高層設計中嵌固端的有關問題

孫 晉 峰

(山西中方森特建筑工程設計研究院，山西 太原 030002)

高層設計中嵌固端的有關問題

孫 晉 峰

(山西中方森特建筑工程設計研究院，山西 太原 030002)

對高層建筑結構設計中嵌固端的選取進行了深入探討，并從單層地下室結構、塔樓投影面積、地下室頂板活載等方面入手，對嵌固端選取中存在的問題及解決措施進行闡述，以有效保障高層建筑結構設計質量。

高層建筑，結構設計，嵌固端，基礎埋深

1 概述

高層建筑設計中在進行結構分析計算前需要對嵌固端位置進行選取，而嵌固端在選取過程中會面臨多種不同的情況，例如，高層建筑結構設計中沒有地下室的結構，但是該種設計中基礎埋深相對較大，或沒有地下室但是其整體層數多少不一。設計人員要根據高層建筑整體結構的差異對嵌固端進行選取，這樣不僅可以確保高層建筑整體結構中構件內力分配的準確性，同時也對高層建筑結構產生側移的真實性與結構局部經濟性有著很大影響，因此，關于對高層設計中嵌固端選取的相關問題進行討論有著重要意義。

2 高層設計中結構嵌固端選取的條件

2.1 設有地下室的結構嵌固端選取條件

對于當前我國現代的很多高層建筑來說，其一般都會存在地下室結構，對于這種存在地下室的結構嵌固端選取來說，需要注意的內容和要點是比較多的，一般來說，在具體的選取過程中，應該在地面標高處采取相應的措施，促使其能夠滿足一定的條件，進而才能夠保障其結構嵌固端選取的準確性。因為這種帶有地下室的高層結構和不具備地下室的高層建筑結構存在著較大的差異，尤其是在頂板標高處，其更需要加強相應的注意，在實際的施工設計過程中，一般都不會把首層樓面作為嵌固端處理，只有在一種情況下例外，那就是當地下室頂板標高處和建筑室外地坪的高度差在1個～3個臺階的狀況下，才能夠盡可能的采取該方式進行處理。再者，地下室頂板結構如果以梁板體系為主且樓面無大孔洞，樓板厚度和樓面框架梁的抗彎剛度要符合嵌固端的選取標準，該種情況下可以將地下室頂板作為高層建筑的結構嵌固端，同時也可以確保其各項參數可以滿足嵌固端的選取要求。另外，地下室整體側壁的側限符合標準并與土壤接觸良好，該種情況下半地下室的頂板在高層建筑設計中不能作為結構嵌固端。如果上述幾種條件在實際上各項參數可以滿足《抗震規范》中相應標準，但是由于高層建筑首層處的柱截面一般都會比框架梁截面要大，雖然可以通過增大框架梁截面和抗彎鋼筋用量對上述條件進行改變，但是在高層建筑設計中其依舊難以滿足結構嵌固端的選取要求。

2.2 不設有地下室的結構嵌固端選取條件

一般層數有限的小高層建筑在設計過程中不會設有地下室，或者是高層建筑在設計中基礎持力層相對較短，但是在高層建筑設計中并不提倡使用該種結構設計，高層建筑在設計中無論采用天然地基或者樁基礎時都是將基礎面作為結構嵌固端，但是在實際施工中需要在標高處的縱橫方向設置基礎梁對其進行連結，基礎梁在設置過程中要確保其剛度可以滿足結構嵌固端的使用需求，并且對于這一類型的高層建筑來說，其首層的高度的計算應該從基礎面進行計算，如此才能夠保障其計算的準確性。在該處理過程中也就存在著一定的問題需要引起人們的高度重視，那就是如何確保整體的剛度，尤其是對于高層建筑來說，這種剛度極為重要，基于此，在具體的設計施工過程中，一般會把地面作為相應的結構嵌固端，當然，對于這種地面結構來說，也應該促使其具備一定的剛性特點，如果確實不具備這種地面作為嵌固端條件的狀況，則也應該選擇上部結構作為嵌固端進行處理，繼而才能夠保障其整體的剛度要求。

3 高層設計中與嵌固端相關的問題分析

3.1 單層地下室結構

對于當前很多高層建筑物中的單層地下室來說，其在具體的設計過程中必須要重點針對這一單層地下室進行嚴格的分析和控制，確保其嵌固端選擇的準確性，一般來說，當前很多高層建筑單層地下室結構的設計都是采用天然地基筏板基礎進行的，因此，對于該基礎結構而言，既可以把這種基礎底板作為一種重要的嵌固端進行處理，進而最大程度上提升其嵌固端選擇的恰當性和合理性，此外，還應該重點注意避免把高層建筑首層作為單層地下室上部結構的嵌固端，如果采取這種方式進行設計施工的話，必然會影響其整個高層建筑的穩定性和剛度，甚至導致更為嚴重的危害產生。在一些比較特殊的高層建筑單層地下室設計施工中，還存在把地下室作為防空地下室使用的現象，對于這一類型的地下室來說，其頂層的強度和剛度都是比較高的，因此，在具體的嵌固端選擇和處理中完全就可以把這一頂部結構作為嵌固端進行處理，進而也能夠保障其穩定性。

3.2 塔樓投影面積比例

高層建筑塔樓在地下室頂板上的投影面積比例，在實際上會對高層建筑地下室頂板作為嵌固端產生一定影響，如果塔樓投影面積比例為1時，并確保高層建筑的首層樓面各項參數均符合嵌固端的選取要求，則可以將該條件下的地下室頂板作為結構嵌固端。但是如果塔樓投影面積比例小于1時，這不僅可以充分說明地下室側限與塔樓距離相對較遠，同時也意味著塔樓在發生側向位移過程中，會導致高層建筑首層樓面受到影響并發生變形，雖然變形量相對較小但也會影響到首層的剛度，而且這也會導致上部結構側移的計算值的準確性受到影響，首層結構構件也會由于變形導致其產生不同程度的附加內力，這些都會對高層建筑整體結構的穩定性帶來一定影響。有經驗的結構工程師在該種情況下進行高層設計過程中，都會根據工程的實際情況對結構進行相應處理，這樣才能確保其整體結構滿足高層建筑使用要求。

3.3 大底盤多塔樓

商住高層建筑在整體結構設計上都以大底盤多塔樓的形式為主，而且由于商住高層建筑與居住高層建筑之間的性質存在一定的差異，對柱網要求的不同則在設計中需要設置結構轉換層，這樣才能使其整體結構滿足高層建筑的使用要求。當大底盤多塔樓的商用層數在1層～2層時，并且其結構轉換層設于大底盤屋頂標高處時，該種高層設計中的嵌固端選取可以在大底盤屋頂處，這是因為大底盤多塔樓的樓層面積要遠遠大于塔樓投影面積，而結構轉換層的設置可以使其樓層平面剛度比塔樓樓層高度要大，這樣可以確保其滿足結構嵌固端的選取要求。再者，大底盤多塔樓中的結構轉換層一般都以剪力墻或短肢剪力墻等結構為主，在設計過程中為了確保結構轉換層上下部的側向剛度相似，大底盤部分在設計過程中會增添新的剪力墻，這樣可以使樓下的大底盤具有足夠的側向剛度。

3.4 地下室頂板的活載

地下室頂板在正常使用中的活載會相對較小，一般商用高層建筑的地下室頂板活載在3.5 kN/m2左右，但是在設計過程中要將施工產生的荷載計算入內，所以地下室頂板活載在設計過程中會控制在5.0 kN/m2左右，當高層建筑主體結構施工到2層樓面的時候，首層地面將會成為后續施工中的理想施工場地，一般施工單位都會將水泥、塔架、鋼腳手架等施工材料或設備堆放在首層地面上，或者在首層地面上進行鋼筋加工等，所以在設計過程中雖然地下室頂板多為臨時荷載，但是也要取較高的值。此外，為了防止地下室頂板由于受到長時間暴露或暴曬等因素影響，在實際施工中需要為其配置足夠多的樓板面筋。

4 結語

對于高層建筑結構的設計工作來說，嵌固端的選擇和處理是比較核心的一個方面，其嵌固端選擇的準確性對于高層建筑的穩定性來說極為重要，這也就要求相應的設計人員必須要不斷提升自身的設計水平，加深對于嵌固端設計的了解，切實保障嵌固端選擇的準確性。

[1] 何 洋.結構設計嵌固端的確定及相關技術問題探討[J].福建建材,2012(9)：85-86.

[2] 姬彩軍.高層建筑結構嵌固端的選取及相關技術問題的探討[J].科技向導,2013(29)：57-58.

[3] 李 燾.某高層建筑嵌固端的確定與分析[J].工程建設與設計,2014(7)：31-33.

On related issues of partial fixing in high-rise design

Sun Jinfeng

(ShanxiZhongfangSenteArchitecturalEngineeringandDesignResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

The paper explores the selection for the partial fixing in the high-rise architectural structures, and illustrates the problems and solutions in the selection from the components of single floor basement, projected areas of towers, and live load of basement roofs, so as to guarantee the design quality of high-rise structures.

high-rise building, structural design, partial fixing, basic buried depth

1009-6825(2015)30-0042-02

2015-08-18

孫晉峰(1973- )，男，工程師

TU972

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