地下室顶板作为嵌固端相关设计问题
《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解
《抗规》6.1.14条-地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的理解HiStruct新的抗震设计规范修订稿对于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位进行了详细的规定，具体条件和说明如下：6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：1 地下室顶板应避免开设大洞口,主楼应采用现浇梁板结构，裙房宜采用现浇梁板结构；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，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。
HiStruct注：实际设计中地面处经常遇到主裙楼楼板标高不一致有较大降板的情况，设计中各有各的做法，比如以1/3层高控制错位，规范应对此有具体规定比较合适。
2 结构地上一层的侧向刚度，不宜大于地下一层相关部位楼层侧向刚度的0.5 倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
HiStruct注：侧向刚度如何计算一直是个有争议的问题，特别对于剪切变形为主的结构和弯曲变形为主的结构，应该有区别的规定侧向刚度的计算方法。
3 地下一层柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍。
HiStruct注：钢结构和混合结构的大量应用，此条应明确是仅放大混凝土结构的配筋,还是柱的承载力需放大。
4 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
同第3点的注。
5 地下室顶板的梁柱不应先于地上一层的柱根屈服。
[条文说明]：1）本条文字表达略有调整。
地下室顶板的厚度“不宜”小于180mm，指柱网内设置次梁时，板厚可适当减小，例如，取150mm。
2）相关部位一般指按45°扩散范围且不超过15m。
3，4）为了能使地下室有效地传递地震基底剪力，地下室顶板必须具有足够的平面内刚度，因此，提出了设计要求：框架柱嵌固端屈服时、或剪力墙墙肢的嵌固端屈服时，地下一层对应的框架柱或剪力墙墙肢不应屈服。
嵌固端相关问题个人认知.pdf
一、结构设计如何合理判断复杂情况下结构底部嵌固部位？ 1、概述嵌固端作用和意义 任何结构在进行结构计算分析之前，必须首先合理确定结构 嵌固端所在的位置。
嵌固部位的合理正确选择是结构设计安 全与否的一个重要假定，它将直接关系到结构计算模型与结 构实际受力状态的符合程度，影响到杆件内力及结构侧移等 计算结果的准确性. 所谓“嵌固”部位，物理意义就是此处的水平位移及转角均 为零，实际工程没有绝对的嵌固，只有相对的嵌固；由力学 角度看嵌固端是一个面，从工程抗震概念看应是一个区域， 也就是结构依据概念设计预期塑性铰出现的部位；确定嵌固 但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。
如图6.7.1所示计算参数注意事项嵌固部位（戴国莹）基础埋深、钢筋锚固长度的确定，应 与嵌固部位一致。
▲嵌固部位是地震动输入的位置，反应谱法、时程法、 推覆法计算的模型嵌固部位需一致。
▲一般应采取措施满足地下室顶板嵌固， 刚度比可按有效数字控制。
▲可在不影响停车位处设置地下墙体， ▲应利用地下室的隔墙减少地下的偏心。
▲上部结构设计应只取地上模型； 地下室和基础设计可取上下联合模型， 相当于按GB50011-5.2.7条考虑共同工作。
计算参数注意事项嵌固部位例▲ 某工程(裙房4层并略有偏置)，当按上下联合模型计算时，结构平动振型含有明显的次方向分量振型 周期X: Y: T1 2.70s ( 0.88:0.10:0.02 )2 2.66s ( 0.09:0.90:0.01 )3 1.69s ( 0.04:0.04:0.92 )仅取地上模型计算时， 平动振型的次方向分量减小 1 2.55s ( 0.98:0.00:0.02 ) 2 2.50s ( 0.00:1.00:0.00 ) 3 1.64s ( 0.04:0.03:0.93 )为了实际工程计算方便，避免地上与地下整体计算的复 杂性，规范要求地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的条件 是：《抗规》6.1.14 -2 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位 时，应符合下列要求：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于 地下一层”相关部位”楼层侧向刚度的0.5 倍；地下室周边 宜有与其顶板相连的抗震墙《高规》5.3.7 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.《抗规》和《高规》都有明确的规定，其中一条是: 结构 地上一 层的侧向刚度不宜大于地下一层相关范围侧向刚度 的0. 5 倍。
关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考
关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考摘要：随着我国经济社会的发展以及城市建设的进程，城市用地非常紧张，因此现在很多大城市都会采取建设高层建筑的方法来缓解土地紧张的问题。
本文主要对高层建筑结构设计中地下室嵌固作用进行了简要分析。
关键词：高层建筑；地下室；嵌固作用引言随着我国经济社会的发展，高层建筑发展也非常迅速。
然而，高层建筑上部荷载大，基础埋置比较深，因此地下室的嵌固作用对建筑物的正常使用与造价上有着非常重要的影响。
所以对于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的问题我们要作为重要问题进行研究。
一、嵌固层简介嵌固层，是以一个坚硬、稳定，可以牢固握裹住上部结构的一个刚体，比如旗杆下面的台座等。
在建筑结构设计中嵌固端：就是平常说的固定端，不允许构件在此部位有任何位移。
这里的位移在结构力学中是指平面x、y两个方向的位移和围绕此支座的转角；而对应的简支端（边）则允许有转角，但是不能有x、y方向的位移，所以嵌固层的作用是能限制上部结构在水平方向的平动位移和转动位移，并能将上部结构的剪力全部或大部传递给下部结构，使上部结构竖向构件的塑性铰出现在竖向构件的根部。
通常在结构设计中，较为普遍的是取建筑物的地下室作为上部结构的嵌固端。
事实上，在建筑结构中，由于各种工程项目的不同，地下室的实际状况亦有所不同，比如地下室顶扳与室外地面的高差大于1／3的地下室层高；又比如因为工程需要，在地下室顶板上开设大洞口等，这时，地下室顶板就不能作为上部结构的嵌固层，而应调整嵌固位置；即使地下室在形态上满足作为上部结构嵌固层的条件，还必须满足地下室的楼层侧向刚度大于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍这个最重要的条件。
二、高层建筑结构设计地下室嵌固的主要作用高层建筑基础回填土回填至结构的某个部位,能保证地下室部分基本上无水平位移,则视为水平嵌固.该层即为嵌固层，其作用是能限制上部结构在水平方向的平动位移和转动位移，并能将上部结构的剪力全部或大部传递给下部结构，使上部结构竖向构件的塑性铰出现在竖向构件的根部，这就要求作为嵌固端的下部结构必须具有较大的侧向刚度，以保证事实嵌固端的形成。
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%。
探讨高层建筑地下室顶板嵌固的设计
探讨高层建筑地下室顶板嵌固的设计摘要：地下室顶板嵌固设计是高层建筑地下室设计不可分割的一部分，在整个设计过程中，需要考虑的问题是嵌固端的选取，这是地下室顶板嵌固设计质量的保证。
在实际设计中，设计人员在选取嵌固端时，经过会出现误差，为了避免这种现象的发展，笔者对其进行有效的探讨，仅此提供借鉴。
关键词：高层建筑；地下室；顶板嵌固；设计嵌固端也就是常见的固定端，其主要的作用就是避免构件发生位移。
通常情况下，高层建筑都会设计地下室，地下室的设计有助于高层建筑整体提高抗震性，并且提高整个高层建筑的倾覆能力，但是在设计高层地下室时，需要对顶板嵌固进行设计，以此来保证地下室构件不会出现位移情况。
一、地下室顶板作为高层建筑上部结构嵌固端的要求依据高层民用建筑防火设计的规定，对高层建筑的结构计算，如果地下室顶板用作上部结构的嵌固端时，地下室楼层的侧向刚度要不小于相邻结构的楼层侧向刚度的两倍。
但在实际的工程建设中，由于地下室侧向刚度和塔楼侧向刚度之间具有不连续性，所以当地下室作为上部结构的嵌固时，通常是有一定的条件的。
地下室顶板作为高程建筑上部结构的嵌固端重点在于加强地下室楼层侧向刚度、加强整体的承载能力，为满足上部结构嵌固端的要求，高层地下室应满足以下要求：地下室顶板的设计要尽量不出现开设大洞的情况，结构上采用现浇梁板，严格控制各项构件的规格，混凝土的强度等级控制在C30以上，楼板的厚度控制在180 mm以上，每层的都要采用双层双向的配筋，配筋率控制在0.25%以上；对地下室的柱截面纵向的钢筋面积的要求，一是满足计算要求，二是与地上一层对应柱每侧的钢筋面积相比，要不小于地上一层钢筋面积的1.1倍，且地下室的剪刀墙的配筋也要比地上一层的配筋多；在对地下室柱底嵌固端的设计时，要提高地下室顶板梁的受弯承载力，增加柱顶承载力。
因地下一层的柱会出现塑性铰所以一定要加强对柱底嵌固的考虑；地下室边柱角柱问题，依据其一面有梁的特点，在提高梁端截面的实际弯矩承载力时可采用的方法有：一是梁截面的增加，二是梁配筋的增加但梁截面不增大，要保证边柱角柱的梁截面要大于柱下端的实际承载力；在实际的结构设计中，加强剪刀墙的结构底部需要取顶板的上二层和墙肢总高的八分之一处的较大值。
关于结构设计嵌固端位置的探讨
关于结构设计嵌固端位置的探讨摘要：确定建筑结构嵌固端位置对计算结果的真实性和准确性有较大的影响，正确选取结构嵌固端，不仅影响诸如位移角、基底剪力、刚重比等结构整体指标，而且对结构构件内力分布、配筋等均有影响。
结合规范对嵌固端的计算和相关构造要求，对地下室顶板嵌固条件以及对地下室顶板不嵌固的处理方式进行阐述，同时结合结构设计软件对规范与嵌固端相关的整体指标、构件内力指标与配筋处理等，加深结构设计人员对结构嵌固端相关问题的理解及对实际工程问题的处理能力。
关键词：嵌固端；刚度比；1、前言对于嵌固端是一个老生常谈一个问题，对嵌固端这个概念部分设计人员是比较模糊的，只是机械的参照规范的比值来确定，虽然无论选择哪个部位作为结构嵌固端，都可以通过结构计算程序获得相对准确的计算结果，但是我们期望的是计算结果较真实地反映结构的实际情况，从而使结构体系安全合理。
然而选择合理的嵌固部位对结构的安全和经济起着重要的作用，正确选取结构嵌固端是结构设计中的一个重要环节。
高层建筑在进行结构分析计算之前应该先确定结构嵌固端的所在位置，而影响嵌固端位置、嵌固端的选取不仅仅简单是一个计算刚度比的问题，应该属于概念设计的范畴。
2、嵌固端的理解我们通常所说的设计嵌固端即为出现预期塑性铰的部位、并非力学嵌固概念（水平位移、竖向位移和转角均为0），规范多处提及的嵌固端的概念，提出的各种措施均为保证剪力墙或柱在嵌固端以上部位首先发生屈服，对嵌固端以下部位应采取相应的加强措施。
规范中的嵌固端，涉及到结构设计中的强度、刚度及延性，其重点是得到较为准确的计算模型及保证抗震作用下的延性。
通过确定嵌固端，得到清晰准确的计算模型进行内力分析、配筋设计及规范指标判定。
3、地下室顶板满足嵌固端的条件能否作为地上结构的嵌固部位是根据周围的环境条件来判断的，即地下室周围必须有覆土，室内外高差不能太大，这样才能保证地震剪力的可靠传递。
《抗规》6.1.14地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求。
PKPM软件应用之高层建筑地下室顶板作为嵌固端的探讨_pdf
根据《 高规》 ５ ３ ７条规 定 ： 第 ．． 高层建 筑结构 计算 中 ， 当地 下 筑上部结构 的嵌 固端 。
嵌 转 实 即所谓 规范要 求 ， 下室的侧 向刚度不应小 于相应塔楼侧 向刚度 的 下刚度 无穷大 ， 固点无平动 、 动 ， 现了完全 的约束 ， 地 而不 ２倍 ， 但实际上地下室的侧 向刚度与塔楼的侧 向刚度是不连续的 ， 的 固结 。强度嵌 固是指柱的塑性铰 出现 在地上一层 的下端 ， 至少很 大部分是 不连续 的， 主要体 现在 以下几 个方面 ： ） 这 １ 地下 是出现在梁柱节点两侧 的梁 上 ， 即强梁 弱柱 ； 实现 的方 法是在第
Ｔ ＡＮＧ Ｋａ －ｅ ｇ ｉｆ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｔｄｓ ｕ ｓｓ ｔ ｅｃ ｎ ｉ ｏ ｓａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｔｐ ｆｔ ｅｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｃ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｈ ｇ ｕｌ ｎ Ｓ ｔ ｕｌ － ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｉ ｓ ｅ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｓ ｅ ｓｏ ｈ ｎ ｅｇ ｏ ｎ ｅ ｌ ｇ ｏ ｈ ｉｈ ｂ ｄ ｇ ａ ｈ ｂ ｉ ｉ ｅ ｄ．ａ ｄ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｃ ｉ ｉ ｉｉ ｅ ｄ ｎ ｎ ｅ ｒｓ ｎ ｓ
下室 的顶板上 。然后根据嵌 固层位置调整 计算参数 中的 “ 地下 室 左右梁端截 面实 际受 弯承 载力 之和 不宜小 于上 下柱 端实 际受弯 的规定 ， 目前软件还没有考虑 。 层数 ” 进行第二次计算 。当地下室侧 向刚度不 足 以使地 下室顶 板 承载力之 和” 作 为上部结构 的嵌 固端时 ， 考虑 回填 土对地下 室 的侧 限作用参 数 参考 文献 ：
关 于 高层 建 筑 地 下 室 顶板 作 为 嵌 固端 的探 讨
汤 凯 峰
嵌固端设计要点
嵌固端概念
四、地下室顶板为什么能做嵌固端 ●有记录强震观测显示：地下室在地震中会产生整体水平位移外，还 会产生一个（很小的）整体转角。这表明两个基本情况：一是地下室 经过剪力墙加强后其变形呈现出与刚体变形相似的特征；其二是地下 结构的转角体现了柔性地基的影响。 ●对有抗震设防要求的高层建筑，基础结构设计中的一个重要原则是， 要保证上部结构在强震作用下能实现预期的耗能机制，要求基础结构 的刚度和强度大于上部结构刚度，逼使上部结构先于基础结构屈服， 保证上部结构进入非弹性阶段时，基础结构仍具有足够的承载力，始 终能承受上部结构传来的荷载并将荷载安全传递到地基上。
无梁楼盖的楼板足够厚时，如楼板厚度不小于跨度的1/18时且不小于180mm时， 可认为属于梁板结构。
■ 嵌固端概念 ■ 规范规定
● 抗震规范(GB50011) ● 高层规范(JGJ3) ● 地基规范(GB50007) ● 筏基规范(JGJ6) ● 上海抗规(DGJ08) ● 广东高规(DBJ15)
嵌固端概念
●四周外墙与土层紧密接触、且具有较多纵横墙的箱形基础和带有外 围挡土墙的厚筏基础其特点是刚度较大。能承受上部结构屈服超强所 产生的内力。同时地震作用逼使与地下室接触的土层发生相应的变形， 导致土对地下室外墙及底板产生抗力，约束了地下结构的变形，从而 提高了基侧土对地下结构的阻抗和基底土对基础的转动阻抗。 ●既然在强震作用下，四周与土层接触的具有外墙的地下室其变形与 刚体变形基本一致，同时为保证上部结构在强震作用下能实现预期的 耗能机制，要求基础结构的刚度和强度大于上部结构刚度，那么在抗 震设计中可假设地下结构为一刚体，上部结构嵌固在地下室的顶板上， 而在嵌固部位处增加一个大小与柔性地基相同的转角。
GB50011
规范规定
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地下室顶板作为嵌固端相关设计问题浅析
摘要：地下室顶板能否作为嵌固端，作为嵌固端时有哪些要求，对于高层建筑结构设计有重要的意义。
本文介绍了嵌固端的概念，地下室顶板作为嵌固端的条件以及地下室顶板作为嵌固端时的相
关调整。
关键词：地下室顶板嵌固侧向
中图分类号： s611文献标识码：a 文章编号：
在高层建筑结构设计的过程中，嵌固端是一个重要的概念。
它对结构的内力调整、配筋、构造等都有影响。
正确理解嵌固端的概念，明确地下室顶板作为嵌固端的条件对于工程设计具有重要的意义。
1嵌固端的概念
建筑结构设计中所说的嵌固端就是力学概念中的固定端，即不允许构件在此部位有任何位移，包括平面x、y两个方向的位移和围绕此支座的转角。
在地震的时候，所有的嵌固端都是有可能产生塑性铰，发生屈服的部位，因此对于嵌固端规范都有严格的内力调整和构造要求。
在水平力的作用下，高层建筑就像一根大的悬臂杆件，它的嵌固端就更加关系到整个建筑的安全。
这里必须指出的是，嵌固端和回填土的约束其实是两个概念，回填土的约束能力与地下室顶板是否作为高层建筑的嵌固端没有任
何联系，嵌固端的选取对于结构的整体水平位移并不会有任何影响，个别设计人员在认为地下室顶板作为高层建筑的嵌固端的前提下，对于pkpm的土层水平抗力系数的比例系数m填成负值，完全
限制了地下室的水平位移，这其实是不合适的，目前satwe软件在m填负值的情况下，采用的是充大刚度法，在某些情况下，会导致刚度矩阵奇异，使嵌固端附近楼层的剪力出现异常，必须引起结构设计人员的足够重视。
正确的做法是m值参照《建筑桩基技术规范jgj94-2008》中表5.7.5的灌注桩项来进行取值。
真实的填写回填土约束，才能真实的反应结构的真实受力。
2地下室顶板作为嵌固端的条件
《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》对于地下室顶能否作为嵌固端做了明确的规定：
《建筑抗震设计规范》第6.1.14条：1、地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度不宜小于c30，应采用双层双向配筋，且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。
2、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。
《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.3.7条：高层建筑结构整体计算中，当地下室顶板作为结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。
从规范可以看出，判断地下室顶板能否作为嵌固端的条件主要是看刚度比，当地下室一层的刚度足够大时，在满足其他的构造要求情况下（板厚、混凝土强度、配筋率等），地下室顶板就能很好的
约束塔楼的位移，成为其嵌固端。
当地下室一层的刚度达不到作为嵌固端的条件时，也就是地下室顶板不能符合规范定义的嵌固端时，亦有必要对顶板采取适当的加强措施，因为地震时，地上一层的剪力墙或者柱子底，都难以避免进入屈服阶段，因此仍然对顶板加强显得十分必要，此时板厚、配筋、混凝土等级等都可以按顶板嵌固时的要求来处理。
3地下室顶板作为嵌固端时的影响
地下室顶板作为嵌固端时，规范规定要做以下调整：
1、地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
2、地下一层梁刚度较大时，柱每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面纵向钢筋的面积均应比计算增加10%以上。
3、地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋截面面积。
另外pkpm软件对于顶板嵌固时，将地下一层的剪力墙也当成底部加强区，进行内力和配筋调整。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范(gb 50011-2010) [s]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[2]高层建筑混凝土结构技术规程(jgj3-2010) [s].北京：中国建筑工业出版社，2010
[3]肖丽.结构嵌固端的概念和软件应用.pkpm新天地[j]，2011年第2期
[4] 张维斌.多层及钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例[m].北京：中国建筑工业出版社，2008.。