔn)確度不同。

3 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對(duì)嵌固部位的要求選取嵌固端

①當(dāng)單層地下室為箱形基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位可取箱形基礎(chǔ)的頂部。其原因是箱形基礎(chǔ)有較多的相互聯(lián)系的縱橫墻，整體剛度較大，層間側(cè)移剛度一般都大于其上部結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移剛度，能保證建筑物在地震作用下，上部結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性階段時(shí)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)始終能承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的豎向荷載并將其安全分布到地基上。

②采用箱形基礎(chǔ)的多層地下室及采用筏形基礎(chǔ)的地下室，對(duì)于上部結(jié)構(gòu)為框架、剪力墻或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的多層地下室，當(dāng)?shù)叵率业膶娱g側(cè)移剛度大于等于上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移剛度的1.5倍時(shí)，地下一層結(jié)構(gòu)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，否則認(rèn)為上部結(jié)構(gòu)嵌固在箱基或筏基的頂部。

③對(duì)于上部結(jié)構(gòu)為框架-筒體或筒中筒結(jié)構(gòu)的地下室，當(dāng)?shù)叵乱粚咏Y(jié)構(gòu)頂板整體性較好，平面剛度較大且無(wú)大洞口，地下室的外墻能承受上部結(jié)構(gòu)通過(guò)地下一層頂板傳來(lái)的水平力或地震作用時(shí)，地下一層結(jié)構(gòu)頂部可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。

4 通過(guò)分析上下部結(jié)構(gòu)平面投影面積比確定嵌固端

要認(rèn)真分析上部結(jié)構(gòu)平面在下部結(jié)構(gòu)平面上投影面積的比例大小對(duì)嵌固端選取的影響，采取合理的技術(shù)處理措施。高層塔樓在地下室頂板上的投影面積比例的大小對(duì)將首層地下室作為結(jié)構(gòu)嵌固端的結(jié)構(gòu)有著不同的影響。當(dāng)該比例大于1時(shí)，假如首層地下室頂板符合作為結(jié)構(gòu)嵌固端的其它條件，則該首層作為結(jié)構(gòu)嵌固端就毫無(wú)疑問(wèn)了;但當(dāng)上述投影面積比例小于或等于1時(shí)，說(shuō)明地下室側(cè)限遠(yuǎn)離塔樓，塔樓發(fā)生的側(cè)向位移將波及到首層地下室頂板并使其發(fā)生變形，即使變形量很小，但嚴(yán)格說(shuō)來(lái)首層頂板作為嵌固端的剛度必然小于前一種情況，且變形又增大了上部結(jié)構(gòu)側(cè)移的計(jì)算值，同時(shí)首層骨架構(gòu)件也會(huì)由于自身的變形而產(chǎn)生附加內(nèi)力。因此，作為結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)人員，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中要根據(jù)工程實(shí)際情況，通過(guò)綜合分析鑒別準(zhǔn)確做出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)處理。

5 設(shè)置抗震縫解決復(fù)雜高層建筑嵌固端的選取

合理設(shè)置抗震縫是解決體型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜的高層結(jié)構(gòu)嵌固端的有效技術(shù)措施。對(duì)于體型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，嵌固端的選取難度比較大。設(shè)置防震縫是解決體型復(fù)雜、平面立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)的有效辦法。通過(guò)防震縫的設(shè)置，把一個(gè)體型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變成多個(gè)簡(jiǎn)單獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，就可以運(yùn)用以上方法合理選取各單元的嵌固端了。

6 超高層結(jié)構(gòu)嵌固端的選取應(yīng)保持謹(jǐn)慎的態(tài)度

新的《高層規(guī)程》針對(duì)以前的超高問(wèn)題，除了原來(lái)限制高度設(shè)定為A級(jí)的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑，因此，必須對(duì)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意，對(duì)結(jié)構(gòu)嵌固端的選取同樣要引起足夠重視。一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑，甚至超過(guò)了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要與建筑設(shè)計(jì)人員密切合作，選用合理的建筑結(jié)構(gòu)方案，同時(shí)采用多種計(jì)算方法和有效的措施，消除不利影響。

7 選取結(jié)構(gòu)嵌固端要充分考慮多層地下室結(jié)構(gòu)的延性要求

在選取結(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，如何考慮多層地下室結(jié)構(gòu)的延性要求是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。地下室結(jié)構(gòu)的延性和上部結(jié)構(gòu)與地下室結(jié)構(gòu)的剛度差別、不同結(jié)構(gòu)體系以及地下室埋深有關(guān)。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架或剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度較大，四周有鋼筋混凝土擋土墻，地下室頂板整體性較好時(shí)，可以考慮上部結(jié)構(gòu)嵌固在地下室頂部，地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受上部結(jié)構(gòu)屈服超強(qiáng)所引起的內(nèi)力?？紤]在強(qiáng)震作用下塑性鉸范圍可能發(fā)展，地下一層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件仍須適當(dāng)考慮延性措施。一般情況下地下一層以下的地下室結(jié)構(gòu)除滿(mǎn)足承載力要求外，不需考慮延性要求。

8 結(jié)束語(yǔ)

總之，在以后的工程設(shè)計(jì)中，如何考慮在地震力作用下，地基土、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)三者共同協(xié)調(diào)的抗震體系機(jī)制和結(jié)構(gòu)計(jì)算分析對(duì)基礎(chǔ)埋深和結(jié)構(gòu)嵌固端的影響和作用，還有待進(jìn)一步探討。

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