潘近樂

（深圳機(jī)械院建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，高層建筑的日益普及，為了滿足埋深以及使用功能的要求，帶地下室的建筑越發(fā)增多，地下室層數(shù)也越做越多，設(shè)計(jì)中高層帶地下室結(jié)構(gòu)嵌固端的合理選取就顯得尤為重要。

一、工程案例

某工程26層帶2層地下室，6度區(qū)，主樓在車庫(kù)內(nèi)，車庫(kù)頂板標(biāo)高2.35，負(fù)一層板面標(biāo)高1.500，頂板和負(fù)一層高差850，負(fù)二層板面標(biāo)高-1.450，覆土厚1650，如圖（一）所示

從剖面圖上判斷，塔樓庫(kù)房層，也就是負(fù)一層樓面與汽車庫(kù)頂板較接近，盡管有高差850，所以從傳遞地震水平力的角度看，負(fù)一層底板也就是標(biāo)高1.5處作為結(jié)構(gòu)嵌固端應(yīng)該比較合理。

（一）從傳遞水平力來(lái)說(shuō)，塔樓正負(fù)零離地下室頂板距離為1950，比850大許多，水平力應(yīng)該是大部分通過頂板往負(fù)一層的板面?zhèn)鬟f；

（二）其次負(fù)一層的剛度驗(yàn)算也無(wú)法滿足嵌固端要求，盡管如果考慮地下室外墻的剛度，是很容易實(shí)現(xiàn)地下一層剛度大于上一層剛度的兩倍，從而保證正負(fù)零的嵌固作用，但是建筑使用功能上又要求塔樓邊的外墻不能落地，否則影響塔樓負(fù)二層的使用，所以還是首先否定了嵌固端取在塔樓的正負(fù)零層。

（三）根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010(以下簡(jiǎn)稱《抗規(guī)》)中6.1.14條規(guī)定，“地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)地上一層的側(cè)向剛度，不宜大于相關(guān)范圍地下一層側(cè)向剛度的0.5倍”，如果把地下一層作為嵌固端，那么剛度比要求不需要滿足負(fù)二層大于負(fù)一層的兩倍的，因?yàn)橐?guī)范上只規(guī)定了地下室頂板作為嵌固端的剛度要求，而沒有規(guī)定地下一層作為嵌固端要求的剛度規(guī)定。

（四）剛度要求只需要按《高規(guī)》3.5.2條中的規(guī)定，對(duì)框架結(jié)構(gòu)，樓層與其相鄰上層的側(cè)向剛度比，本層與相鄰上層的比值不宜小于0.7，與相鄰上部三層剛度平均值的比值不宜小于0.8，對(duì)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，框架-核心筒結(jié)構(gòu)，本層與相鄰上層的比值不宜小于0.9，對(duì)本層層高大于相鄰上層層高1.5倍時(shí)候，該比值不宜小于1.1，對(duì)結(jié)構(gòu)底部嵌固層，該比值不宜小于1.5(注：嵌固設(shè)在地下室頂板，則首層就是嵌固層，其余層類推)。

（五）當(dāng)然具體工程實(shí)施的時(shí)候，還主要還是征詢審圖辦的意見，審圖辦依照《抗規(guī)》6.1.14中規(guī)定，當(dāng)把負(fù)一層作為嵌固端時(shí)候，負(fù)二層剛度也要達(dá)到2倍負(fù)一層剛度的話，也一樣可以達(dá)到相同的效果，可以在模型里邊把負(fù)二層按規(guī)范要求，考慮相關(guān)范圍的地下室柱子剛度對(duì)負(fù)二層的貢獻(xiàn)，也就是把塔樓周邊外延3跨且不小于20米范圍的柱子添加進(jìn)模型里計(jì)算，要是剛度尚不滿足，還可以適當(dāng)在車庫(kù)里沿著停車方向加幾片剪力墻，只要不影響建筑使用即可，這樣一般也容易達(dá)到負(fù)二層剛度大于負(fù)一層剛度的兩倍。

（六）另外，在負(fù)一層與地下室頂板錯(cuò)層地方可以通過加腋手段的構(gòu)造措施保證正負(fù)零的地震作用傳給地下室頂板上。負(fù)一層塔樓邊跨的梁箍筋配筋也需要適當(dāng)加強(qiáng)即可。

2 地下室結(jié)構(gòu)嵌固端的選取的條件

（一）地下室與室外地坪的高度差不能超過本層層高的1/3；

（二）地下室頂板應(yīng)為梁板體系，且該層樓面不得留有大洞口。樓面框架梁應(yīng)有足夠的抗彎剛度，地下室頂板部位的梁柱節(jié)點(diǎn)的左右梁端截面實(shí)際受彎承載力之和不能小于下柱端實(shí)際承載力之和；

（三）地下室頂板厚度不宜小于180mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30，并要采用雙向雙層配筋，并且配筋率不低于0.25%；

（四）地下室的樓層剪切剛度不能小于相臨上部結(jié)構(gòu)樓層剪切剛度的兩倍。

3 PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中地下室結(jié)構(gòu)嵌固端的選取辦法

針對(duì)我們平時(shí)設(shè)計(jì)一般采用的中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候如何合理選取相關(guān)參數(shù)去設(shè)置帶地下室高層結(jié)構(gòu)嵌固端，應(yīng)分幾步考慮：

（1）首先將地下室和上部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一建模，在“地下室信息”條中，將“回填土對(duì)地下室的約束剛度”取為0（不考慮土的約束，因?yàn)橥ǔ：芏嗟叵率彝鈬鶠樗缮⒒靥钔辽踔劣倌?，），選擇“剪切剛度”進(jìn)行計(jì)算，然后在WMASS.OUT總信息中看地下一層和地上一層的剛度比（與2進(jìn)行比較）：如果地下一層剛度/地上一層剛度大于等于2，那么可以滿足條件，即地下室頂板可以作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，然后第二次將“地下室信息”中按實(shí)際層數(shù)輸入地下室的層數(shù)進(jìn)行計(jì)算，程序會(huì)按照實(shí)際情況進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，此時(shí)需注意頂板要滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)里地下室頂板作為嵌固端的要求，樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，樓板厚度不宜小于180mm，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0．25%。地下一層相關(guān)范圍的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層柱子配筋要相應(yīng)加大等等。

（2） 如果地下一層剛度/地上一層剛度不滿足條件，即數(shù)值小于2，那么此時(shí)地下室頂板不能作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，但是往往在實(shí)際情況中，室外土對(duì)結(jié)構(gòu)本身有著一定的側(cè)向約束作用，此時(shí)對(duì)于帶一層地下室結(jié)構(gòu)，就要將嵌固端取在基礎(chǔ)頂面，對(duì)于帶一層以上地下室的結(jié)構(gòu)可將嵌固端部位取在地下一層樓板處，即在“地下室信息”中輸入“ ----地下室的層號(hào)”(如果地下室為一層，輸入0，地下室為二層，輸入1；地下室為三層，輸入2)。

（3）對(duì)于地下室為2層的高層建筑，或者多層地下室為大空間的情況，也可以采用保守算法，將嵌固端取在基礎(chǔ)頂面，或者也可以部分考慮地下室與上部結(jié)構(gòu)的共同作用，在“地下室信息”中“回填土對(duì)地下室的約束剛度比”選項(xiàng)中填入1～5，通常情況下取為3，表示嵌固程度為70～80%。

（4）不論上述所指的各種情況，其室外地坪至正負(fù)零處的距離均不應(yīng)小于第一層地下室的層高的1/3，否則嵌固層的取值宜向下增加一層的高度，只有一層地下室的只能從地下室底板或者基礎(chǔ)頂算起。

4 正確選取其結(jié)構(gòu)嵌固端的意義

(一)通過算例進(jìn)行分析，研究了不同結(jié)構(gòu)形式高層建筑地下室樓層與相鄰上部樓層側(cè)向剛度比值的計(jì)算方法及合理取值范圍;

（二）對(duì)于多層地下室為大空間的情況下，考慮地下室與上部結(jié)構(gòu)的共同作用，探討了地下室相對(duì)剛度的選取范圍以及地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的相關(guān)條件;

（三）對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵率覙菍优c相鄰上部樓層側(cè)向剛度比大于2時(shí)，結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能的誤差較小，地下室結(jié)構(gòu)能夠承受上部結(jié)構(gòu)及其自身的地震作用，可以將地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端

5 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的確定對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性有很大的影響，因此正確選取結(jié)構(gòu)嵌固端并對(duì)其在結(jié)構(gòu)布置和配筋構(gòu)造方面給予一定的必要保障，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

[1] 彭麗紅 張?jiān)? 關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的討論[J].廣東土木與建筑，2011（9）：7.

[2] 郎和斌. 高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取及相關(guān)技術(shù)問題.[J] .遼寧建材，2009（3）:36