探析嵌固部位在房屋建筑结构设计中的实现

2020-09-23杜贺龙

建材发展导向 2020年19期

杜贺龙

（江西省朝晖城市建设工程有限公司，江西南昌 330000）

现阶段越来越多的高层建筑在结构设计时用到了嵌固部分，根据嵌固端的实际位置，针对不同结构形式和体量对嵌固设计展开进一步分析。嵌固部位的选择应当结合地下室高度和建筑层数几方面考虑，在结构计算模型中对嵌固端初始设定，以此影响力传导关系，真实还原建筑的位移情况，保障建筑结构的安全性和建筑施工的经济性。

1 设计嵌固端时需要考虑的影响因素

当前高层房屋建筑结构设计时多选用正负零嵌固端，但结构计算模型是否可以将正负零作为理想的嵌固端，还应考虑各种影响因素。具体如下：1）建筑存在地下室结构时应斟酌考虑嵌固端设计。地下室的外墙部分应当有着较好的侧向刚度，保证外墙平面刚度足够，使地下室整体结构成为整体。当地下室顶板与外部地坪之间高差较大时，如结构设计时发现有半地下室或者首层楼面标高高于1.0m以上时，相连部分车库与大空间地下室不宜作为建筑结构的嵌固端，主楼地下室顶板厚度不小于160mm。地下室顶板作为嵌固端时，应考虑底层地震力传递路径（高差范围）上各构件受力特性的不同采用相应的抗震措施。做为嵌固端时，主楼顶板与纯地下室顶板高低差分界线上的梁应具有足够的侧向（抗妞、剪、弯）刚度，目前一般的做法是楼板加腋措施，应尽可能的避免此范围开设大洞口。地下室顶板做为嵌固端时，应采用现浇梁板结构，混凝土强度等级在C30及以上，应采用双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。2）在没有地下室的情况下进行嵌固端设计。比如基础持力层比较浅的小高层，房屋设计时没有设置地下室，可以将基础顶面作为固定端，但为了保证结构的稳定性，应采取增加构造的措施，提升基础整体的刚度，确保结构设计合理［1］。

2 嵌固部位在房屋建筑结构设计中的应用分析

2.1 技术的实践应用

对房屋建筑项目设计时，应考虑结构形式和转换层上下部分的开间变化情况，使相关技术的应用更加合理。关于技术的应用，以下几点建议可供参考：

1）采用大型底盘多塔形式。对于商住两用的楼盘，其功能布局的变化使柱网布置也发生变化，为了保持结构稳定，应建立转换层。如果商业部分只在建筑的1层或2层，建议在大底盘顶层处设计嵌固端。当过渡层是剪力墙结构的时候，为了让转换层侧向刚度与剪力墙上下部位接近，大底盘部位会将该区域内的剪力墙加强，或在电梯间增加墙体的厚度。

2）采用筏板基础设计地下室较少的高层建筑。将基础板顶作为嵌固端，假设基础无限刚度，保持地下室负一层与上层部位抗震等级相一致，当地下车库有着开洞布置时不会影响结构模型计算。如果将基础底板作为嵌固端，经过计算后发现嵌固设计对用钢量不会产生影响。

3）模型设计的有效处理。当建筑地下室外墙面有开洞挡土墙时，模型设计会对计算的刚度产生影响，但模型主要用于开间功能上，所以计算时可以忽略这一部分，对结构构件的设计应做单独计算。控制基础埋置深度，保证嵌固结构对抗滑移影响有着稳定性作用，如果基础形式相同，高宽大比的房屋基础埋深更深，比如两个房屋高度相同，H/B值越小，建筑的稳定性就越好。所以选取高层建筑的嵌固端时，应综合考虑高宽比设计，以此降低地震了削弱影响。

2.2 嵌固部位在施工中的控制分析

在建筑施工时进行嵌固端的有效控制。从施工细节入手，对嵌固部位的实际情况做出调整，保证房屋结构设计达到最优化。如果建筑首层楼面是嵌固端，荷载规范活载的取值在2.0-3.5kN/m2范围内，但施工时会有施工荷载产生，所以应将首层楼板的活载取值范围调整到5.0-7.0kN/m2。应用剪切刚度法计算嵌固端，将抗侧力构件截面变化和层高影响考虑进去，计算公式如下：

公式当中，G1和G2分别表示地下室和地下室地上一层的混凝土剪变模量；A1和A2分别表示地下室和地下室地上一层的折算受剪截面；Aw指的是抗震墙的有效面积；Ac为全部柱的截面面积；h1和h2分别是地下室和地下室地上一层的高度。

一般情况下，高层建筑都会带有一层或者多层地下室，对结构展开分析前应做好结构嵌固部位的确定，该环节将关系到结构计算模型和结构实际受力状态的符合程度，需用到构件内力和位移计算。

施工时，要求设计人员实时勘察施工现场，对嵌固端设计加以改善，做好各部分的协调设计。设计人员应当积极参与房屋建筑施工的前期规划环节，了解不同材料与施工技术的应用，找出影响嵌固端设计的因素，通过对施工材料和施工技术的全方位掌控完善设计全过程。强震作用下，四周和土层之间的接触部位外墙地下室和刚体变形是一致的，为确保上部结构在强震中能够达到预期耗能效果，建议让基础结构的强度与刚度超过上部结构，假设地下结构属于刚体，那么上部结构的嵌固端就要设置在地下室顶板处。