嵌固端所在层号问题的讨论
关于高层建筑结构两层地下室嵌固端选取的探讨
关于高层建筑结构两层地下室嵌固端选取的探讨摘要：高层建筑结构嵌固端的选取对结构计算有一定的影响，本文通过一个工程实例论证了其对结构内力配筋的影响情况，提供了一种如何确定结构嵌固部位的方式，并为以后结构设计人员类似工程的设计提供了一定的参考价值。
关键词：高层建筑；刚度比；嵌固端；PKPM软件1．前言高层建筑在进行结构分析之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置，而嵌固端的选取却面临着各种不同情况，如不设地下室但基础埋深较大，从设计的角度讲不经济；有地下室但层数或多或少，且基础形式各种各样；另外，高层建筑结构计算软件的计算模型对嵌固端的选取也是在假设的基础上，针对上述诸方面的考虑，因此，正确选取结构嵌固端显得尤为重要，它不仅关系到结构计算中某些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和局部结构的经济性。
2．地下室顶板作为高层建筑上部结构嵌固端的条件及技术措施根据《高规》第5.3.7条及《抗规》6.1.14规定：高层建筑结构计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下室的楼层侧向刚度不应小于相邻结构楼层侧向刚度的2倍。
规范要求,地下室的侧向刚度不应小于相应塔楼侧向刚度的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至少很大部分是不连续的,这主要体现在以下几个方面：1)地下室往往比塔楼平面大,抗侧力构件数量增多；2)地下室往往有较厚的侧壁和地下水池、人防墙体等混凝土墙,从而大大增加了地下室的侧向刚度,但这些构件与上部结构是不连续的,分布也是不均匀的。
当然如果地下室与基础设计成箱形基础时,刚度的均匀性要好得多。
因此,地下室作为上部结构的嵌固部位往往是有条件的或者说是一种弹性的，这个条件就是地下室与上部结构之间必须有良好的侧向力传递。
基于这个条件,地下室的嵌固作用就与带转换层的结构非常类似了。
1)结构竖向构件的连续性,上部的框架柱、抗震墙都尽量能落在地下室,在有必要的情况下能尽量的加强；2)楼板的作用,如加厚板厚,加大楼板混凝土强度等级,以及加大楼板的配筋率。
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。
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。
关于高层建筑嵌固端位置的探讨
度大于相邻上部楼层的侧 向刚度， 《 高规》 和《 抗规》 均作出相应规定， 既当地 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 规 定 。值 得 注意 的是 ， 很 多建筑 的地 下室 面积 远 大 于上 部建 筑 的地 面 投 影 面 积， 因此 在 计算 嵌 固端 刚度 比时并 不是 所 有 的地下 室 抗侧 构 件 均作 为 有效 的 刚度参 与 计算 ，通 常可 考虑 地上 结构 外扩 不超 过三 跨且 不超 过２ Ｏ 米范 围内构 件 作 为有 效刚 度参 与地 下室 的抗 侧刚 度计 算 。高层 建筑 地下 室顶 板 作为 上部 结构的嵌固端 ， 除了满足刚度要求外 ， 还应满足相应 的构造措施 ， 《 高规》 １ ２ ． ２ ． １ 条对 高层 建筑 地下 室顶 板作 为上 部结 构嵌 固端 的构 造措 施作 出明确规 定 。
时塑 性 铰 出现 在首 层柱 的下端 ， 而不 是 出现 在梁 柱 节 点两 侧 的 梁上 或柱 子 的
其 他部 位 ， 既嵌 固部 位设 计 成强 梁 弱柱 的结 构 体系 。实现 强 梁 弱柱 应 通过 提 高 梁 的抗 弯能 力 和增 大地 下 室柱 顶 的抗 弯能 力来 实 现 。 实现地 下 室作 为 上部 结构 的 嵌 固部 位 ， 首 先应 满 足地 下 室 楼层 的 侧 向刚
一
求， 也 就 可 以认 定 地下 室部 分 与 “ 地球 ” 连为一体 ， 地 下 室 顶 板 应该 可 以按 照
嵌 固端 考虑 。对 于 第 （ ２ ） 个 问题 ， 在 满 足刚 度 比及 相关 的技 术措 施 要 求外 ， 并
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。
高层建筑结构底部嵌固部位的讨论
高层建筑结构底部嵌固部位的讨论结构底部嵌固部位是个比较复杂的问题，HiStruct读过张维斌总工的一些观点，觉得相当不错，整理出来与大家探讨交流。
高层建筑一般都带着多层地下室，而在进行结构分析之前必须确定结构的嵌固部位，该嵌固部位的正确选择是高层建筑结构计算模型的一个重要环节，它直接关系到结构计算模型与实际受力状态之间的符合程度，涉及到构件的内力和位移计算。
那么什么是嵌固部位呢？一般的观点是嵌固部位可以认为就是预期竖向构件塑性铰出现的部位（HiStruct注：有些人认为嵌固层应满足刚度的要求，即嵌固层的位置不影响整理结构的周期和位移等，这样的观点对于高层建筑而言实际上非常难满足）。
嵌固层部位分析和选择涉及到的一些问题具体包括：一、地下室的建筑宜将上部结构的嵌固部位设在地下室顶板，此时应满足下列条件：1) 地下室顶板与室外地坪的高差不能太大，一般宜小于本层层高的1/3。
（HiStruct注：假如高差过大，那么其实相当于此处存在一个错层，这对于水平力的传递非常不利）2) 地下室顶板应为梁板体系，楼面框架梁应有足够的抗弯刚度，地下室顶板的梁截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际的承载力之和。
（HiStruct注：对于一般高度的高层建筑而言，这一点或许可以实现，但是对于较高的高层建筑而言，这一点很难实现，因为柱很多是轴压比控制了尺寸，而非实的承载力，这一点对于超高层建筑而言，根本无法满足）3）地下室结构的布置应保证地下室顶板及地下室各层楼板有足够的平面内整体刚度和承载力，能将上部结构的地震作用传递到所有的地下室抗侧力构件上，为此地下室顶板的厚度不宜小于180mm，且该层楼面不得留有大洞，混凝土强度等级不得小于C30，并应双层双向配筋，每个方向每层配筋率不小于0.25%。
（HiStruct注：实际上塔楼的水平力传递一般不会到所有的地下室抗侧力构件，比如大概45度锥体范围内的构件能共同作用才是最关键的，这个范围内的稍大开洞都必须根据传力途径做剩余楼板承载力复核）4) 地下室结构应能承受上部结构屈服超强及地下室本身的地震作用，地下室的楼层剪切刚度不小于相邻上部结构楼层剪切刚度的2倍。
关于高层建筑嵌固端选取的讨论
关于高层建筑嵌固端选取的讨论一、引言高层建筑在进行结构分析之前必须首先确定嵌固端的所在位置。
而嵌固端位置的正确假定不仅影响结构产生侧移的真实性，还关系到某些结构构件内力分配的准确性，以及结构局部的经济性。
由于高层建筑的多样性和复杂性，嵌固端的选取也面临着各种不同的情况。
二、作为上部结构的嵌固端需要满足的条件规范规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固端是，应符合下列要求：1、地下室一层的侧向刚度宜大于结构地上一层侧向刚度的2倍，地下室周边宜有与顶板相连的抗震墙。
2、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%。
3、地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点应满足下列规定之一：1）地下一层柱结构面每侧的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，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍，同时两端顶面和地面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。
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。
三、关于嵌固端位置选取的讨论1、当地下室顶作为上部结构的嵌固端时1）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，其厚度不宜小于180mm。
地下室顶板及裙房地下室与主楼相关范围内的地下室顶板应采用梁板。
现在较多工程在地下室顶面采用无梁楼盖结构，由于一般无梁楼盖的平面外刚度较普通梁板结构小许多，在竖向荷载作用下无梁楼盖将产生较大的面外变形，地震作用时，地下室顶作为上部结构的嵌固端将承受很大的水平地震剪力，加剧了无梁楼盖的面外变形，对传递水平地震剪力和协调变形不利。
高层建筑中嵌固端问题与处理策略研究
高层建筑中嵌固端问题与处理策略研究一、前言作为高层建筑中的一项重要工作，嵌固端的重要性不言而喻。
研究其合理选取问题及处理措施，能够更好地提升高层建筑嵌固端的选取的合理性，从而保证高层建筑的可靠。
本文从概述嵌固端的相关内容着手本课题的研究。
二、嵌固端概述嵌固端包括两种类型，一种是计算嵌固端，另一种是抗震嵌固端。
计算嵌固端是指力学计算模型的不动点，和楼层抗侧刚度有关，又称力学嵌固端或刚度嵌固端。
抗震嵌固端是指通过承载力和延性的调整使得塑性铰出现在预期楼层而人为设定的加强部位，与楼层强度有关，又称强度嵌固端。
其实这两个嵌固端之间没有直接关系，而是指的一个事物的三个方面，刚度、强度及延性。
计算嵌固端是客观存在的，是为了计算模型的简便与准确而设定的，是上部结构与地下室或与基础顶的交界处作为结构模型计算的固定点。
计算嵌固端是结构模型计算的基础，直接关系到结构计算结构的可靠性和准确性。
嵌固端以下部位看作是固定不变的，即也没有相对位移（包括水平位移和转角位移），也不承受风荷载作用。
抗震嵌固端是一种抗震设计的概念，是为了迫使塑性铰出现在特定部位而选定的抗震加强部位，是客观不存在的，是人为确定的。
抗震嵌固端不同于计算嵌固端，在抗震嵌固端部位结构也同样会有位移（包括水平位移和转角位移），只是在抗震嵌固端部位的承载力和延性会比嵌固端上一层加强，这样就可以保证在地震作用下，塑性铰会出现在抗震嵌固端的上层部位，从而确保结构的安全。
在特定条件下，抗震嵌固端和计算嵌固端也有可能是同一部位。
三、高层建筑结构嵌固端的确定及技术分析高层建筑嵌固端的确定对于技术的要求较为严格，在确定的过程中要讲求技术和方法，下面本文就针对不同情况对结构嵌固端确定技术进行分析。
1.从单层地下室的建筑结构进行分析如果高层建筑在设计的过程中只有单层，在结构嵌固端确定的时候则会选择基础底板作为结构嵌固端，这样能够充分的利用基础的刚度性能，为高层建筑首层楼面的结构选型奠定了坚实的基础。
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当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，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。
地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。
6.1.10 抗震墙底部加强部位的范围，应符合下列规定：
1 底部加强部位的高度，应从地下室顶板算起。
2 部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上两层的高度及落地抗震墙总高度的1／10二者的较大值。
其他结构的抗震墙，房屋高度大于24m 时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1／10二者的较大值；房屋高度不大于24m时，底部加强部位可取底部一层。
3 当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。
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；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％。
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。
3 地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：
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，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10％以上；
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。
高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列规定：
1 地下室顶板应避免开设大洞口，其混凝土强度等级应符合本规程第3．2．2条的有关规定，楼盖设计应符合本规程第3．6．3条的有关规定；
2 地下一层与相邻上层的侧向刚度比应符合本规程第5．3．7条的规定；
3 地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点设计应符合下列要求之一，
1)地下一层柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；地下一层梁端顶面和底面的纵向钢筋应比计算值增大10％采用。
2)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梁端截面与下柱上端同一方向实配的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。
4 地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积不应小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积。
1、确定剪力墙底部加强部位时，将起算层号取为“嵌固端所在层号-1”，即默认将加强部位延伸到嵌固端下一层，比抗规要求的严一些；
2、针对《抗规》第6.1.14条和《高规》第12.2.1条规定，自动将嵌固端下一层的柱纵向钢筋相对上层对应位置柱纵筋增大10%；梁端弯矩设计值放大1.3倍；
3、按《高规》第3.5.2.2条规定，当嵌固层为模型底层时，刚度比限值取1.5；
4、涉及“底层”的内力调整等，程序针对嵌固层进行调整；
注意：如果指定的嵌固端位置位于地下室顶板以下，则程序并不会自动对地下室顶板和嵌固端位置执行同样的调整。
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