論文導(dǎo)讀:多層、特別是高層鋼筋混凝土建筑,在進(jìn)行概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算時,必須明確嵌固端的位置。確定嵌固端就是通過剛度和承載力調(diào)整,迫使塑性鉸在預(yù)期部位出現(xiàn),并能承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)在該處屈服超強(qiáng)引起的極限彎矩和出現(xiàn)塑性鉸時的最大剪力以及相應(yīng)的最大最小軸力。
多層、特別是高層鋼筋混凝土建筑,在進(jìn)行概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算時,必須明確嵌固端的位置。嵌固端是人為的對多、高層建筑結(jié)構(gòu)計算模型中的一個重要假定,它直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)計算模型與結(jié)構(gòu)實際受力狀態(tài)的符合程度,以及構(gòu)件內(nèi)力、結(jié)構(gòu)側(cè)移等計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
嵌固端的定義,指除能承受軸力、彎矩、剪力之外;X向水平位移,Y向水平位移,豎向位移,位移角均為零的部位。按在地震作用下的屈服機(jī)制而言,就是預(yù)期塑性鉸出現(xiàn)的部位。確定嵌固端就是通過剛度和承載力調(diào)整,迫使塑性鉸在預(yù)期部位出現(xiàn),并能承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)在該處屈服超強(qiáng)引起的極限彎矩和出現(xiàn)塑性鉸時的最大剪力以及相應(yīng)的最大最小軸力。故嵌固端的選取和處理直接影響結(jié)構(gòu)體系的受力和變形狀態(tài);恰當(dāng)和正確對待嵌固端的選擇和處理對保證結(jié)構(gòu)體系的可靠性有重要意義。
如進(jìn)行抗震設(shè)計的高層建筑,當(dāng)?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時,地下一層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用,地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級?拐鹪O(shè)計時,一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/8和底部兩層二者的較大值。此“底部兩層”理解為從嵌固端向上的二層,而不是從基礎(chǔ)向上的二層。墻厚和配筋,底部加強(qiáng)部位的墻厚,一、二級不宜小于200,且不宜小于層高的1/16;三、四級不應(yīng)小于160,且不應(yīng)小于層高的1/20。一、二、三級抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%,四級抗震墻不應(yīng)小于0.2%。從以上數(shù)據(jù)可以看出,嵌固端的正確選取,直接影響工程的墻厚及配筋,影響工程造價。所以,設(shè)計人應(yīng)高度重視?萍颊撐。
多層建筑的嵌固端一般在基礎(chǔ)位置;因為多層建筑一般不含地下室,其基礎(chǔ)埋深較淺;實際工程中,特別是城市繁華地段,多層商業(yè)公建也存在聯(lián)體的大底盤地下室。科技論文。規(guī)范規(guī)定“高層建筑宜設(shè)地下室”,但實際工程中,高層建筑也存在不含地下室的情況;所以,應(yīng)根據(jù)建筑物的使用功能,基礎(chǔ)埋深,有無地下室,地質(zhì)情況等具體對待。
1. 有地下室的建筑
有地下室的建筑宜將上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位設(shè)在地下室頂板,此時應(yīng)滿足以下條件:1.1地下室頂板與室外地坪的高差不能太大,一般宜小于本層層高的1/3。
1.2地下室頂板結(jié)構(gòu)應(yīng)為梁板體系(即強(qiáng)梁弱柱),且該層樓板不得留有大洞,樓板框架梁應(yīng)有足夠的抗彎剛度,地下室頂板部位的梁柱節(jié)點的左右梁端截面實際受彎承載力之和不宜小于柱端實際承載力之和。
1.3地下室結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)保證地下室頂板及地下室各層樓板有足夠的平面內(nèi)整體剛度和承載力,能將上部結(jié)構(gòu)的地震作用傳遞到所有的地下室抗側(cè)力構(gòu)件上;為此,地下室頂板的厚度不宜小于180mm,混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30,并應(yīng)采用雙層雙向配筋,每個方向每層配筋率不小于0.25%。
1.4地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受上部結(jié)構(gòu)屈服超強(qiáng)及地下室本身的地震作用,即地下室的樓層剪切剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層剪切剛度的2倍;一般情況下,地下室外墻可參與地下室樓層剪切剛度的計算,但當(dāng)?shù)叵率彝鈮εc上部結(jié)構(gòu)相距較遠(yuǎn),如地下室一端附帶多跨地下車庫的情況,則在確定結(jié)構(gòu)底部嵌固部位時,地下室外墻不參與地下室樓層剪切剛度的計算。
1.5上部為多塔結(jié)構(gòu)地下室為大底盤時,應(yīng)滿足以下條件:<1>大底盤地下室的整體剛度與上部所有塔樓的總體剛度比不小于2.0。<2>每棟塔樓范圍內(nèi)的地下室剪切剛度與相鄰上部塔樓的剪切剛度比不應(yīng)小于1.5,塔樓范圍可取塔樓周邊向外擴(kuò)出與地下室高度相等的水平長度。
1.6地下室柱截面每側(cè)縱向鋼筋面積,處應(yīng)滿足計算要求外,不應(yīng)少于地上1層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍。
若由于地下室大部分頂板標(biāo)高降低較多、開大洞口、地下室頂板標(biāo)高與地下室地坪的高差大于本層層高的1/3或地下一層混凝土剪力墻墻體較少等原因,不能滿足地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的要求時,一般宜將嵌固部位設(shè)在基礎(chǔ)頂面。除非地下室不是一層,當(dāng)為兩層甚至多層地下室時,地下1層剪切剛度應(yīng)大于地上1層樓層的剪切剛度,且地下2層樓層剪切剛度應(yīng)大于地下1層樓層剪切剛度,并應(yīng)大于地上1層樓層剪切剛度的2倍。
2.無地下室建筑
2.1若基礎(chǔ)埋深較淺,可取基礎(chǔ)頂面作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。
2.2若基礎(chǔ)埋深較深,多層剪力墻或砌體結(jié)構(gòu),當(dāng)建筑地面設(shè)有200~300mm厚混凝土剛性地面時,可取室外地面以下500mm處作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。上部結(jié)構(gòu)為剛度較柔的框架結(jié)構(gòu),采用柱下獨立基礎(chǔ),基礎(chǔ)埋深較深時,將拉梁作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位是不妥的。拉梁改變了柱子的計算長度,使柱子的配筋較為經(jīng)濟(jì)合理,但拉梁本身剛度比較小,再加上回填土的密實度不好控制,行不成嵌固端。如果按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》設(shè)計為高杯口基礎(chǔ),滿足高杯口基礎(chǔ)的壁厚要求,可將高杯口基礎(chǔ)的頂面作為嵌固端。
總之,嵌固端是個人為假定的概念,當(dāng)?shù)叵率一蚧A(chǔ)側(cè)向剛度足夠大,可以成為上部結(jié)構(gòu)嵌固端的時候,也只能說明其只能成為上部結(jié)構(gòu)水平方向的嵌固端,不能成為其豎向的嵌固端,因為嵌固端不能約束上部結(jié)構(gòu)的豎向變形,更保證不了因地基土的壓縮而造成的沉降?萍颊撐。所以,不同的結(jié)構(gòu)空間計算模型,不同的工程,應(yīng)采用力學(xué)知識,力學(xué)概念,分析其正確性,確保結(jié)構(gòu)的安全。