高层设计中嵌固端的有关问题

孙 晋 峰

(山西中方森特建筑工程设计研究院，山西 太原 030002)

高层设计中嵌固端的有关问题

孙 晋 峰

(山西中方森特建筑工程设计研究院，山西 太原 030002)

对高层建筑结构设计中嵌固端的选取进行了深入探讨，并从单层地下室结构、塔楼投影面积、地下室顶板活载等方面入手，对嵌固端选取中存在的问题及解决措施进行阐述，以有效保障高层建筑结构设计质量。

高层建筑，结构设计，嵌固端，基础埋深

1 概述

高层建筑设计中在进行结构分析计算前需要对嵌固端位置进行选取，而嵌固端在选取过程中会面临多种不同的情况，例如，高层建筑结构设计中没有地下室的结构，但是该种设计中基础埋深相对较大，或没有地下室但是其整体层数多少不一。设计人员要根据高层建筑整体结构的差异对嵌固端进行选取，这样不仅可以确保高层建筑整体结构中构件内力分配的准确性，同时也对高层建筑结构产生侧移的真实性与结构局部经济性有着很大影响，因此，关于对高层设计中嵌固端选取的相关问题进行讨论有着重要意义。

2 高层设计中结构嵌固端选取的条件

2.1 设有地下室的结构嵌固端选取条件

对于当前我国现代的很多高层建筑来说，其一般都会存在地下室结构，对于这种存在地下室的结构嵌固端选取来说，需要注意的内容和要点是比较多的，一般来说，在具体的选取过程中，应该在地面标高处采取相应的措施，促使其能够满足一定的条件，进而才能够保障其结构嵌固端选取的准确性。因为这种带有地下室的高层结构和不具备地下室的高层建筑结构存在着较大的差异，尤其是在顶板标高处，其更需要加强相应的注意，在实际的施工设计过程中，一般都不会把首层楼面作为嵌固端处理，只有在一种情况下例外，那就是当地下室顶板标高处和建筑室外地坪的高度差在1个～3个台阶的状况下，才能够尽可能的采取该方式进行处理。再者，地下室顶板结构如果以梁板体系为主且楼面无大孔洞，楼板厚度和楼面框架梁的抗弯刚度要符合嵌固端的选取标准，该种情况下可以将地下室顶板作为高层建筑的结构嵌固端，同时也可以确保其各项参数可以满足嵌固端的选取要求。另外，地下室整体侧壁的侧限符合标准并与土壤接触良好，该种情况下半地下室的顶板在高层建筑设计中不能作为结构嵌固端。如果上述几种条件在实际上各项参数可以满足《抗震规范》中相应标准，但是由于高层建筑首层处的柱截面一般都会比框架梁截面要大，虽然可以通过增大框架梁截面和抗弯钢筋用量对上述条件进行改变，但是在高层建筑设计中其依旧难以满足结构嵌固端的选取要求。

2.2 不设有地下室的结构嵌固端选取条件

一般层数有限的小高层建筑在设计过程中不会设有地下室，或者是高层建筑在设计中基础持力层相对较短，但是在高层建筑设计中并不提倡使用该种结构设计，高层建筑在设计中无论采用天然地基或者桩基础时都是将基础面作为结构嵌固端，但是在实际施工中需要在标高处的纵横方向设置基础梁对其进行连结，基础梁在设置过程中要确保其刚度可以满足结构嵌固端的使用需求，并且对于这一类型的高层建筑来说，其首层的高度的计算应该从基础面进行计算，如此才能够保障其计算的准确性。在该处理过程中也就存在着一定的问题需要引起人们的高度重视，那就是如何确保整体的刚度，尤其是对于高层建筑来说，这种刚度极为重要，基于此，在具体的设计施工过程中，一般会把地面作为相应的结构嵌固端，当然，对于这种地面结构来说，也应该促使其具备一定的刚性特点，如果确实不具备这种地面作为嵌固端条件的状况，则也应该选择上部结构作为嵌固端进行处理，继而才能够保障其整体的刚度要求。

3 高层设计中与嵌固端相关的问题分析

3.1 单层地下室结构

对于当前很多高层建筑物中的单层地下室来说，其在具体的设计过程中必须要重点针对这一单层地下室进行严格的分析和控制，确保其嵌固端选择的准确性，一般来说，当前很多高层建筑单层地下室结构的设计都是采用天然地基筏板基础进行的，因此，对于该基础结构而言，既可以把这种基础底板作为一种重要的嵌固端进行处理，进而最大程度上提升其嵌固端选择的恰当性和合理性，此外，还应该重点注意避免把高层建筑首层作为单层地下室上部结构的嵌固端，如果采取这种方式进行设计施工的话，必然会影响其整个高层建筑的稳定性和刚度，甚至导致更为严重的危害产生。在一些比较特殊的高层建筑单层地下室设计施工中，还存在把地下室作为防空地下室使用的现象，对于这一类型的地下室来说，其顶层的强度和刚度都是比较高的，因此，在具体的嵌固端选择和处理中完全就可以把这一顶部结构作为嵌固端进行处理，进而也能够保障其稳定性。

3.2 塔楼投影面积比例

高层建筑塔楼在地下室顶板上的投影面积比例，在实际上会对高层建筑地下室顶板作为嵌固端产生一定影响，如果塔楼投影面积比例为1时，并确保高层建筑的首层楼面各项参数均符合嵌固端的选取要求，则可以将该条件下的地下室顶板作为结构嵌固端。但是如果塔楼投影面积比例小于1时，这不仅可以充分说明地下室侧限与塔楼距离相对较远，同时也意味着塔楼在发生侧向位移过程中，会导致高层建筑首层楼面受到影响并发生变形，虽然变形量相对较小但也会影响到首层的刚度，而且这也会导致上部结构侧移的计算值的准确性受到影响，首层结构构件也会由于变形导致其产生不同程度的附加内力，这些都会对高层建筑整体结构的稳定性带来一定影响。有经验的结构工程师在该种情况下进行高层设计过程中，都会根据工程的实际情况对结构进行相应处理，这样才能确保其整体结构满足高层建筑使用要求。

3.3 大底盘多塔楼

商住高层建筑在整体结构设计上都以大底盘多塔楼的形式为主，而且由于商住高层建筑与居住高层建筑之间的性质存在一定的差异，对柱网要求的不同则在设计中需要设置结构转换层，这样才能使其整体结构满足高层建筑的使用要求。当大底盘多塔楼的商用层数在1层～2层时，并且其结构转换层设于大底盘屋顶标高处时，该种高层设计中的嵌固端选取可以在大底盘屋顶处，这是因为大底盘多塔楼的楼层面积要远远大于塔楼投影面积，而结构转换层的设置可以使其楼层平面刚度比塔楼楼层高度要大，这样可以确保其满足结构嵌固端的选取要求。再者，大底盘多塔楼中的结构转换层一般都以剪力墙或短肢剪力墙等结构为主，在设计过程中为了确保结构转换层上下部的侧向刚度相似，大底盘部分在设计过程中会增添新的剪力墙，这样可以使楼下的大底盘具有足够的侧向刚度。

3.4 地下室顶板的活载

地下室顶板在正常使用中的活载会相对较小，一般商用高层建筑的地下室顶板活载在3.5 kN/m2左右，但是在设计过程中要将施工产生的荷载计算入内，所以地下室顶板活载在设计过程中会控制在5.0 kN/m2左右，当高层建筑主体结构施工到2层楼面的时候，首层地面将会成为后续施工中的理想施工场地，一般施工单位都会将水泥、塔架、钢脚手架等施工材料或设备堆放在首层地面上，或者在首层地面上进行钢筋加工等，所以在设计过程中虽然地下室顶板多为临时荷载，但是也要取较高的值。此外，为了防止地下室顶板由于受到长时间暴露或暴晒等因素影响，在实际施工中需要为其配置足够多的楼板面筋。

4 结语

对于高层建筑结构的设计工作来说，嵌固端的选择和处理是比较核心的一个方面，其嵌固端选择的准确性对于高层建筑的稳定性来说极为重要，这也就要求相应的设计人员必须要不断提升自身的设计水平，加深对于嵌固端设计的了解，切实保障嵌固端选择的准确性。

[1] 何 洋.结构设计嵌固端的确定及相关技术问题探讨[J].福建建材,2012(9)：85-86.

[2] 姬彩军.高层建筑结构嵌固端的选取及相关技术问题的探讨[J].科技向导,2013(29)：57-58.

[3] 李 焘.某高层建筑嵌固端的确定与分析[J].工程建设与设计,2014(7)：31-33.

On related issues of partial fixing in high-rise design

Sun Jinfeng

(ShanxiZhongfangSenteArchitecturalEngineeringandDesignResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

The paper explores the selection for the partial fixing in the high-rise architectural structures, and illustrates the problems and solutions in the selection from the components of single floor basement, projected areas of towers, and live load of basement roofs, so as to guarantee the design quality of high-rise structures.

high-rise building, structural design, partial fixing, basic buried depth

1009-6825(2015)30-0042-02

2015-08-18

孙晋峰(1973- )，男，工程师

TU972

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