城市建筑ｌ建筑结构ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｉ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＡＬ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ 高层混凝土结构底部嵌固端分类的初步探讨 Ｔｈｅ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｘｅｄ Ｅｎｄ ａｔ ｔｈｅ Ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ■宗彬彬薛俊伟封士杰一Ｚｏｎｇ Ｂｉｎｂｉｎ Ｘｕｅ Ｊｕｎｗｅｉ Ｆｅｎｇ Ｓｈｉｊｉｅ 【摘要】高层混凝土结构嵌固端的正确选取是结构计算模 一、现行规范（规程）对地下室顶板作为嵌固端的 算嵌固端可以不在同一部位。 确定计算嵌固端时，楼层侧向剪切刚度比的计 型中的一个重要假定，对结构计算结果的真实性和准确性 基本要求 有很大的影响。本文尝试将嵌固端分为抗震嵌固端和计算 嵌固端两种，并结合实际分析该分类的可行性。 【关键词】高层混凝土结构侧向剪切刚度比计算嵌固端 抗震嵌固端 ＩＡｂｓｔｒａｃｔｌ Ｉｔ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃａｌｅ－ ｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｔｈａｔ ｄｏｉｎｇ ｃｏｒｒｅｃｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｅｎｄ ｏｆ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓ，ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｒｓｕｌｔｓ ｏｆｓｔｕｒｃｔｕｒｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｃｒ ａｔｔｅｍｐｔｓ ｄｉｖｉｄｅ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｅｎｄ ｉｎｔｏ ｈｔｅ ｆｉｘｅｄ ｅｎｄ ｓｅ－ ｉｓｍｉｃ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｆｉｘｅｄ ｅｎｄ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｈｔ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎ－ ｌａｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓ ｃｌｓａｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｕｒｃｍｒｅｓ ｏｆ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｌａｔｅｒａｌ ｓｈｅａｒ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｒａｔｉｏ，ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｉｆｘｅｄ ｅｎｄ，ｓｅｉｓｍｉｃ ｉｆｘｅｄ ｅｎｄ 前言 高层混凝土结构在进行最终的结构计算分析 时，必须准确地确定结构嵌固端所在位置。嵌固端 的正确选取是高层混凝土结构抗震措施中的一个重 要环节、是高层混凝土结构计算模型中的一个重要 假定。它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、构件内力及结构侧移等计算结果 的准确性、结构局部的经济性、以及结构的安全性 等。 高层混凝土结构的嵌固端，理论上应具备两个 基本条件：该部位的水平位移为零；该部位的转角 为零。从纯力学角度看，嵌固端应该是一个点或一 条线，但实际工程中显然很难实现；而从工程角度 看，嵌固端应该是一个区域，只有相对的嵌固，没 有绝对的嵌固，实际工程中不存在纯理论的绝对嵌 固部位。 从抗震角度来说，嵌固端也就是预期塑性铰出 现的部位，确定嵌固端可以通过抗震构造措施的调 整，迫使塑性铰在预期部位出现：从刚度角度来说， 能够作为嵌固端的部位，结构的刚度应产生较大的 突变，这样才能使上部结构的水平位移和转角更接 近于理论数值。 几乎所有的高层混凝土结构都带有地下室，一 般地下室周边的挡土墙在平面内有很大的刚度，墙 外土体对地下室有很强的约束，包括前方被动土压 力及侧面土摩擦力，限制了侧向位移，导致高层建 筑在地下室顶部产生刚度突变，在地震作用下，很 可能使高层混凝土建筑的塑性铰于基础顶部转移到 地下室顶部。因此，一般工程都应该选择地下室顶 面作为嵌固端。 （１）地下室顶板应避免开设大洞口。 此规定的目的就是要确保嵌固端的整体性。常 有建筑因设置下沉式广场、商场自动步梯等导致楼 板开大洞，对楼板整体性削弱太多，地下室顶板无 法作为嵌固端。 （２）地下室在地上结构相关范围的项板应采用 现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用 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％。此规定就是 要通过采取结构构造措施，加强楼层的平面内和平 面外刚度并确保楼层整体性的实现。梁板结构的楼 层平面外刚度较大，地震作用下，楼板的面外变形 较小，符合刚性楼板的假定，有利于传递水平地震 剪力。 （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 钢筋面积应大于地下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，不应小于地上一层对应墙肢端部边 缘构件纵向钢筋的截面面积。 第３、４条规定的目的是使地震作用时，结构首 层下端先屈服，出现塑性胶。达到地下室顶板作为 嵌固端的目的。 以上ｌ～４条，从抗震构造的角度（强度、延性） 对地下室项板作为嵌固端进行了限定。 （５）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。 第５条，从刚度的角度对地下室顶板作为嵌固 端进行了限定。 二、嵌固端分类的初步探讨 结合规范（规程）的要求及多年实际工作经验 的积累，笔者认为高层混凝土结构底部嵌固端可划 分为两个方面：（１）抗震嵌固端：（２）计算嵌固端。 这两个嵌固端之间并没有直接关系，而是指一 个事物的三个方面，强度、延性和刚度。 所谓“抗震嵌固端”可以认为是预期塑性铰出 现部位、强度嵌固端，一般都取在地下室顶板，除 非是半地下室。所谓“计算嵌固端”可以认为是计 算模型的嵌固端、刚度嵌固端；如果地下室顶板作 为“计算嵌固端”，必须满足规范刚度比的要求；若 不满足，则“计算嵌固端”下移。抗震嵌固端和计 ５７ 算中，仅考虑楼层自身刚度，没有考虑周围回填土 对地下室外墙的约束作用；事实上，回填土对地下 室结构的约束作用很大，一般情况下可达地下室结 构自身刚度的３～５倍；地下室结构与周围回填土的 总刚度要比地下室结构的自身刚度大许多。因此绝 大部分工程地下室顶板处的嵌固作用是客观存在 的，不会因为楼层自身上下刚度比而改变。通常抗 震嵌固端均选取在地下室顶板，而计算嵌固端则根 据刚度比的要求，可以选取在基础顶、地下一层顶 板等其他部位。 三、 实际工程中底部嵌固端选取相关问题的分析 １．地下室顶板按抗震嵌固端的要求采取抗震 构造措施的必要性 （１）由于城市绿化、美化小区环境的需要，地 下室顶板需要覆盖一定厚度的回填土，以利于绿化 植物的生长。地下室顶板的恒载一般都达到２０ＫＮ／ｍ 以上。 （２）地下室顶板在施工过程中通常作为施工材 料堆放场所（水泥、砌块、脚手架等）、钢筋加工场 所，虽然都是临时荷载，活载也要取５～１０ ＫＮ／ｍ２。 （３）由于施工周期较长，地下室顶板混凝土浇 注完成之后可能要裸露几个月到几年的时间，为了 防止或减少暴露时间过长而产生混凝土裂缝，地下 室顶板通常需要配置足够的双层双向钢筋。 地下室顶板存在较大的恒荷载和活荷载，需较 大的粱板截面，并且需要配置一定数量的通长双层 双向筋，抵抗混凝土收缩和温度应力，因此，地下 室顶通常均可以满足抗震嵌固端的要求 ２．计算嵌固端的选取 （１）单塔结构 根据地上一层与地下一层的侧向剪切刚度比来 进行选择，若刚度比小于０．５，则计算嵌固端选择 在地下室顶板，计算嵌固端与抗震嵌固端在同一位 置；若刚度比大于等于０．５，则计算嵌固端选择在 基础顶，计算嵌固端与抗震嵌圃端不在同一位置。 （２）大底盘多塔结构 根据地上一层与地下一层相关范围（周边外延 不大于２０ ｍ，且不超过三跨）的侧向剪切刚度比来 进行选择，若刚度比小于０．５，则计算嵌固端选择 在地下室顶板，计算嵌固端与抗震嵌固端在同一位 置；若刚度比大于等于０．５，则需增加地下一层相 关范围内刚度，使刚度比务必小于Ｏ．５，常常采用 增加剪力墙或加厚剪力墙等方法。此类结构只有将 计算嵌固端选择在地下室项板，实际工程中才能将 各塔楼结构分开单独计算；如果计算嵌固端选择在 基础顶，实际工程中不能将各塔楼分开单独计算， 需合在一起计算，这样会给设计工作带来很多的麻 烦。 （下转第７１页） 城市建筑Ｉ施工技术ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｌ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （４）地下水发生的原因及处理 在利用ＣＦＧ桩复合地基进行地基开挖过程中，会 经常的出现钻头阀门打不开的情况。在这其中，东 应变动的试验检测，从而得到桩身的具体强度及相 应的完整性，具体试验位置可以通过业主、监理、 桩复合地基都有着普通地基所不具备的优势和长 处。尽管如此，此类方法在实际应用中还是面临着 北角落的一根桩因为此类原因６次都无法打开。这就 说明土地已经液化，地下水已经出现了，最后就会 导致基坑出现裂缝。面对此类情况，就需要及时进 设计以及施工单位等进行共同协商。根据相关的实 验数据标准可知，三个检测试点的ＣＦＧ桩复合地基所 具有的承载力一般达到了５２２ ｋＰａ，这就符合了原先 设计的要求。低应变实验的基桩有２７根，其中Ｉ类 桩共有２５根，ＩＩ类桩共有２根，两者都达到了相应的 设计要求。 四、结语 诸多的问题。只有不断地探索研究，才能够更好地 为建筑行业添砖加瓦。 参考文献 ［１］俞竞伟，张鲲．ＣＦＧ桩复合地基技术原理及其在地 基处理中的应用［Ｊ］．安徽建筑，２００３（Ｏ２）． ［２］翁俊梅．ＣＦＧ桩复合地基在高层建筑中的应用［Ｊ］ 行检测，做好防御工作。此外，还要用排水系统及 时排水，并对液化土壤进行处理。 ３．施工的检测环节 福建建设科技，２００６（０４）． ［３］万林海，郭平业，金海元．ＣＦＧ桩复合地基沉降影 响因素分析［Ｊ］．工程地质学报，２００６（０４）． （作者单位：新疆维吾尔自治区建筑设计研究院） 在ＣＦＧ桩的桩体部分已经达到了原先设计的规 定强度之后，就需要对桩体进行质量检测。首先，要 随机挑选总桩数的１．０％左右、数量不少于３根的桩体 做地基的静载检测实验，从而得到复合地基的具体 承载力。之后，还要随机挑选１０％以上的桩体进行低 ＣＦＧ桩复合地基作为一种时下比较常用的建筑 施工方法，已经越来越多的被应用到现实生活中的 各类建筑项目中。尤其是在高层建筑项目中，此类 方法的优势和特点得到了充分的体现。不管是在地 基对于高层建筑的承载能力还是在强度方面，ＣＦＧ （上接第６８页） 由于软硬件的技术局限，ＢＩＭ在管线综合方面 参考文献 ［１］赵志安．基于ＢＩＭ概念的管道综合碰撞检查软件 ［Ａ］．ＢＩＭ与工程建设信息化——第三届工程建设计 ［３］曾旭东，谭沽．基于参数化智能技术的建筑信息 模型［Ｊ］．重庆大学学报（自然科学版），２００６． （作者单位：四川西南工程项目管理咨询有限责任 公司６１００４１） 的巨大潜力还没有完全发挥出来。但是从二维转三 维来看，已经有了很大的改观，这应该是一个节点 性的发展运用。相信在不久的将来，ＢＩＭ技术必将 给机电安装乃至建筑业带来一次新的技术革命。 算机应用创新论坛论文集［Ｃ］，２０１１． ［２］刘学成．基于ＢＩＭ的建筑设备管线协调［Ｊ］．科技 创业月刊，２０１１． ７１