高层建筑结构嵌固端的选取及相关技术问题.doc

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1、高层建筑构造嵌固端的选取及相关技术问题 1. 引言高层建筑在进展构造分析计算之前必须首先确定构造嵌固端的所在位置，而嵌固端的选取却面临着各种不同情况，如不设地下室但根底埋深较大；设有地下室但其层数或多或少，且根底形式不同等。根据以上情况正确选取其构造嵌固端，是高层建筑构造计算模式中的一个重要假定，它不仅关系到构造中某些构件内力分配的准确性，而且还影响构造产生侧移的真实性，以及构造局部的经济性，因此有必要对构造嵌固端的选取作进一步探讨，并由此引伸出假设干相关的技术问题。2. 构造嵌固端的条件高层建筑的构造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构造嵌固端是有条件的，而且在输入首层计算

2、高度时还有许多讲究。21 设有地下室时的条件 (1)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那么首层楼面一般不能成为构造嵌固端，除非其高差仅为13级台阶高度时才可能考虑； (2)地下室顶板构造应为梁板体系(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； (3)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构造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?抗震标准?第6114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与不宜小于上下柱端实际受弯承载力

3、之与的要求，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，那么只有多层或小高层建筑才有可能以首层顶板作为构造的嵌固端，而真正意义的高层建筑那么完全排除了这种可能性。22 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，或其根底持力层较浅的情况，但从抗震角度考虑是不宜提倡的。 (1)不管是采用天然地基根底或桩根底，都是以根底(承台)面作为构造嵌固端，且必须在该标高处的纵横方向设置刚度较大的根底梁加以连结，故首层层高应从根底面算起； (2)假设根底(承台)面标高与首层标高有一定距离而不设根底

4、梁连结或其刚度过小，那么地面标高处应设有刚性地面来作为构造嵌固端，首层层高可从地面层算起。假设不设刚性地面，那么上部构造无从形成嵌固端，也即构造计算简图不成立，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构造的嵌固端，其下部构造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。标准中规定“当地下室顶板作为上部构造嵌固部位时，地下室构造的楼层侧向刚度不应小于相邻上部构造楼层侧向刚度的二倍正是基于这一考虑。3. 与嵌固端相关的技术问题构造嵌固端的形成或者说上部构造对嵌固端的要求，在工程设计中还可引伸出假设干相关的技术问题及其正确的设计方法，以下将分别探讨。 (1

5、)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根底或桩一筏根底时，通常选择根底底板而非首层作为构造嵌固端，这有利于充分利用其根底的“无限刚度，为首层楼面的灵活构造选型创造条件，即使是首层楼面留有大孔洞，或选用无梁楼盖构造，都不影响构造计算的准确性。此外，标准规定地下室负一层的抗震等级与上部构造必须一致，以根底底板作为嵌固端不会造成地下室构造造价的提高，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根底的普通梁板构造，一般情况下仍然取底板处为构造嵌固端，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构造嵌固端的刚度，因此可取其作为上部构造的嵌固端。 (

6、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构造有着不同的影响。当该比例*1时，假设首层楼面符合作为嵌固端的其它条件，那么该首层作为构造嵌固端就毫无疑问了，但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涉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构造侧移的计算值，同时首层骨架构件也会由于自身的变形而产生附加内力。作为有经历的构造工程师，在实际设计中都会根据工程实际情况予以鉴别并作出相应的构造处理。 (3)大底盘多塔楼 大底盘多塔楼大多为商住楼，而且由于商用及居住性质不同，

7、对柱网的要求也不同，故通常需设置构造转换层。当大底盘的商用局部层数不多(如仅12层)，且构造转换层设于大底盘的屋顶标高处时，塔楼的嵌固端就可考虑取在大底盘的屋顶处，至少在塔楼初算时可以如此假定，如图3所示。这一考虑基于以下两点：既然属大底盘，其楼层面积肯定大于塔楼的投影面积，加上大底盘屋顶设置转换层，故大底盘的楼层平面刚度远大于塔楼的楼层刚度；转换层之上通常为剪力墙、局部短肢剪力墙或异形柱一短肢剪力墙构造，为使转换层上下部的侧向刚度相近，大底盘局部肯定要将原位剪力墙增厚或增加新的剪力墙，从而使塔楼下的大底盘局部具有足够的侧向刚度。目前高层建筑构造计算软件的功能已较为完善，因此大底盘多塔楼建筑均

8、以整体构造进展计算，其嵌固端也不像构造初算阶段选择在大底盘屋顶标高处。 (4)高层建筑的根底埋深 在研究探讨高层建筑的构造嵌固端时，必然牵涉到其根底埋深问题，高层建筑根底要具有一定的埋置深度，首先是为了保证构造的整体稳定(包括抗滑)，其次有利于减弱地震反响。标准对高层建筑的根底埋深有一量化规定，即“天然地基或复合地基根底，可取15分之1，桩根底可取18分之1，但这一规定仅与建筑物的总高度有关，而与其它因素无关。 但我们在认真思考后发现根底埋深除了与建筑物总高度有关外，还应与控制高层建筑体型重要指标的高宽比风心有关。如两栋建筑物的高度量一样，但其高宽比B分别为5.0与2.5，显然风对B值较小者整

9、体稳定性更高，假设采用一样的根底形式，那么B值较大者其根底埋深应更大。换言之，根底埋深对B值较大者应偏于严格，而对B值较小者那么可略为放松，不宜作一样处理甚至反其道而行之，否那么就违背了根底需一定埋深的原那么。除了高宽比B外，根底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那么可略为放松。 (5)首层楼面的活载 作为构造嵌固端的首层楼面(地下室顶板)，其正常使用时的活载一般不太大，即使作为商业用途，其活载也仅为35kNm2，但设计中要考虑施工过程中可能产生的施工荷载，对于首层梁板构件取活载80

10、100kNm2那么往往是必要的。 当高层建筑主体构造建至2层楼面时，首层地面自然而然就成为理想的施工场所，或用于堆放材料(袋装水泥、砌块、搭架钢脚手架等)，或用于钢筋加工，甚至作为载重汽车的行驶停放场等，即使是临时荷载，其楼面活载也就有必要取较高值(该活载值仅作用于该层梁板，并不需传给竖向构件的墙柱)。此外，该层楼板配置通长面筋，不仅是出于增大刚度的考虑，而且是抵抗混凝土收缩与温度应力的需要，特别是由于开发商的原因可能导致地下室顶板完成后要裸露一段时间(从几个月到几年不等)，为了防止或减少由于暴晒或暴露时间过长而产生的裂缝，配置足够的楼板面筋尤为必要。首层楼面考虑较大的施工荷载，其梁板截面就需较大，有利于满足首层楼面作为构造嵌固端刚度要较大的要求。4. 完毕语在高层建筑构造设计中，无论选择哪个部位作为构造嵌固端，都可以通过构造计算程序获得准确的计算结果，但我们期望的是计算结果较真实地反映构造的实际情况。为了到达这一目的，构造计算时输入正确的参数与数据固然相当重要，但构造嵌固端确实定对构造计算结果的影响也相当大，因此重视构造嵌固端确实定并非微缺乏道，且在嵌固端确定后设计中如何保证其成为真正的嵌固端，还有许多细节有待研究与完善，这是构造设计人员不能无视的重要环节。第 6 页