高层建筑结构嵌固条件影响研究

高层建筑结构嵌固条件影响研究

廖佳贝

湖南建工集团有限公司 湖南  长沙  410000

摘要：在探析高层建筑结构设计问题时，最重要的是以安全系数，作为设计的核心因素，再去考虑美观、实用、实效等问题。关于嵌固端确定的问题，一直是高层建筑中的一大难点，本文主要是针对高层建筑结构嵌固的影响条件，展开了探索。通过研究发现，高层建筑嵌固端位置的选定是受到高层建筑的类型、是否带地下室等条件的影响。为准确锁定高层建筑嵌固端的位置，则需要从影响条件和因素入手，着手分析。本文，是围绕影响嵌固端位置确定的条件，展开了具体的分析和论述，以期为相关从业人员带来一定的参考。

关键词：高层建筑；结构嵌固；影响因素

引言

高层建筑的嵌固端，亦被称作固定端。此位置的作用是，当建筑受到任何外力的作用时候，本位置是不允许出现变形、位移、转角等现象。由此来看，在确定高层建筑结构嵌固端的时候，要选择稳定性强，不易受到外力影响而出现变形的位置，从而选择其为嵌固端，并加强嵌固端的结构刚度。

一、高层建筑嵌固端研究

近年来，随着城市空间的开发和利用，高层建筑如雨后春笋般出现，与此同时，高层建筑的地下空间的利用率也在不断地提升，大量的高层带地下室的建筑出现，如：地下商城、地下车库、地下管廊等。因此，在高层建筑中找到合理的嵌固端设计的位置，可以提升高层建筑的安全性和经济性，更加可以保证高层建筑的使用寿命和空间利用率。当前，对于将地下室顶板作为上部结构的嵌固端，一直是国内外研究中讨论比较热烈的问题，众多学者通过运用大量的文献材料及结构计算结合工程实例的分析，对高层建筑结构的嵌固端的位置做出了科学化的分析和研究，得出了高层建筑嵌固端的确定方法理论，认为嵌固端的重点在于结构刚度，如果能够保证地下室结构的整体刚度，加强地下室侧壁的回填土刚度，即认为地下室可做为上部结构的嵌固端。有学者指出，必须对地下室的结构刚度进行修正，充分考虑到周围土体的作用，这样的嵌固端设计才更具有科学性。

综合来看，高层建筑嵌固端的设计，不仅涉及到结构力学知识，还土力学知识，更综合考评理论知识与实操经验的结合。那么，如何设计来确保地下室顶板能满足做为高层建筑嵌固端的条件呢？

从嵌固端的作用来看，在设计原则上要能够有效的到将上部结构的传递过来的荷载（尤其是水平力）进行转移或者抵抗，并且自身产生的形变极小，从而起到稳固上部结构的作用。

二、高层建筑结构嵌固确定考虑要素

（一）抗震设计

从设计目标来看，嵌固端设计的最重要目标，则是抗震，让高层建筑能够达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的效果。在此设计中，小震和中震可通过控制地下室刚度来控制，如果遇到罕遇的地震，则需要考虑嵌固端的柱脚或墙脚塑性极限弯矩的作用以此来抵抗内力，从而提高承载内力，减轻高层建筑受大震影响。

（二）嵌固端的位置

高层建筑嵌固端的位置选择是非常重要的一个问题，需要工程人员谨慎对待，通过工程经验，运用科学化的计算公式，从而来确定嵌固端的位置。若在确定嵌固端的时候，位置偏低，会使得结构受到地震的影响增大，要加大的结构的强度和刚度来满足结构抗震要求，那么势必会增加造价，设计不合理。如果将嵌固端的位置设计过高，则可能会降低结构的本应承受的荷载，导致结构的安全系数低。在实际工作中，嵌固端的正确选取是整体结构计算中的一个假定，不仅关系到构件内力分配的准确性，还会影响结构产生侧移的真实性。由此可见，嵌固端的位置选择至关重要。

关于嵌固端的设计问题，相关的规范给出了客观的数据和要求，通过查阅相关资料，在将地下室顶板作为设计嵌固端的时候，要遵循以下原则：首先，地下室的顶板洞口宜小，不得开大洞；其次，地下室顶板的厚度要≥180mm；再者，地下一层与相邻上层的侧向刚度比应＞2。

三、结构嵌固端的位置

（一）设有地下室的条件

1.单层地下室

对于单层地下室的结构，若地下室为全埋地下室，且地下室顶板未留有大洞孔，楼板厚度满足规范要求，那么，一般情况下，宜考虑将地下室顶板设置为结构嵌固端，运用计算公式来确定嵌固端与其上一层的刚度比，若不满足，可考虑加强地下室的整体刚度来满足要求。这种嵌固设计，不仅可以达到一定的抗震效果，还能够起到一定的经济效益。[1]

2.多层地下室

高层建筑常常带有多层地下室，常见的如负一、负二、负三层。目前，地下室的建筑功能主要以停车场、商场、人防为主。此类的高层建筑在嵌固端的设计过程中，需要综合考虑各种因素，如：建筑功能、地下室层高、地下室平面布置等。因此，在高层建筑带多层地下室设计时，结构嵌固端的位置应充分考虑各种因素，才能选择合适的部位做为结构的嵌固端。

（二）不设地下室的条件

高层建筑如果不带地下室，常规来说，建筑的楼层层数一般偏少，这种建筑，大多数需要以基础顶面作为建筑结构的嵌固端，基础顶面标高与±0.000标高有一定的差距，如果±0.000未做刚性层，则在结构计算时需要将底层的结构层高加大，一般为建筑层高加基础埋深，如此考虑便可与工程的实际情况相符，保证结构的安全性。如果在±0.000设置了了刚性层，则可将结构的首层计算高度确定为首层建筑层高，如此一来也可满足结构的计算与实际情况相匹配。

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综合来看，不论是单层、多层还是不带地下室的建筑结构，在确定嵌固端的时候，都需要满足嵌固位置地面的刚性条件，来保证嵌固端之间不产生位移，且可以承受住平衡柱根弯矩，来有效地承受风载荷和地震等因素的影响。如果要将地下室顶板作为嵌固端，那么，地下室嵌固端的侧向刚度要大于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

结语

在高层建筑设计中，嵌固端的确定对楼层的抗震安全等问题，有着非常重要的影响，确定嵌固端的时候，要遵循科学化的计算方式，从考虑多层地下室和单层地下室、不带地下室几种情况进行嵌固端设计，并从影响条件入手，在综合考虑之下，来确保嵌固端设计的准确性，从而来有效地提高嵌固端设计的科学性，从而设计出安全、合理、经济的建筑结构。

参考文献
[1]刘建.高层建筑上部结构嵌固部位的研究[J].四川建材,2020:65-66.
[2]苏鹏程.建筑结构设计可靠度的影响因素研究[J].建材发展导向,2020:180-180.