不设地下室的高层建筑的基础嵌固端设计
高层建筑结构设计嵌固端及计算模型选取的若干关键问题探讨

高层建筑结构设计嵌固端及计算模型选取的若干关键问题探讨发布时间:2021-01-18T02:23:02.018Z 来源:《新型城镇化》2020年20期作者:邓荣斌[导读] 不同于多层建筑,在高层建筑结构中,风荷载和地震作用等水平荷载将成为控制因素,在水平力作用下,高层建筑结构受力特点类似于一个竖向悬臂构件,其倾覆弯矩与高度的关系呈二次方的关系,结构顶点的位移与高度呈四次方的关系。
广西地产集团有限公司摘要:从高层建筑结构受力特性来看,水平作用(风荷载和地震作用)在高层建筑分析和设计中起着主要作用,由此带来结构的侧向刚度、位移、地震效应等一系列复杂的问题,因此高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂得多。
而嵌固端及计算模型的选取,无疑是影响计算结构和分析计算合理性的重要因素,本文针对高层建筑结构设计嵌固端及计算模型选取的若干关键问题进行重点阐述,并结合实际分析计算结果,提出方法和建议。
关键词:高层建筑结构;嵌固端;计算模型引言不同于多层建筑,在高层建筑结构中,风荷载和地震作用等水平荷载将成为控制因素,在水平力作用下,高层建筑结构受力特点类似于一个竖向悬臂构件,其倾覆弯矩与高度的关系呈二次方的关系,结构顶点的位移与高度呈四次方的关系。
由于高度的增加,结构的振动周期加大,结构柔度更大,顶部位移迅速增大,使得抗侧力结构的设计成为关键,即必须设置有效抵抗水平力的结构体系(柱、剪力墙、筒体或支撑等抗侧力结构)。
在建立计算模型时,比较重要的问题之一,就是嵌固端的确定,以及计算模型的选择问题,本文针对这两个问题展开重点论述。
1、高层建筑结构嵌固端的若干关键问题:1.1、关于计算嵌固端与设计嵌固端:计算嵌固端为计算模型的嵌固端,或成为力学嵌固端(或刚度嵌固端),设计嵌固端为预期塑性铰出现部位或成为强度嵌固端。
高层建筑结构由于地下室土体约束作用,在地下室顶板产生刚度突变,地震作用下,地下一层吸收了绝大部分上部传来的地震力,可能使高层建筑的塑性铰由基础顶部转移到地下室顶板以上,故规范要求地下室结构的刚度和承载力适当加强,可考虑地下室顶板为上部结构的嵌固部位,即预期塑性铰出现部位,确定嵌固部位后就可以通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出现。
结构嵌固端的选取及设计建议

2020.14科学技术创新结构嵌固端的选取及设计建议马建(安徽省建筑设计研究总院股份有限公司,安徽合肥230000)结构嵌固端的确定是结构分析计算的前提条件,而嵌固端的选取涉及到各种不同情况,有无地下室,基础形式,基础埋深,结构布置等因素。
正确的选取结构的嵌固端是结构模型计算中一个非常关键的假定,他不仅影响结构的侧向刚度,还关系到结构的内力分布及各项设计指标的真实性,对建筑物的建造成本有一定的影响。
因而在此对结构嵌固端的问题作一些探讨。
1嵌固端的定义结构的嵌固端顾名思义就是结构构件在此部位固定不动的。
除了能承受弯矩、轴力、剪力外,在水平方向和竖直方向位移均为零。
按抗震概念设计就是在地震作用下结构竖向构件预期塑性出现的部位。
这就要求嵌固端在平面内有足够连续的刚度,在理论上能限制结构竖向构件在两个水平方向的平动位移,以有效传递地震基地剪力。
同时要求嵌固端在平面外有足够刚度,从而在理论上能限制结构竖向构件的绕竖轴的转角位移。
2嵌固端的类型嵌固端分为无地下室的和有地下室两种情况,其中无地下室又分两种情况:基础埋深较浅以基础(承台)面作为结构嵌固端和基础埋深较深以刚性地坪作为结构的嵌固端。
有地下室的嵌固端也分为两种:地下室顶作为嵌固端和基础顶作为嵌固端。
3无地下室嵌固端的条件以基础(承台)面作为结构嵌固端就是利用基础的“无限”刚度概念。
同时在基础纵横方向设置刚度较大的基础梁加以相连,从而保证柱根之间有足够刚度不产生相对位移,且能承受或平衡柱根弯矩,达到嵌固端的假定。
一般首层高度从基础顶面算起。
以刚性地坪作为结构的嵌固端,一般基础(承台)面标高与首层楼面标高有一定的距离,不设基础拉梁或基础拉梁在地坪位置,因其刚度过小,而达不到嵌固端的要求,应在地面标高处设刚性地坪来作为结构的嵌固端。
4有地下室嵌固端的条件地下室顶作为嵌固端需要满足两个条件:(1)地下室应为完整的地下室,即地下室四面围土,如三面围土,是不满足条件的;结构地下室顶板标高不能比室外结构顶板标高相差太大,一般不应大于地下室一层层高的三分之一;地下室顶板应避免开设大洞,并应在地上结构相关范围的顶板采用现浇梁板结构;其楼板厚度不宜小于180mm ,混凝土强度等级不宜小于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个为向的配筋率不宜小于0.25%。
高层建筑基础埋深及嵌固端关系浅析

高层建筑基础埋深及嵌固端关系浅析作者:刘利红来源:《城市建设理论研究》2013年第14期摘要:高层建筑的基础,满足一定埋深要求后,对减少建筑物的整体倾斜、防止滑移和倾覆,都有一定的帮助作用。
正确判断上部结构的嵌固位置,可以得到准确的内力计算结果,反映结构产生侧移的真实性。
文中提出有效埋深的概念,并提出满足嵌固端的条件。
关键词:高层建筑嵌固端地下室整体中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:前言在选取结构嵌固端时,如何考虑多层地下室结构的延性要求是一个比较复杂的问题。
地下室结构的延性和上部结构与地下室结构的刚度差别、不同结构体系以及地下室埋深有关。
当上部结构为框架或剪力墙结构,地下室结构抗侧力刚度较大,四周有钢筋混凝土挡土墙,地下室顶板整体性较好时,可以考虑上部结构嵌固在地下室顶部,地下室结构应能承受上部结构屈服超强所引起的内力。
考虑在强震作用下塑性铰范围可能发展,地下一层的结构构件仍须适当考虑延性措施。
一般情况下地下一层以下的地下室结构除满足承载力要求外,不需考虑延性要求。
一、基础埋深的提出1在探讨高层建筑结构嵌固端时,必然牵涉到基础埋深问题。
高层建筑基础要具有一定的埋置深度,首先是为了保证结构的整体稳定(包括抗滑),其次有利于减弱地震作用。
规范对建筑的基础埋深有一定的量化规定,即“天然地基或复合地基基础,可取总高度的1/15,桩基础可取总高度的1/18”。
这一规定有一定的欠考虑因素,因埋深仅与建筑物高度有关系。
我们认为还应与建筑物的控制建筑体形重要指标的高宽比有关,高宽比值大者应严格,高宽比值小者可略为放松,要充分利用地基基础的无限刚度。
2 基础埋深的确定基础埋深一般从室外地面算至基础底或承台底,如基础周围有可靠侧限时,即与“地球”有良好的接触时,算作有效埋深。
单栋建筑位于一个场地或多栋建筑位于一个场地但相距较远时,有效埋深容易判断;一个场地内高层建筑、多层裙房、其它多层建筑、地下室等共同存在且较近时,要慎重判定。
关于高层建筑结构嵌固问题

关于高层建筑结构的嵌固问题摘要:此文从理论入手,结合工程实际对高层建筑的嵌固问题做了较为详尽的论述,解决了高层建筑嵌固端位置选定及相关部位的结构计算与设计问题。
关键词:嵌固端、塑性铰、地下室高层建筑的嵌固端,亦称作固定端,即主体结构承受外力时,此位置不允许有任何变形(包括位移和转角)。
当然前提是此处的支座要能够产生足够的约束反力而不变形、不破坏。
亦即首先支座要“坚固”。
众所周知,抗震设计的目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
以上关于嵌固端的论述,在小震不坏,中震可修这两个标准中是适用的。
但是当“大震”来临,嵌固端顶面的柱脚或墙脚将达到其塑性极限弯矩,并由此产生转动,即塑性铰出现。
当然,某处截面出现塑性铰并不能使结构立即破坏,它还能继续承受增加的荷载。
当继续加荷时,先出现塑性铰的截面所承受的弯矩维持不变,产生转动,未出现塑性铰的截面所承受的弯矩继续增加,这就是塑性变形引起的结构内力重分布,塑性铰转动的过程就是内力重分布的过程。
这个过程,将使嵌固端顶面的主体结构承载力大大加强,从而实现“大震不倒”。
有一点我们必须明确:“大震不倒”时允许产生塑性铰的最低部位是嵌固端顶面以上一定范围内的柱脚、墙角,而嵌固端顶面以下则不能破坏,正如前所述“支座”要坚固。
另一方面,我们也看出,确定嵌固端的位置是非常重要的。
如图一所示:如果嵌固端选得低了,h增大,结构总水平地震力就大了,当然需要更大的强度和刚度来加强主体和支座,其结果就是不经济;如果选得高了,h小了,但该计入的水平地震力又漏掉了,自然是不安全。
当然,这只是最简单的模型。
实际工程中,尤其对于高层建筑而言,嵌固端的正确选取更是结构计算中的一个重要假定,它不仅关系到构件内力分配的准确性,而且还影响结构产生侧移的真实性,从而影响到整体结构的安全性和经济性。
嵌固端位置如此重要,如何确定呢?先看一个问题:保证建筑物矗立不动的外力从哪里来?答案只有地基和周围的土体。
随着建筑物埋深的增大,土的约束作用更趋明显,地震对结构的动力效应相对减弱。
多高层建筑嵌固部位选取位置论文

多高层建筑嵌固部位选取位置的探讨摘要:随着我国城市化建设如火如荼的展开,市内人口密度和建筑密度越来越高,为缓解其与用地面积有限之间的矛盾,高层住宅项目的大规模建设应运而生。
嵌固端的确定对结构计算结果的影响十分显著,因此有必要对各情况下高层住宅项目嵌固端位置的确定进行讨论分析。
关键词:高层住宅,嵌固端,地下室,结构计算,基础顶面中图分类号:tu241.8 文献标识码:a 文章编号:1概述结构的嵌固部位是多高层建筑计算模型中的一个重要假定,嵌固部位设置的正确与否直接决定了结构计算模型与实际受力工况的契合程度,以及结构构件的内力、周期及位移等多项计算结果。
因此,多高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置,而嵌固端位置的选取却面临着各种不同情况,如建筑有无地下室;地下室层数的多少,是否为多塔结构等。
因此,如何结合实际情况正确合理的确定多高层建筑的嵌固部位,就成为了结构设计师首要面对的问题。
[1]本文针对以上几种情况进行了讨论分析。
简单来讲,所谓嵌固端即结构塑性铰预期出现的位置,理论上就是结构下部的嵌固端应能限制上部结构在水平方向的平动位移和转角位移,并能够将上部结构的水平剪力全部传递给嵌固端以下的结构。
该塑性铰出现在嵌固端所在楼层墙柱的下端,而不是出现在梁柱节点的两侧。
通常采用增大嵌固端所在楼层底板梁的受弯承载力,同时提高下一层墙柱顶的受弯承载力的方法来实现嵌固。
[2] [3] [4]2不带地下室的多高层建筑无地下室情况通常多见于多层及小高层建筑,该情况下嵌固端位置的选择与基础形式及基础埋深相关,一般选择基础顶面作为结构嵌固端。
实际情况中,小高层建筑受水平风荷载作用及地震作用影响,为保证结构整体稳定及抗倾覆能力,对基础埋深有一定的要求;同时,虽然多层建筑主要以承担竖向作用为主,基础埋深通常可以较浅,但当受建筑物类型及用途、工程地质和水文地质条件、相邻建筑基础埋深及季节性冻土的冻融等因素的影响,其基础埋深也可能较大。
高层建筑结构嵌固端的理解及运用

高层建筑结构嵌固端的理解及运用摘要:高层建筑结构嵌固部位的选取直接影响到上部结构力学模型的建立,只有正确选取嵌固端的部位才能准确计算上部结构的内力及配筋,并通过嵌固端相关构造措施的正确实施确保上部结构塑性铰在预期的部位产生,故嵌固端的合理选取至关重要。
本文主要对高层建筑结构嵌固端的理解及运用进行探讨。
关键词:嵌固端;概念;合理选取;注意事项1 嵌固端的概念1.1 力学意义上的嵌固端力学意义上的嵌固端是指嵌固端完全约束,即水平位移、竖向位移和转角位移均为零。
1.2 规范意义上的嵌固端规范意义上的嵌固端是指上部结构预期塑性铰出现的部位。
因此规范嵌固端是强度嵌固而非力学嵌固。
由于地下室土体对地下室顶板的影响,高层建筑在地震作用下会发生变化。
规范要求地下室结构的刚度和承载力适当加强,可以考虑地下室顶板为上部结构的嵌固部位,确定嵌固部位可以通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出现。
规范嵌固端相关条文均以地下室顶板作为上部结构嵌固端为前提进行规定,具体的主要规定如下:1)如果地下室的上部结构嵌入屋顶为现浇梁结构,则楼板的混凝土强度等级不得低于C30,楼板的厚度不得低于180mm。
应采用双层双向配筋,且每层每个方向配筋率不宜小于0.25%。
2)这里应注意地下室的顶板应避免大开洞,主楼范围内的顶板与纯地下室顶板的高差不应过大。
3)高层建筑结构整体计算中当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。
这里的地下室应为全埋地下室,地下室的四周外墙与填土紧密接触,地下一层刚度可考虑相关范围内刚度,刚度比为剪切刚度比。
相关范围一般指上部主楼外扩不大于三跨的地下室范围。
4)地下一层柱每侧的纵向钢筋面积不小于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍,且地下室顶板梁柱节点左右端截面与下柱上端同一方向实配受弯承载力之和不小于地上一层对应柱下端实配的受弯承载力的1.3倍。
5)抗震设计的高层建筑当地下室顶层作为上部结构嵌固端时,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。
高层建筑基础及嵌固端设置常见问题分析及对策

高层建筑基础及嵌固端设置常见问题分析及对策摘要:高层建筑的合理设计直接关系到建筑功能和全寿命周期的正常使用。
高层建筑基础设计选型与嵌固端设置在高层建筑结构的设计过程中尤其重要,本文讨论了高层建筑在基础设计和嵌固端设置方面的常见问题,并提出相应对策,希望为后续高层建筑设计提供参考。
关键词:高层建筑;基础设计;嵌固端;1前言高层建筑中地基基础分部工程占建设工程费的5%及以上[1],对单位工程总造价影响较大,并且基础工程存在不确定性。
基础一旦出现问题,将会严重影响高层建筑的使用功能、结构安全,对业主方造成严重心理创伤和阴影。
此外,嵌固端的设置合理与否也会影响到高层建筑的设计质量,同时对地上结构在横向作用下的抗倒塌能力影响非常明显[2],高层建筑的基础设计和嵌固端的设置对其整体安全和功能具有决定性的影响,在高层建筑设计过程中,应引起足够的重视。
2 高层建筑基础设计常见问题分析2.1基础设计与地质资料不符在高层建筑设计中,同一片区域的子项目较多情况下,设计师根据某一栋楼的低级情况进行设计,在不同楼栋之间切换时把地勘资料提取错误,未根据实际地质状况选择合适的基础类型,导致高层建筑出现不均匀下沉。
2.2地下水对地基基础的影响地基基础设计没有充分考虑地下水对建筑基础的影响,例如,地下水对地基的冲击和影响,没有建立合理的防水设计解决地下水问题,地基的稳定性和耐久性持续下降;地下水位因季节变化,建筑物所处地理位置等原因引起地下水位升降的情况;忽视建筑抗浮计算,通过以往设计惯例判定不需要抗浮计算,但现实中特大型降雨量,历史最高水位线等记录经常被打破,由于地下水位的升降而导致的建筑物的变形、不均匀沉降等现象是有发生。
2.3新建建筑周边相关建筑的影响在城市中的新建扩建项目,应周全考虑对新建建筑周围环绕建筑地基基础的影响,保证在建设该建筑中,以及建设完工之后,都不能对附近的建筑造成影响。
同时,要考虑到施工人员在施工的过程中所遇到的危险,要避免这些意外发生的可能,尽可能选择性能较好的基础形式。
嵌固端(嵌固端在基础顶和地下室顶板的区别)

嵌固端(嵌固端在基础顶和地下室顶板的区别)【范本一】嵌固端(嵌固端在基础顶和地下室顶板的区别)一:基础顶的嵌固端1.1 说明:基础顶的嵌固端是指在建筑物基础顶部进行嵌固操作的一种结构处理方式。
1.2 操作流程:1.2.1 测量基础顶板与墙体之间的高度差。
1.2.2 使用适当的建筑材料填充高度差,以保证顶部表面平整。
1.2.3 进行嵌固处理,将嵌固端与基础顶固定,确保其牢固可靠。
1.3 主要材料:1.3.1 基础顶板1.3.2 嵌固端1.3.3 填充材料1.4 注意事项:1.4.1 嵌固端与基础顶板之间需要有一定的缝隙,以便在建筑物受到地震等外力时能够有一定的位移空间,以减轻建筑物结构的受力。
1.4.2 使用的填充材料需要具备一定的抗水、抗压和耐久性能,以确保嵌固端的稳固性。
二:地下室顶板的嵌固端2.1 说明:地下室顶板的嵌固端是指在地下室顶部进行嵌固操作的一种结构处理方式。
2.2 操作流程:2.2.1 测量地下室顶板与墙体之间的高度差。
2.2.2 使用适当的建筑材料填充高度差,以保证顶部表面平整。
2.2.3 进行嵌固处理,将嵌固端与地下室顶板固定,确保其牢固可靠。
2.3 主要材料:2.3.1 地下室顶板2.3.2 嵌固端2.3.3 填充材料2.4.1 嵌固端与地下室顶板之间需要有一定的缝隙,以便在建筑物受到地震等外力时能够有一定的位移空间,以减轻建筑物结构的受力。
2.4.2 使用的填充材料需要具备一定的抗水、抗压和耐久性能,以确保嵌固端的稳固性。
【范本二】嵌固端(嵌固端在基础顶和地下室顶板的区别)一:基础顶的嵌固端1.1 介绍基础顶的嵌固端是建筑工程中常用的一种处理方式,用于加固和稳定建筑物的基础顶部结构。
1.2 流程1.2.1 测量基础顶板与墙体之间的高度差。
1.2.2 使用适当的填充材料填充高度差,使其表面平整。
1.2.3 将嵌固端固定在基础顶板上,确保其稳固可靠。
1.3 材料主要使用的材料包括基础顶板、嵌固端和填充材料。
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不设地下室的全剪高层结构的基础嵌固端设计云南省建筑工程设计院高馗
【摘要】针对不设地下室的全剪高层结构的基础嵌固端的认定以及基础顶面至嵌固端标高之间的处理方式。
【关键词】无地下室高层结构嵌固端设计侧向刚度比近年来,全国各地均进行了大规模的廉租房项目的建设,廉租房项目多为高层建筑,因建设指标等因素的限值,出现了部分高层建筑下不设置地下室的情况。
为保证建筑物的整体性和稳定性,基础设计同样需要保证基础具有足够的埋置深度,当建筑高度较高时,基础埋深已接近单层地下室的高度,如按常规思路底层计算高度计算至基础顶面,将导致结构的底层计算高度过高,结构构件的尺寸因构造要求和计算的过大,且底层侧向刚度过柔,导致形成下柔上刚的结构形式且不经济。
故此设计通常会将上部结构的计算嵌固端提高至室外地坪标高以缩短底层计算高度,将室外地坪以下部分均视为基础的一部分。
但基础顶面至嵌固端标高之间的处理方式规范并未给出明确的处理思路,笔者针对以下在实际工程的几种处理方式的比较对此进行探讨。
一、工程概况:
该工程抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.30g,设计分组为第二组,本工程为某廉租房建设项目,地上为十八层,无地下室,建筑层高均为 3.0m,室内外高差0.3m,建筑物总高度为54.3m。
本工程主体为全剪力墙结构,剪力墙抗震等级为二级,剪力墙
截面厚度均为200mm,建筑平面为矩型。
基础形式采用长螺旋钻孔灌注桩结合墙下基础梁(部分为桩基承台),桩径500mm,桩长28m,基础梁和桩基承台厚度为1m,基础埋深(基础梁底标高)-3.100m,基础顶面标高为-2.100m,满足规范对于高层基础埋置深度的要求。
设计选取上部结构的嵌固端在室外地坪标高。
建筑平面详见下图:
二、侧向刚度比
因地震烈度较高,设计在建筑物四周、楼梯间周边以及每隔一定间距设置长度较长的剪力墙肢,因上部结构整体刚度较大,按《建筑抗震设计规范》6.1.14条规定,地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍,地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
侧向刚度比是
决定嵌固端定义是否成立的首要因素,本工程底层结构的侧向刚度总计X向为4.4756E+07(kN/m),Y向为3.8089E+07(kN/m);设计在不考虑基础范围内回填土对基础有效嵌固作用的前提下,采取以下两种方式对室外地坪至基础顶面的剪力墙进行加强处理,并将此部分剪力墙定义成层高为2.1m的单独结构层进行计算分析,并对计算结果进行比较:
1.第一种处理方式:按照常规思路,对室外地坪至基础顶面的剪力墙每边截面加宽50mm,墙厚加厚至300mm,如下图所示,上部剪力墙连梁区间的洞口采用300厚构造墙连通,剪力墙之间在室内地坪标高设置拉梁将独立剪力墙肢连为整体,计算所得的侧向刚度总值为:X向为1.6353E+08(kN/m),Y向为1.2537E+08(kN/m);与地上一层的侧向刚度比值为:X向为3.65倍,Y 向为3.29倍;满足规范要求。
剪力墙墙脚加厚 剪力墙墙脚厚度同上部
2.2.第二种处理方式:对室外地坪至基础顶面的剪力墙截面仍同上部结构200mm ,但将纵横方向原分散布置的剪力墙用200厚的构造剪力墙连为整体,计算所得的侧向刚度总值为:X 向为
1.5672E+08(kN/m),Y 向为 1.1637E+08(kN/m);与地上一层的侧向刚度比值为:X 向为3.49倍,Y 向为3.04倍;满足规范要求。
3.第三种处理方式:在室外地坪标高增设一层框架梁,将地下部分作为底层结构层进行计算分析,原十八层的建筑按十九层进行计算分析,按上述思路进行计算,规范对定义的结构底层的地震作用放大以及抗震措施的加强均施加在地下部分,但由于回填土对地面以上存在一定嵌固作用,地面一层的抗震验算则比实际受力状态偏于不安
全,建议还是要和按嵌固端定义在室外地坪的计算结果进行包络设计。
4.第四种处理方式:按设有单层地下室的十八层建筑进行设计,计算以及构造要求均按规范执行,将地下室外墙进行封闭,纵横方向均增设一定数量的剪力墙,满足结构地下一层的侧向刚度,不小于相关范围地上一层侧向刚度的2倍的要求,顶板板厚取180mm,满足地下室顶板作为上部结构的嵌固端的要求,但是地下室范围内不进行回填土,也不做任何建筑用途。
综上所述,前两种加强方式均能使满足室外地坪至基础顶面的结构层满足作为上部结构嵌固端的要求。
但第一种方式加厚的剪力墙另行设置构造钢筋,上部剪力墙竖向钢筋锚入加厚的构造墙,配筋构造较为复杂,含钢量也较大,施工更是比较繁琐;第二种方式则可将上部剪力墙的配筋及截面一直延伸至基础梁,虽增加延展长度更长的构造墙体,但总体钢筋用量仍少于第一种加强方式,且施工阶段支模和防水处理均更为便捷。
第三种处理方式因只设置框架梁而不设置楼板,层概念不明晰,且按首层柱的下端为“弱柱”设计,即地震时首层柱底屈服、出现塑性铰的设计理念因为框架梁刚度较小难以实现,而且需要和无地下室计算模型进行包络设计,实际操作起来工作量较大且概念不明晰,建议上部结构刚度较大时,尽量不采用这种方式。
第四种处理方式结构思路较为清晰,与规范要求也完全切合,但设置地下室采取相关的构造措施而地下室却不能使用,建设方较难接
受,但如与前两种处理方式进行比较,三种处理方式均是将嵌固端定义在底层墙底,地下部分的结构构件刚度及结构布置均做加强,同样满足侧向刚度比的要求,设置地下室的方式能被普遍接受,但不设置地下室的加强方式却存在相当多的争议,笔者认为,地下部分设置相同数量加强构造墙体前提下,在基础范围内采用压实度较高的回填土对上部结构的嵌固作用应该是要优于纯地下室结构的,虽然回填土的嵌固刚度难以量化。
两者之间的差异主要还是嵌固端楼板的有无,无可否认,设置不小于180mm厚的结构楼板对传递、分担结构底部内力效果更直接有效,地下室整体刚度更好,但无地下室的高层建筑是否必须按有地下室结构在嵌固端设置不小于180厚的结构板还是要视情况而定,地下部分的构造墙体与主体的剪力墙已经形成纵横连接的加强体,刚度和承载能力均远大于上部结构,为了实现首层柱底先屈服的设计概念,可以根据结构底部的内力情况进行验算,局部调整地下部分的墙体加厚、加强的力度,用计算结果控制,而非一致性的用构造要求进行控制。
三、嵌固端顶部处理方式
上述地下部分的结构层概念成立是基于室外地坪标高应有明确的层概念,常规思路应是在室内地坪标高增设一层钢筋混凝土梁板,但自然就避免不了《建筑抗震设计规范》6.1.14条关于“嵌固端楼板厚度不宜小于180mm,混凝土强度等级不宜小于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%”的构造要求,若此则付出设置了地下室的代价,却得不到设置地下室的收益,这里
就不得不提到基础范围内回填土对基础的嵌固作用了,建筑抗震设计规范对上述条纹的规定初衷是为了保证地下室顶板必须具有足够的平面内刚度,以有效传递地震基底剪力,如若设计对建筑范围内回填土提出严格要求,采用级配较好的的粘土或土夹石分层压实回填,压实系数不小于0.94,回填土已对基础部分的结构构件形成有效约束,足以保证室外地坪以下的钢筋混凝土墙体、桩基、基础梁(桩基承台)和基础范围的回填土能够一同承受上部结构底部的水平地震作用,如再设置楼板也仅仅是卧置于地基之上的弹性板而已,对水平地震剪力传递已无实际意义,故笔者认为从加强构造连接的角度出发,没有必要按照《建筑抗震设计规范》的提及的上述相关构造要求进行设计,可结合建筑做法在室内标高设置配筋刚性地坪即可。
建议厚度可取120mm,比常规地坪稍厚,构造配筋φ8@200单层双向。
四、结论
1.高层建筑无地下室,仍应按规范规定保证基础有足够的埋深,嵌固端可提高至室外地坪标高或室外标高以下,使结构设计更为经济合理。
2.嵌固端以下的结构主体应具有足够的侧向刚度以保证满足作为上部结构嵌固端的条件。
3.设计选取嵌固端标高应在室外标高以下,建筑范围的回填土保证一定程度的压实度,可有效保证回填土对地下基础部分的约束刚度,进一步确保嵌固端的选取条件。
4.因嵌固端以下均为压实回填土,无需按《建筑抗震设计规范》
设置钢筋混凝土梁板结构,设置配筋刚性地坪加强构造连接即可。
参考文献:
》GB 50011-2010)中华人民共和国住房和城乡建设1.《建筑抗震设计规范(
部
发布2012
》JGJ 3—2010)中华人民共和国住房和2.2.《高层建筑混凝土结构技术规程(
城乡建设部发布2012。