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[摘要]在高层建筑结构计算的过程中嵌固端的确定对计算结果有着重要的影响，是结构计算中一个比较重要的内容，本文就如何选取高层嵌固端以及相关的技术条件进行阐述。
[关键词]高层；嵌固端；技术条件；选择
中图分类号：TU97文献标识码： A
一、前言
在高层建筑结构设计计算的过程中，我们必须要对嵌固端的位置进行确定，这样才能保证计算结果的准确性，但是嵌固端的确定又分为不同的条件，我们要根据实际情况对嵌固端进行确定。
二、高层结构嵌固端的相关规定
我国现行的规范及规程中，对于带地下室高层结构的嵌固端的选择以及其相关问题有如下一些规定：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.1.14条规定：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、应避免在地下室顶板开设大洞口：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的梁柱节点除应满足抗震设计要求外，尚应符合下列规定之一：
（一）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，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。
（二）地下一层梁刚度较大时，柱截面的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。
三、结构嵌固端的要点
高层建筑的结构嵌固端通常是选择在地面标高处,但地面标高处要真正成为结构嵌固端是有条件的,而且在输入首层计算高度时还有许多讲究。
1、设有地下室时的条件
（一）地下室顶板标高与室外地坪的高差不能太大,极端的情况如半地下室则首层楼面一般不能成为结构嵌固端,除非其高差仅为1-3级台阶高度时才可能考虑。
（二）地下室顶板结构应为梁板体系(即不可设计成元梁楼盖),且该层楼面不得留有大孔洞,楼面框架梁的抗弯刚度要足够大,楼板也要有相当厚度。
（三）地下室侧壁要有良好的侧限,即必须与“地球”有良好的接壤,上述半地下室顶板不能成为结构嵌固端的原因就是不满足此条件。对于上述条件中对首层楼面框架梁的要求,假设满足《抗震规范》第6.1.14条“位于地下室的梁柱节点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承载力之和”的要求,对于高层建筑来说,由于首层处的柱截面往往远大于框架梁截面,故即使有意增大框架梁截面并增加抗弯钢筋用量,上述要求仍很难满足。就此要求而言,则只有多层或小高层建筑才有可能以首层顶板作为结构的嵌固端,而真正意义的高层建筑则完全排除了这种可能性。
2、不设地下室时的条件
高层建筑不设地下室通常是针对层数有限的小高层,或其基础持力层较浅的情况,但从抗震角度考虑是不宜提倡的。
（一）不管是采用天然地基基础或桩基础,都是以基础(承台)面作为结构嵌固端,且必须在该标高处的纵横方向设置刚度较大的基础梁加以连结,故首层层高应从基础面算起。
（二）若基础(承台)面标高与首层标高有一定距离而不设基础梁连结或其刚度过小,则地面标高处应设有刚性地面来作为结构嵌固端,首层层高可从地面层算起。若不设刚性地面,则上部结构无从形成嵌固端,也即结构计算简图不成立,设计上显然是不允许的。以上列举的条件无非是说明要成为上部结构的嵌固端,其下部结构必须具有足够的刚度以保证柱根之间不产生相对位移,且能承受或平衡柱根弯矩。规范中规定“当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的二倍”正是基于这一考虑。
四、规范中结构嵌固端的选择条件
大底盘而上部塔楼较小的高层建筑结构，由于现代住宅小区底盘面积较大，地下室侧壁挡土墙和侧壁外围回填土离主体结构一般距离较远，因此地下室侧墙以及回填土约束对主体结构的影响也较小。
1、单层地下室
当高层建筑仅设单层地下室且底板采用天然地基筏板基础或桩-筏基础时,通常选择基础底板而非首层作为结构嵌固端,这有利于充分利用其基础的无限刚度,为首层楼面的灵活结构选型创造条件,即使是首层楼面留有大孔洞,或选用无梁楼盖结构,都不影响结构计算的准确性。此外,规范规定地下室负一层的抗震等级与上部结构必须一致,以基础底板作为嵌固端不会造成地下室结构造价的提高,反而可能取得较好的经济效益。即使单层地下室底板是以桩为基础的普通梁板结构,一般情况下仍然取底板处为结构嵌固端,唯一例外的是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时,其顶板通常具有作为结构嵌固端的刚度,因此可取其作为上部结构的嵌固端。
2、投影面积比例
高层塔楼在地下室顶板上的投影面积比例大小对首层作为嵌固端的结构有着不同的影响。当该比例接近1时,若首层楼面符合作为嵌固端的其它条件,则该首层作为结构嵌固端就毫无疑问了。当上述投影面积比例<1时,说明地下室侧限远离塔楼,塔楼发生的侧向位移将波及首层楼面并使其发生变形,即使变形量很小,但严格说来首层作为嵌固端的刚度必然小于前一种情况,且变形又增大了上部结构侧移的计算值[3],同时首层骨架构件也会由于自身的变形而产生附加内力。
3、计算要求
将结构的嵌固部位置于地下一层地面时,仍应考虑地下室顶板对上部结构实际存在的嵌固作用,应取不同嵌固部位(地下一层的地面和地下一层的顶面)分别计算,配筋取大值。
4、高层建筑的基础埋深
在研究探讨高层建筑的结构嵌固端时,必然牵涉到其基础埋深问题,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反应。规范对高层建筑的基础埋深有一量化规定,即/天然地基或复合地基基础,可取阶15,桩基础可取阶18,但这一规定仅与建筑物的总高月有关,而与其它因素无关。
但我们在认真思考后发现基础埋深除了与建筑物总高有关外,还应控制高层建筑体型重要指标。如两栋建筑物的高度量相同,但其高宽比B分别为5,0和2,5,显然B值较小者整体稳定性更高,若采用相同的基础形式,则B值较大者其基础埋深应更大。换言之,基础埋深对B较大者应偏于严格,而对B较小者则可略为放松,不宜作相同处理甚至反其道而行之,否则就违背了基础需一定埋深的原则。除了高宽比例外,基础埋深还应与高层建筑的裙房底座宽度、地下室底盘宽度等因素有关,对地下室面积仅为塔楼投影面积者应偏于严格,相反对没有裙房或地下室面积大于塔楼投影面积者则可略为放松。
通过对大底盘高层建筑结构嵌固端判定条件的研究，发现随着主体結构范围以外地下室部分结构跨数的逐渐增大，整体结构基本周期、顶点位移及底层柱内力值逐渐减小，通过逐渐增加主体结构范围以外地下室梁、柱的线刚度以及附属地下室跨数，计算得出主体结构范围内地下室抗侧力构件内力逐渐减小，这对于地下室顶板作为高层结构嵌固端时地下室自身能够承受上部结构屈服超强以及其自身所受的地震作用能力有较明显提高。
六、结束语
建筑结构在建筑设计的过程中有着十分重要的作用，在设计的过程中我们要对建筑结构的嵌固端进行确定，这样就能确定结构的相关参数，真实的反映结构的实际情况，因此重视结构嵌固端的确定及设计中如何保证其成为真正的嵌固端这是结构设计人员不能忽视的重要环节。
参考文献
[1]吴英光.高层建筑地下室设计与受力分析[J]．地基与基础,2012
[2]许崇伟.层高突变对高层建筑楼层刚度的影响及其对策[J].建筑科学,2011
[3]郭继武.建筑抗震设计[M].中国建筑工业出版社，2002
[关键词]高层；嵌固端；技术条件；选择
中图分类号：TU97文献标识码： A
一、前言
在高层建筑结构设计计算的过程中，我们必须要对嵌固端的位置进行确定，这样才能保证计算结果的准确性，但是嵌固端的确定又分为不同的条件，我们要根据实际情况对嵌固端进行确定。
二、高层结构嵌固端的相关规定
我国现行的规范及规程中，对于带地下室高层结构的嵌固端的选择以及其相关问题有如下一些规定：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.1.14条规定：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、应避免在地下室顶板开设大洞口：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的梁柱节点除应满足抗震设计要求外，尚应符合下列规定之一：
（一）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，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。
（二）地下一层梁刚度较大时，柱截面的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。
三、结构嵌固端的要点
高层建筑的结构嵌固端通常是选择在地面标高处,但地面标高处要真正成为结构嵌固端是有条件的,而且在输入首层计算高度时还有许多讲究。
1、设有地下室时的条件
（一）地下室顶板标高与室外地坪的高差不能太大,极端的情况如半地下室则首层楼面一般不能成为结构嵌固端,除非其高差仅为1-3级台阶高度时才可能考虑。
（二）地下室顶板结构应为梁板体系(即不可设计成元梁楼盖),且该层楼面不得留有大孔洞,楼面框架梁的抗弯刚度要足够大,楼板也要有相当厚度。
（三）地下室侧壁要有良好的侧限,即必须与“地球”有良好的接壤,上述半地下室顶板不能成为结构嵌固端的原因就是不满足此条件。对于上述条件中对首层楼面框架梁的要求,假设满足《抗震规范》第6.1.14条“位于地下室的梁柱节点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承载力之和”的要求,对于高层建筑来说,由于首层处的柱截面往往远大于框架梁截面,故即使有意增大框架梁截面并增加抗弯钢筋用量,上述要求仍很难满足。就此要求而言,则只有多层或小高层建筑才有可能以首层顶板作为结构的嵌固端,而真正意义的高层建筑则完全排除了这种可能性。
2、不设地下室时的条件
高层建筑不设地下室通常是针对层数有限的小高层,或其基础持力层较浅的情况,但从抗震角度考虑是不宜提倡的。
（一）不管是采用天然地基基础或桩基础,都是以基础(承台)面作为结构嵌固端,且必须在该标高处的纵横方向设置刚度较大的基础梁加以连结,故首层层高应从基础面算起。
（二）若基础(承台)面标高与首层标高有一定距离而不设基础梁连结或其刚度过小,则地面标高处应设有刚性地面来作为结构嵌固端,首层层高可从地面层算起。若不设刚性地面,则上部结构无从形成嵌固端,也即结构计算简图不成立,设计上显然是不允许的。以上列举的条件无非是说明要成为上部结构的嵌固端,其下部结构必须具有足够的刚度以保证柱根之间不产生相对位移,且能承受或平衡柱根弯矩。规范中规定“当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的二倍”正是基于这一考虑。
四、规范中结构嵌固端的选择条件
大底盘而上部塔楼较小的高层建筑结构，由于现代住宅小区底盘面积较大，地下室侧壁挡土墙和侧壁外围回填土离主体结构一般距离较远，因此地下室侧墙以及回填土约束对主体结构的影响也较小。
1、单层地下室
当高层建筑仅设单层地下室且底板采用天然地基筏板基础或桩-筏基础时,通常选择基础底板而非首层作为结构嵌固端,这有利于充分利用其基础的无限刚度,为首层楼面的灵活结构选型创造条件,即使是首层楼面留有大孔洞,或选用无梁楼盖结构,都不影响结构计算的准确性。此外,规范规定地下室负一层的抗震等级与上部结构必须一致,以基础底板作为嵌固端不会造成地下室结构造价的提高,反而可能取得较好的经济效益。即使单层地下室底板是以桩为基础的普通梁板结构,一般情况下仍然取底板处为结构嵌固端,唯一例外的是地下室作为抗爆级别较高的防空地下室时,其顶板通常具有作为结构嵌固端的刚度,因此可取其作为上部结构的嵌固端。
2、投影面积比例
高层塔楼在地下室顶板上的投影面积比例大小对首层作为嵌固端的结构有着不同的影响。当该比例接近1时,若首层楼面符合作为嵌固端的其它条件,则该首层作为结构嵌固端就毫无疑问了。当上述投影面积比例<1时,说明地下室侧限远离塔楼,塔楼发生的侧向位移将波及首层楼面并使其发生变形,即使变形量很小,但严格说来首层作为嵌固端的刚度必然小于前一种情况,且变形又增大了上部结构侧移的计算值[3],同时首层骨架构件也会由于自身的变形而产生附加内力。
3、计算要求
将结构的嵌固部位置于地下一层地面时,仍应考虑地下室顶板对上部结构实际存在的嵌固作用,应取不同嵌固部位(地下一层的地面和地下一层的顶面)分别计算,配筋取大值。
4、高层建筑的基础埋深
在研究探讨高层建筑的结构嵌固端时,必然牵涉到其基础埋深问题,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反应。规范对高层建筑的基础埋深有一量化规定,即/天然地基或复合地基基础,可取阶15,桩基础可取阶18,但这一规定仅与建筑物的总高月有关,而与其它因素无关。
但我们在认真思考后发现基础埋深除了与建筑物总高有关外,还应控制高层建筑体型重要指标。如两栋建筑物的高度量相同,但其高宽比B分别为5,0和2,5,显然B值较小者整体稳定性更高,若采用相同的基础形式,则B值较大者其基础埋深应更大。换言之,基础埋深对B较大者应偏于严格,而对B较小者则可略为放松,不宜作相同处理甚至反其道而行之,否则就违背了基础需一定埋深的原则。除了高宽比例外,基础埋深还应与高层建筑的裙房底座宽度、地下室底盘宽度等因素有关,对地下室面积仅为塔楼投影面积者应偏于严格,相反对没有裙房或地下室面积大于塔楼投影面积者则可略为放松。
通过对大底盘高层建筑结构嵌固端判定条件的研究，发现随着主体結构范围以外地下室部分结构跨数的逐渐增大，整体结构基本周期、顶点位移及底层柱内力值逐渐减小，通过逐渐增加主体结构范围以外地下室梁、柱的线刚度以及附属地下室跨数，计算得出主体结构范围内地下室抗侧力构件内力逐渐减小，这对于地下室顶板作为高层结构嵌固端时地下室自身能够承受上部结构屈服超强以及其自身所受的地震作用能力有较明显提高。
六、结束语
建筑结构在建筑设计的过程中有着十分重要的作用，在设计的过程中我们要对建筑结构的嵌固端进行确定，这样就能确定结构的相关参数，真实的反映结构的实际情况，因此重视结构嵌固端的确定及设计中如何保证其成为真正的嵌固端这是结构设计人员不能忽视的重要环节。
参考文献
[1]吴英光.高层建筑地下室设计与受力分析[J]．地基与基础,2012
[2]许崇伟.层高突变对高层建筑楼层刚度的影响及其对策[J].建筑科学,2011
[3]郭继武.建筑抗震设计[M].中国建筑工业出版社，2002