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【摘要】

嵌固部位的選取是結構設計的一個重要環節。以蘇州某高層住宅項目為例，結合國家規范以及地方標準的規定，簡要分析選取不同結構嵌固部位的優缺點，介紹了相關的設計方法。

【關鍵詞】

高層建筑；嵌固部位；大底盤地下室；多塔樓結構

對于高層建筑結構設計而言，嵌固部位的選取是一個極其重要的環節，關系到整個結構方案的合理性，影響到所有后續結構設計工作，有時候甚至造成全面返工。但是，各類現行國家規范以及地方標準對于結構嵌固端的規定不盡相同，有的更是只字片語，模棱兩可。因此，對于結構嵌固部位的選取，工程界一直存在著各種各樣的爭論。眾多工程設計人員一般只能按照單位總工或是社會上一些專家學者的個人見解進行設計。嵌固部位選取得不好，有時候會影響到結構安全性，存在安全隱患，不能通過圖紙審查；有時候會影響到結構經濟性，造成浪費，不能使業主滿意。本文介紹了蘇州某高層住宅小區的實際設計思路過程，并從不同角度簡要分析了將結構嵌固部位選取在地下室頂面和基礎頂面時的兩種方案的優點和缺點；同時針對越來越常見的大底盤地下室多塔樓結構形式，介紹了相關的實用設計方法及注意點。

1工程概況

蘇州某住宅項目共包括4幢高層（50#、51#、52#、53#），各分區位置如圖1所示。各樓均為地上27層，地下1層，主體高度78.6m，標準層高2.9m。普通地下室與人防地下室之間采用聯通走道相連，其余部位均不設縫；50#樓與普通地下室脫開，二者采用聯通走道相連；51#、52#、53#樓與人防地下室連為整體，形成大底盤地下室多塔樓結構（該名詞用以區別于常規的大底盤多塔樓結構，即未設縫分開的裙樓上部具有多塔樓的結構形式）。50#、51#和53#樓由于超長，均在地下室頂板以上設伸縮縫斷開。伸縮縫需滿足抗震縫要求，根據蘇州當地抗震審查相關要求，經計算縫寬取為230mm，各單塔樓長寬比為2.6，高寬比為5.6。蘇州市抗震設防烈度為6度（第一組），設計基本地震加速度值為0.05g。擬建建筑場地類別為III類，各樓均按插入法確定場地設計特征周期，根據巖土工程勘察報告（詳細勘察）取值為0.53s，屬建筑抗震一般地段。本工程建筑抗震設防類別為標準設防類，結構體系采用剪力墻結構。

2結構嵌固部位選取

2.150#樓方案設計50#樓本身的地下室連為整體，不設伸縮縫；上部結構在地下室頂板以上設縫斷開，左右鏡像對稱。結構剖面示意詳見圖2所示。

2.1.1方案比選50#樓的結構形式較為常見，該樓的結構嵌固部位可以選取在地下室頂板處或基礎頂面處，兩種方案各有優缺點。方案一：將結構嵌固部位選取在地下室頂板處。優點是可將上部左右兩個結構單元單獨建模，以便簡化計算；缺點是首先需要按照文獻[1]第6.1.14條驗算側向剛度比，若需滿足2倍的剛度比要求，則需要在地下室內增設較多剪力墻或增加剪力墻的截面厚度及混凝土強度等級。方案二：將結構嵌固部位下移至基礎頂面處。優點是無需照文獻[1]第6.1.14條驗算側向剛度比，即無需增設較多剪力墻或增加剪力墻的截面厚度及混凝土強度等級，相對于方案一比較經濟；缺點是需要進行包絡設計，增加了計算及構造的復雜性。如果采取方案一，即使滿足了側向剛度比要求，在進行地下室和基礎設計時，審圖中心往往還是會要求設計人員進行整體建模計算，設計還是沒有像預期的那樣簡便；如果選擇方案二，由于該樓僅為雙塔，規模不大，完全可以進行整體建模計算，所增加的無非是包絡設計。以前該包絡過程需要手工復核，現在的軟件已經增加此功能，大大節省了時間，加快了設計進度，且該方案由于其明顯的經濟效益，更加易于被建設單位接受。因此本工程選擇了方案二，將結構嵌固部位選取在基礎頂面處。

2.1.2設計方法由于地下室周圍回填土的約束作用，地下室頂板處對上部結構的嵌固作用是客觀存在的。因此無論地下室頂板是否作為上部結構的嵌固部位，結構設計中均應該考慮地下室頂板處實際存在的嵌固作用，采取相應的加強措施。根據參考文獻[2]的建議，本工程將結構嵌固部位按地下室頂板和基礎頂面計算兩次，取不利值設計，并對地下室頂板按嵌固端的構造要求進行加強。

2.251#～53#樓方案設計51#～53#樓的地下室與人防地下室連為整體，不設伸縮縫；51#、53#樓上部結構在地下室頂板以上設縫斷開，左右鏡像對稱。由于建筑功能要求，室外地面通常需要1.2～1.5m厚的覆土，因此主塔樓范圍以外的地下室頂板面需要降至標高－1.500～－1.800；而主塔樓范圍以內的地下室頂板面往往在標高－0.030處，二者高差較多，形成錯層。

2.2.1方案比選51#～53#樓的結構形式近年來較多出現，其嵌固部位的選取大有講究，筆者近年來接觸的幾個項目均按照具體情況采取了不同的處理方式：有的采用了增設夾層的方法，將結構嵌固部位選取在夾層底板處；有的通過降低主塔樓范圍以內的地下室頂板面標高，依然將結構嵌固部位選取在地下室頂板處。通過上述處理方式，有效避免了包絡設計的麻煩。本工程規模較小，上部結構僅有五個塔樓，完全可以進行包絡設計。因此，筆者按照50#樓的設計思路，將該工程的嵌固部位選擇在了基礎頂面處，從而形成了大底盤地下室多塔樓結構。但是與50#樓不同的是，根據2012年江蘇省建設工程施工圖審查技術問答要求，需滿足文獻[3]第10.6節多塔樓結構設計的有關規定，該節規定僅第10.6.3條第1款需要特別注意一下，其它各條規定要滿足并非難事。該款內容為：各塔樓的層數、平面和剛度宜接近；塔樓對底盤宜對稱布置；上部塔樓結構的綜合質心與底盤結構質心的距離不宜大于底盤相應邊長的20%。

2.2.2設計要點本工程各塔樓的層數、平面和剛度均接近；塔樓對底盤對稱布置，因此只需驗算上部塔樓結構的綜合質心與底盤結構質心的距離是否滿足規范規定即可。上部塔樓結構的綜合質心坐標可按式（1）、（2）計算。另外，大底盤形狀不規則時，其邊長應按一定規則進行等效。對于一些復雜平面，其邊長可按計算軟件輸出的等效尺寸取。筆者對該大底盤的邊長進行了各個方向的等效，其結果均滿足規范要求。雖然本工程已將嵌固部位選擇在基礎頂面處，但是根據蘇州當地抗震審查相關要求，應將主塔樓范圍以內的地下室頂板面標高與主塔樓范圍以外的地下室頂板面標高控制在1m范圍內，筆者將主塔樓范圍以內的地下室頂板降低至標高-0.700處，二者高差為900mm，滿足該要求。主塔樓范圍內降板后可采用輕質混凝土回填。結構剖面示意圖詳見圖4所示。措施，以有效傳遞水平力。同時加強地下室頂板構造，按嵌固端構造設計（板厚180mm，雙層雙向配筋率0.25%）。

3結語

關于結構嵌固部位的選取，很多結構工程師，包括一些施工圖審查人員，對于設計規范的理解和計算軟件的應用等問題，都經歷了一個由抽象到具體、從模糊到清晰的過程。通過本文分析，可以得到如下結論。1）將結構嵌固部位選取在地下室頂板處時，為滿足規范側向剛度比要求需在地下室內增設較多剪力墻或增加剪力墻的截面厚度，既不經濟又影響建筑使用，但是計算相對比較簡單，在工程項目復雜時應優先選用。2）將結構嵌固部位下移至基礎頂面處，比較經濟，但是需要進行單塔和整體包絡設計，并且還需將結構嵌固部位按地下室頂板和基礎頂面計算兩次，取不利值設計，并應對地下室頂板按嵌固端的構造要求進行加強。3）將嵌固部位選擇在基礎頂面處，形成大底盤地下室多塔樓結構時，需按規范要求驗算上部塔樓結構的綜合質心與底盤結構質心的距離。4）將嵌固部位選擇在基礎頂面處時，需注意控制主塔樓范圍內外的地下室頂板面高差（該高差值應符合地方審查規定），且應在錯層處采取加腋等有效措施傳遞水平力。本工程已通過當地抗震審查和施工圖審查，類似工程如需采用本文做法應提前與該地區的審圖部門及專家們溝通。

參考文獻

[1]中國地震局工程力學研究所，中國建筑設計研究院，中國建筑標準設計研究院，等.GB50011－2010建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]朱炳寅.建筑結構設計問答及分析（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[3]中國建筑科學研究院.JGJ3－2010高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

作者：蔣峰 周筱潔 單位：昆山開發區建設工程檢測有限公司 蘇州大學教學科學研究院