嵌固部位在房屋建筑结构设计中的研究

文/哈裴 北京 100000

设计建筑尤其是高层建筑时，需要确定嵌固端的位置。对于不同形式不同体量的建筑应进一步分析，例如不同的基础形式，地下室的高度和层数。根据项目的具体情况，需进一步讨论结构的嵌固部位选择，正确选取嵌固端是结构计算模型中的初始假定，它不仅关系到模型计算中力传导关系，而且还是对建筑位移真实性的还原，也对建筑结构经济性和安全性起到了重要作用，因此对结构嵌固端的选取进行以下分析。

1、设计嵌固端的考虑因素

嵌固端在高层建筑设计时通常是选择在正负零，但项目的计算模型能否能将正负零作为嵌固端是有诸多影响因素：房间布局、正负一层的层高和高差、正负零处板厚等。

1.1 有地下室情况

(1) 地下室外墙应具有良好的侧向刚度，以保证平面内足够刚度，将地下结构形成一个有效整体。地下室顶板和室外地坪高差较少，如有半地下室或首层楼面标高超过0.6m时不宜采用。

(2) 车库或大空间的地下室顶板不能作为嵌固部位，也不应开大洞口，板厚度一般要在180mm以上，建筑物的整体造型也需相对对称。

这些条件应满足《抗震规范》规定，对于侧向刚度要求“地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍”，有时即使增大梁、柱截面仍难以满足规范要求。同时为尽量体现强柱弱梁的设计理念，在这种情况下只有多层建筑才可能将地下室顶板作为结构的嵌固端，而54m以上的住宅、50m以上的公建等一类高层则不适用。

1.2 无地下室情况

基础持力层较浅时的小高层，有时不设置地下室，以基础顶面作为结构固定端，但应增加构造措施以增强基础整体刚度。（对于非高层建筑则影响较小此文不再赘述）

2、相关的技术探讨

在项目设计中，建筑结构形式、建筑的转换层上下的开间变化，都会对结构计算起到影响，因此也需要加以分析。

2.1 大型底盘多塔形式。近些年出现了许多商业与住宅相结合的楼盘，由于功能布局不同导致柱网布置变化，所以通常需要建立转换层。大型商业部分若仅在1、2层，且之上为构转换层，这时嵌固端可考虑在大底盘的顶层处进行试算。过渡层通常是剪力墙、短肢剪力墙，为使转换层的侧向刚度在其上下部分接近，大底盘部位通常将此区间范围的剪力墙加强，甚至在电梯间部位增加明显的墙体厚度。

2.2 地下室较少的高层建筑，采用筏板基础时，通常选择基础板顶作为结构的嵌固位置，这是假设基础的无限刚度，地下室负一层与上部结构的抗震等级需一致，这样即使车库有较大的开洞布置，都不影响模型计算。以基础底板作为建筑物的嵌固端，通过计算比对，对整体用钢量的影响很小。

2.3 模型设计的处理(1) 地下室外墙在局部出现较多的开洞挡土墙时，会对整体计算的刚度变化产生影响，但实际上此范围主要是体现在开间的功能使用上，因此整体计算时可忽略此部分，但在构件设计中应单独补充计算。(2) 基础的埋置深度，是保证结构对抗滑移等影响的整体稳定性，如果使用相同的基础形式，高宽比大的建筑基础埋深也会更深，例如建筑的高度相同的两栋建筑物，H / B值较小的整体稳定性更好。因此在高层建筑选取嵌固端时，也应考虑高宽比的因素，这样对地震力的削弱也提供了支持。(3) 楼座对应的基础范围内有相连的裙房或车库，如果相连部位1-2跨柱网的基础做了构造加强，同时与其余大底盘做分隔缝处理，那么计算结果的参考也可稍作放松。

3、施工过程中的控制

3.1 嵌固端控制并不仅存在于设计阶段，同时应当在施工的各个过程细节中体现，根据实际情况做出实时调整，才能够将房屋建筑结构设计发挥到最优。作为结构嵌固端的首层楼面，荷载规范活载取值为3.0kN-3.5kN／m2，但考虑施工过程中可能产生的施工荷载，因此对于首层楼板活载取值7.0kN-8.0kN／m2都是合理范围。同时在施工过程中，设计人员可以对施工现场进行实时的勘察，了解其中存在的问题难点，并且在一定基础上做到设计改善。及时的协调和整体化的设计，可以对房屋建筑施工中产生的问题做到及时处理和维护，对细节上的缺失进行加固，从而为整体建筑结构做出协调性的调整和优化。

3.2 在进行建筑结构设计的过程中，设计的人员需要参与整体工程的前期规划，进行一个总体的规划安排分析。由于不同材料和技术的运用，都会造成到嵌固对建筑物的影响的诱因，因此只有对整体材料和科技化因素有一个全面的了解和掌控，才能够对比分析出最为合适的优化设计过程。设计人员需要严格结合建筑业的规章标准，依照实际施工的过程和效果，再进一步根据自身经验进行优化设计，如此才能够考虑到多方面的施工因素，避免各类细节问题的产生和数据编排的误差出现。只有将概念和实际运用有效且科学的结合，才能够把握住施工细节和完结，将各个施工阶段做到最优化，有效降低企业的成本消耗和人力资源的过分浪费。同时，在前期设计分析中，需要考虑到各类可能性因素的产生，并且对其做好一定的防范分析，为施工过程做出基础保障，便能够在特定的细节问题发生时，做到及时的安排和规整。

结语：

对于房屋建筑的结构设计，人为定义哪个标高层都可作为嵌固端并计算出模型结果，作为设计师更希望较真实地反映建筑抗震时的实际情况。因此合理的分析，选择嵌固端的部位尤为重要，不同的嵌固端选取对计算结果也有较大影响。因此对于细节的把握，结合周边类似建筑物的设计经验，能够更加准确的做好模型的假定。同时，利用最低的成本消耗解决复杂的结构问题，才能够在提高房屋质量稳定性和安全性的同时，帮助建筑企业实现长久的效益化发展。