嵌固端设计要点

嵌固端设计要点●这类工程随处可见，但对嵌固在哪里、怎么才算达到嵌固？大家莫衷一是，可见实际问题的复杂性。●从刚度比2倍，到1.8倍，到1.5倍；从必须采用梁板结构到满足3倍刚度可采用无梁楼盖，从剪切刚度比到剪力/位移刚度比；宜设两层地下室的规定没人在意(01版抗规)，车库顶板与主楼的高差没人在意，地下室相关范围采用梁板结构的规定多有突破。无梁楼盖的楼板足够厚时，如楼板厚度不小于跨度的1/18时且不小于180mm时，可认为属于梁板结构。培训提纲■嵌固端概念■规范规定●抗震规范(GB50011)●高层规范(JGJ3)●地基规范(GB50007)●筏基规范(JGJ6)●上海抗规(DGJ08)●广东高规(DBJ15)■常见问题处理

●嵌固端的选取

●侧向刚度比值●相关范围无梁楼盖●软件相关操作一、为什么要确定嵌固端高层建筑一般都带着多层地下室，而在进行结构分析之前必须确定结构的嵌固部位，该嵌固部位的正确选择是高层建筑结构计算模型的一个重要环节，它直接关系到结构计算模型与实际受力状态之间的符合程度，涉及到构件的内力和位移计算。按规范，嵌固端的确定涉及预计柱铰位置、加强区范围确定、弯矩剪力放大系数、地下抗震等级确定、楼板厚度和配筋确定等一系列计算和构造，如何确定对设计还是有很大影响。嵌固端概念二、力学概念嵌固部位从理想意义上说，指除能承受轴力、弯矩、剪力之外，XY方向水平位移、竖向位移及转角位移均为零的部位。三、工程概念●一般的观点是，按在地震作用下的屈服机制而言，嵌固部位可以认为就是预期竖向构件塑性铰出现的部位。嵌固端节点下的梁柱（板）构件是不产生转动的，嵌固端楼层平面内更不会产生水平位移，地震作用下结构的屈服部位将发生在嵌固端之上楼层。●通常在设计中都假定上部结构嵌固在基础结构上，实际上这一假定只有在刚性地基的条件下才能实现。对绝大多数都属柔性地基的地基土而言，在水平力作用下结构底部以及地基都会出现转动，因此所谓嵌固实质上是指接近于固定的计算基面（JGJ9-2011）。嵌固端概念嵌固端概念四、地下室顶板为什么能做嵌固端●有记录强震观测显示：地下室在地震中会产生整体水平位移外，还会产生一个（很小的）整体转角。这表明两个基本情况：一是地下室经过剪力墙加强后其变形呈现出与刚体变形相似的特征；其二是地下结构的转角体现了柔性地基的影响。●对有抗震设防要求的高层建筑，基础结构设计中的一个重要原则是，要保证上部结构在强震作用下能实现预期的耗能机制，要求基础结构的刚度和强度大于上部结构刚度，逼使上部结构先于基础结构屈服，保证上部结构进入非弹性阶段时，基础结构仍具有足够的承载力，始终能承受上部结构传来的荷载并将荷载安全传递到地基上。嵌固端概念●四周外墙与土层紧密接触、且具有较多纵横墙的箱形基础和带有外围挡土墙的厚筏基础其特点是刚度较大。能承受上部结构屈服超强所产生的内力。同时地震作用逼使与地下室接触的土层发生相应的变形，导致土对地下室外墙及底板产生抗力，约束了地下结构的变形，从而提高了基侧土对地下结构的阻抗和基底土对基础的转动阻抗。●既然在强震作用下，四周与土层接触的具有外墙的地下室其变形与刚体变形基本一致，同时为保证上部结构在强震作用下能实现预期的耗能机制，要求基础结构的刚度和强度大于上部结构刚度，那么在抗震设计中可假设地下结构为一刚体，上部结构嵌固在地下室的顶板上，而在嵌固部位处增加一个大小与柔性地基相同的转角。嵌固端概念●结论：地下室顶板做嵌固端是为了简化设计，历史上电算不发达，地面嵌固概念清楚，简单易算，现实，地下土体水平反力说易，模拟难，如模拟不准，从工程角度，还不如简化模型，地面嵌固准确实用，但要用地面嵌固计算，就要有前提条件：表面是地下/地上层刚度2，实则地下要有土约束，否则，‘2’是不靠谱的。●未来：一个高层，带地下室，没规范的“嵌固端”规定，我们怎样做呢？准确的做法，模型建到底板顶，含地下室的外墙，外墙外土体考虑成水平弹簧，这是一个“精确”模型，按这个模型，因地下部分对地上结构有“嵌固”作用，地上的底部若干层会出现刚度突变，受力不利，应“加固”。●地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应符合下列要求：1.地下室顶板应避免开设大洞口；地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。相关范围：一般可从地上结构（主楼、有裙房时含裙房）周边外延不大于20m。规范规定GB500112.结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5

倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。侧向刚度：剪切刚度。规范规定GB500113.地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应符合下列规定之一：1）地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3

倍。2）地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10％以上。4.地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应小于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。规范规定GB50011

6.1.3钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：3.当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。6.1.10抗震墙底部加强部位的范围，应符合下列规定：

3.当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时，底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端。规范规定GB500113.2.2各类结构用混凝土的强度等级均不应低于C20，不应符合下列规定：3.作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的混凝土强度等级不宜低于C30；

3.6.3作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25％。

抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级；地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。相关范围：一般指主楼周边外延1~2跨的地下室范围。规范规定JGJ3

5.3.7高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

计算地下室结构楼层侧向刚度时，可考虑地上结构以外的地下室相关部位的结构。相关部位：一般指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。12.2.1同抗震规范条规范规定JGJ3当地下挑一层结旅构顶板胃作为上烟部结构恼嵌固部停位时，摄应符合适下列规伍定：1地下雁一层油的结行构侧鄙向刚安度大敢于或圈等于怕与其该相连纵的上学部结扫构底绍层楼明层侧驼向刚做度的1.5倍；2地下碧一层拖结构艰顶板昨应采而用梁谈板式固楼盖智，板球厚不桥应小祥于180训mm，其混竟凝土强岔度等级愁不宜小叙于C30；楼面联应采用呀双层双铜向配筋祸，且每烫层每个劝方向的付配筋率次不宜小萌于0.2颂5％；3地下室斧外墙和质内墙边躁缘的板求面不应俗有大洞拴口，以杆保证将踢上部结良构的地荒震作用勇或水平膊力传递层到地下另室抗侧皂力构件顾中。规范规直定GB5岸000悦74当地下总室内、侨外墙与消主体结纠构墙体庭之间的胳距离符辆合表8.4误.25要求时舱，该范网围内的射地下室扎内、外方墙可计俘入地下平一层的振结构侧拜向刚度非，但此光范围内旷的侧向师刚度不干能重叠嚷使用于绪相邻建删筑。当立不符合致上述要温求时，答建筑物映的嵌固付部位可遗设在筏被形基础尽的顶面块，此时穷宜考虑管基侧土碗和基底届土对地狭下室的矩抗力。规范规牛定GB篇50救00悠75.轻5.领1弹性肃位移制角限锁值规范耗规定DG搁J0站86.1通.4钢筋利混凝桃土房至屋抗畜震等傲级的涂确定近，尚自应符娇合下程列要百求：3.当地侵下室笑顶板垮作为祝上部叉结构陆的嵌累固部倍位时穗，地端下一犁层相关范倘围的抗震韵等级应译与上部垫结构相铅同，地物下一层沈以下抗还震构造禾措施的肆抗震等淡级可逐回层降低仆一级，扒但不应绒低于四稠级。地迷下室中杂无上部汽结构的娃部分，趋抗震构纽奉造措施欢的抗震浮等级可钞根据具辟体情况复采用三窑级或四仪级。相关范破围：一偿般指主麦楼周边刻外延1跨~2跨的地塌下室范译围。抗震墙做底部加罩强部位池的范围篮，应符熔合下列戏规定：3.当结蚊构计盼算嵌参固端椅位于色地下宿一层霞的底而板或爬以下平时，吼底部采加强炼部位缠尚宜肃向下吩延伸女到计炸算嵌在固端兵。规范遮规定DG旬J0侨8条文说令明：在地骄下室群大底百盘高陷层建旧筑中,当主楼叼地下室凭顶板开稠大洞等含情况使城得嵌固身端改至辆地下一疮层,若主俯楼计冤算采符取与县裙楼峰分开党计算抢的方萝式,地下汇一层拥只能磁考虑扩主楼里及其集周围韵的抗负侧力剖构件瓦的贡喝献,主楼周混围的范旨围可以便在两个韵水平方揭向分别攻取地下谱室层高买的2倍左午右。无地墨下室睬时,结构嵌辰固端通丑常在-2米以槐下的符基础授顶面,事实涉上由手于±0.面000刚性蹲地坪冲对底川层柱攻的嵌僻固作训用,造成计稀算时底秩层柱计贯算所得您内力和股配筋偏刺小,计算时能需适当女考虑刚袍性地坪助的约束匀作用。规范票规定DGJ不08地下室竟顶板作朝为上部破结构的叮嵌固部载位时，裕应符合椅下列要苦求：1.同抗逝规2.地下录室为炉一层颜或两叫层时畅，地浮下一挖层结标构的会楼层唐侧向陷刚度脂不宜障小于演相邻虚上部披楼层德侧向尤刚度吧的1.店5倍;当地下软室超过膛两层时津，地下材一层结达构的楼衔层侧向粥刚度不垒宜小于凑相邻上德部楼层游侧向刚教度的2倍；捏地下得室周梯边宜坡有与伸其顶逆板相倚连的居抗震独墙。3.同抗规4.同抗规规范没规定DGJ劈燕08条文巡寿说明：当地项下室系顶板赞作为湖上部皮结构润的嵌停固部疏位时,应能奋将上弦部结雄构的被地震仁剪力挎传递隔到全隙部地究下室深结构插。地蚕下室食结构昼应能凳承受盼上部探结构汗屈服歼超强故及地去下室境本身众的地虫震作循用,为此近袍似考虑异地下室夫结构的止侧向刚国度与上猴部结构毯侧向刚疫度之比来不宜小料于一定学的限值,地下庸室柱拐截面骂每一剂侧纵郊向钢杨筋面茶积,除满足卫计算要味求外,不应小财于地上学一层对璃应柱每揉侧纵筋拍面积的1.1倍,当进尸行初权步设斥计时,侧向纵刚度布比可佣用等荡效剪萝切刚筑度估诱计,并作爷为计辫算刚桶度比外的控垃制指笼标。如果上蓬部结构羞在地下弄室顶板勿处转换,虽然乖地下晌一层贩与地娃上一锁层的识刚度难比可叼以满典足限协值的全要求,但此在时地交下室屡顶板轰不宜柔作为鸡嵌固愤端。规范忙规定DGJ紧08考虑到更上海地址区设有界地下室度的建筑痕一般采液用桩基,对于岔地下框室层序数不凭超过克两层趴的建醒筑,刚度比齿限值采熟用1.解5,当地下宣室层数匠超过两学层时,刚度比梨限值采熄用2。如遇到盟较大面盟积的地担下室而监上部塔鸽楼面积绘较小的只情况,在计算点地下室检结构的巡寿侧向刚罚度时,只能考液虑塔楼提及其周雨围的抗奔侧力构惧件的贡淘献,塔楼研周围概的范其围可垮以在守两个酬水平魂方向例分别用取地核下室狠层高代的2倍左右纯。此时贵还应使己地下室驴该范围柔内的刚听心与质疤心的偏沃差尽可筑能小,保证笨塔楼殃的全劲面嵌沫固。作为遇上部氧结构悲嵌固沃端的涝地下扁室顶贪板,一般洞错口面积廉不宜大茧于顶板蹲面积的30掀%,且洞石口边烫缘与攻主体镜结构角的距别离不浩宜太健近;当不满灿足该要概求时,应详细绣分析顶玩板应力,并采取丈合适的盏加强措雕施后才乖可将顶冰板作为箭上部结摩构的嵌厦固端。补《实际工延程中地下室阴顶板有孕很宽的宾洞口，给嵌固端可取在聚地下饭室顶买板，暮但刚雁度比存要满职足上含海规扬定（记考虑瘦地下款室层者高的2倍以外控的墙柱忘算底部拌刚度，炸实际操睛作竖向非构件计退算范围攻是每边血各出去面一跨）舅，同时黎顶板要喉用PM么SA幻玉P算一个鲁地下室先顶板应拘力（注叙意要取待消绝对短嵌固参筒数）并团据此配柔筋》规范舞规定DGJ晌083.5等.2抗震设艰计时，鬼当地下冰室顶板喊为计算肚嵌固端叛时，首控层侧向翅刚度不震宜小于耻相邻上触一层的1.股5倍。鲁结构识的楼自层侧喘向刚硬度不袭宜小毒于相兆邻上祸层楼瞧层侧队向刚唉度的90涂%。注：跳楼层鲜侧向流刚度羊可取验楼层缩慧剪力蔽与层栽间位忽移角鉴之比龙。5.3粪.7高层建委筑结构略计算中缓，嵌固端谊宜设于齐基础面填或地下傍室底板龄面，也北可设吴于地客下室化楼盖凶或顶逐板面丧。当马以地惜下室饲顶板佳作为沈上部殃结构欢的计糠算嵌茶固部壁位时员，地曾下一射层的乳侧向蜜刚度丸不应柱小于痰首层炕侧向待刚度渡的2倍。当稼计算地弊下室的齐层侧向档刚度时姻，可用良壳元或峡其它合秀适的单宏元模拟把地下室慌外墙，格并可考踢虑土侧雪向约束道的影响旧。规范规鲁定DBJ酿155.歪3.但7条文说爽明计算昨模型轨中嵌弹固端慨的物皆理意矩义是熊水平腔位移稼和转手角均客为零漫。基雅础底引板面源或地僻下室折底板慕面的来约束赞条件翁较为米接近拌计算胖假定灯。计鸣算时诱可用默土弹增簧模著拟地暖下室队外侧浙土约方束的证影响抱，土泉弹簧还刚度位的选闸取宜叛与地昂室外感岩土若的工乒程性量质匹励配。醒当地治下室璃顶板命作为笑上部挤结构老的计域算嵌宏固端税时，吩如地浪下一必层的蜜侧向遵刚度照不小删于首伙层的2倍，可诊近似满山足水平蓬位移的稻约束条匹件，但菠转角不国为零。规范搂规定DB钻J1榆5●对于镇单层果半埋煤式地焰下室棒由四于周卧边填葡土对眼地下毕室缺赚乏足毯够的叫约束昨作用府顶盐板平流面理端论上摸会发船生水笼平位底移所故应蝇以地夺下室馒底板巨为结昨构嵌传固端居如柜图嵌固端罩的选取常见问斜题处理●对于摧单层秒半埋捆式地坏下室常州诉中海贞，嵌鞭固在援底板嵌固悼端的饭选取常见铁问题膨处理●对于悄单层土半埋拜式地给下室常州足中海锈，嵌迹固在阔顶板变，顶处板下廊移平岗地库面顶板拥。嵌固蛾端的塌选取常见问竖题处理●对于单话层半埋躁式地下李室绍兴中冠海，嵌北固在顶竟板，加捡腋处理吨。嵌固端救的选取常见问如题处理●对于单伏层半埋淘式地下险室无锡中悠海，嵌蜓固在底创板，加由腋处理蛇。嵌固端代的选取常见问韵题处理●对于单搂层半埋万式地下雕室上海芝中海骑，嵌虫固在绢顶板锡，加鸣腋处将理。嵌固端让的选取常见问远题处理●对于程单层灶半埋炮式地称下室苏州鄙中海祝，嵌感固在月顶板追，加猎强处验理。嵌固勿端的框选取常见孤问题盏处理●对于掘单层疾半埋深式地牌下室苏州中前海，嵌纠固在顶卧板，加音腋处理横。嵌固蒙端的钳选取常见问访题处理●对于捡单层乱半埋拍式地船下室苏州中炊海劳动僵路，嵌骡固在顶键板，加片腋处理肤。嵌固穴端的圾选取常见问坛题处理●对于单销层半埋稀式地下浸室上海万愧科，嵌扭固在顶脾板，加佣腋处理豪。嵌固离端的催选取常见问狗题处理●对于熔单层博半埋窄式地江下室赣州中按海，嵌素固在顶虽板，加狱强处理沾。嵌固端壶的选取常见推问题吧处理●对于散单层巷半埋惑式地顽下室上海好旱世，嵌练固在顶骄板，加滥腋处理晶。嵌固急端的幼选取常见问绩题处理●各地慈做法云南环：当地下阔室顶板某作为上询部结构读的嵌固要端时，雀裙房地船下室顶巴板与主烫楼地下属室顶板丑的高差动不应大穿于1.聪2m。如漆地下观室顶榴板有弃覆土辱形成帽可靠秀的侧陕向约惧束并满采取赚可靠势的结渣构措双施时覆可适垃当放叼宽。广东轨：1、规扭范要像求作渠为上掘部结喜构嵌脊固部唱位的喉地下素室顶涂板应吵采用雨梁板险结构萄，总但目赔前广协东省屡建筑凳行业刚实际刃工程监却往赢往因葬为市熄政需养要而江降低淘塔楼谨范围谊外的津地下隆室顶身板标拌高，棉地下员室为惯满足秘减小敏基坑间开挖吵深度格，降购低基牧坑支竹护费昌用而螺采用祖无梁乞楼盖鹅。会敏议认泻为，蹲只要嚼塔楼干范围舱采用源普通摩梁板惧结构男，在茶地下僵室顶煎板标新高变纠化处卸能确且保水苍平力殿的有这效传六递，奖塔楼权范围窄外可滚采用驼无梁李楼盖臭；在徒分隔真处需浑采取唐加强旋措施印，如橡采用权大梁琴（保返证梁拉的宽价度、软增加棉斜腋槐等）尝，相粪关范灿围楼据板加览厚、吼设置袜暗梁况等措婶施。疾在满脸足规蛋范关欢于首弃层嵌直固端印刚度捞及构饱造的库要求码，使x、y两个异方向应的位冲移和钳转角顺为零呈，地散下室潜塔楼淡外的知相关著范围销及变鹅标高怨处采谣用无喷梁楼卖盖，级仍能究采用暖地下顺室顶卡板作否为结滚构嵌鸦固端浪。2、明确蛛无论结大构嵌固乞端是否扫取在地肯下室顶踢板，森首层因负为刚度晨的突变岗以及抗缴侧力构福件的变猴化，首吸层楼板剂及首层万柱必须杯进行加置强，应箩进行包支络设计膜。多数泰观点英认为：当室则内外厌高差毒较大脂，>1听/3的层高两时，地侵下室顶呆板不得皱作为上荷部的嵌斩固部位标。嵌固端侨的选取常见问欠题处理●各地做啦法江苏：嵌固混端的帖选取常见问提题处理●对于单鼻层全埋刷式的地狭下室损如楼层垃上下刚禁度比欧包括地淡下1层与味首层趴首啄层与2层的刚歼度比容菜易做到朋满足要矿求则沉可以顶录板处为裙结构嵌碌固端劣否则应露以地下厘室底板赠为结构与嵌固端梁如图嵌固繁端的俊选取常见谜问题质处理●对于链多层充全埋况式的利地下巨室逝尤其还基坑妈支护群结构腿与侧戒壁合赏二而集一的味由息于周推边土汁对地坛下室吨有足巾够的按约束介作用伸如朗楼层迫刚度渡比能局满足腾规范继要求刚通常委应以兰顶板喇处为话结构爹嵌固改端●当首层炸层高远扇大于2层层高街（该层挪高差异眉往往在1.5倍以上喂，有的凝达到2～3倍）词，设验计中根本无库法做到昼首层的赵侧向刚腥度大于2层的1.5倍，为了近满足码规范喉有关偏楼层灶侧向奖刚度用比要虾求，凤此时敏也只能铁选取若地下1层楼捆层为过嵌固早端嵌固兔端的留选取常见懂问题狐处理●对于多聋层地下般室而其用负1层为韵半埋漫式的逮，由剥于顶辞板存恒在室颤内外感高差羽，侧主体拢范围曾内的暗顶板盛平面胁内刚供度可眨能不澡足或寒地下概室侧奶壁远法离主祖体结外构而蔑造成星上下若层刚买度比屡过小行，优则必寨须选袍取更声下一强层为允结构嫩嵌固衡端。承由仿于地脏下1层以下块的地下之室基本震符合作愤为嵌固远端的工拨作机理秃，只要摄地下1层楼录盖平庄面内编刚度落满足颜作为保嵌固窄端要早求，免则无冠须要盒求地底下2层与福地下1层的膨侧向麻刚度泉比不搂小于2。（通钉常建筑番物的地谱下室2层的层火高都不多会高于谣