浅谈建筑结构的嵌固部位
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嵌固部位在房屋建筑结构设计中的研究随着社会和经济的各类发展,人们对住宅的需求日新月异,同样对于房屋的建造要求也不断提高,而针对不同形式构造的建筑其嵌固端的选取也不相同。
结合当地的地质情况,需进一步探讨结构的嵌固部位选择,本文将通过对嵌固端的分析,阐述其在房屋建筑结构设计中的技术问题。
标签:嵌固端;结构形式;剪力墙;侧向刚度设计建筑尤其是高层建筑时,需要确定嵌固端的位置。
对于不同形式不同体量的建筑应进一步分析,例如不同的基础形式,地下室的高度和层数。
根据项目的具体情况,需进一步讨论结构的嵌固部位选择,正确选取嵌固端是结构计算模型中的初始假定,它不僅关系到模型计算中力传导关系,而且还是对建筑位移真实性的还原,也对建筑结构经济性和安全性起到了重要作用,因此对结构嵌固端的选取进行以下分析。
1、设计嵌固端的考虑因素嵌固端在高层建筑设计时通常是选择在正负零,但项目的计算模型能否能将正负零作为嵌固端是有诸多影响因素:房间布局、正负一层的层高和高差、正负零处板厚等。
1.1有地下室情况(1)地下室外墙应具有良好的侧向刚度,以保证平面内足够刚度,将地下结构形成一个有效整体。
地下室顶板和室外地坪高差较少,如有半地下室或首层楼面标高超过0.6m时不宜采用。
(2)车库或大空间的地下室顶板不能作为嵌固部位,也不应开大洞口,板厚度一般要在180mm以上,建筑物的整体造型也需相对对称。
这些条件应满足《抗震规范》规定,对于侧向刚度要求“地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍”,有时即使增大梁、柱截面仍难以满足规范要求。
同时为尽量体现强柱弱梁的设计理念,在这种情况下只有多层建筑才可能将地下室顶板作为结构的嵌固端,而54m以上的住宅、50m以上的公建等一类高层则不适用。
1.2无地下室情况基础持力层较浅时的小高层,有时不设置地下室,以基础顶面作为结构固定端,但应增加构造措施以增强基础整体刚度。
(对于非高层建筑则影响较小此文不再赘述)2、相关的技术探讨在项目设计中,建筑结构形式、建筑的转换层上下的开间变化,都会对结构计算起到影响,因此也需要加以分析。
浅谈结构嵌固部位结构嵌固部位是指在结构体系中,柱、墙、梁等构件与基底的连接方式,主要包括刚性嵌固、半刚性嵌固和柔性支承三种类型。
一、刚性嵌固刚性嵌固是指构件与基底之间的连接具有足够刚度,构件在荷载作用下不发生相对位移。
刚性嵌固的主要特点是基底与构件连接点的位移为零,反力可传递给基底,使结构体系整体刚度达到最大化。
这种连接方式适用于大型建筑结构中的主要承重构件,如核心墙、框架柱等,以确保结构的整体稳定性和抗震性能。
二、半刚性嵌固半刚性嵌固是指当构件在荷载作用下产生相对位移时,连接点仍然具有一定的抗力来限制位移。
半刚性嵌固的主要特点是基底与构件连接点的位移相对较小,但位移并非完全禁止。
半刚性嵌固的优点是可以在一定范围内提高结构的位移能力,减小节点的应力集中,同时仍然保持较高的整体刚度。
半刚性连接方式适用于一些较小的构件,如梁柱连接、支撑墙柱连接等。
三、柔性支承柔性支承是指基底与构件之间的连接具有一定的位移能力,允许构件在荷载作用下产生较大的位移。
柔性支承的主要特点是基底与构件连接点的位移相对较大,连接具有一定的弹性变形能力。
柔性支承方式可以有效地吸收和分散结构的变形能量,降低结构受力状态,同时减小结构应力、增加结构的稳定性。
柔性支承主要应用于一些特殊部位的连接,如地震隔震、减振结构等。
总的来说,不同的结构嵌固部位形式有其适用的范围和特点。
在实际工程中,根据具体的结构类型、设计要求和工程情况,应选择合适的结构嵌固部位形式。
刚性嵌固适用于大型主承重构件,具有较高的抗震性能;半刚性嵌固适用于小型构件,可以提高结构的位移能力;柔性支承适用于特殊要求的连接,有利于吸收和分散结构的变形能量。
在实际施工中,应充分考虑结构嵌固部位对结构整体性能的影响,确保结构的稳定性和安全性。
同时,需要根据具体情况进行合理的设计和施工措施,以确保结构的正常使用寿命和抗震性能。
浅谈高层建筑结构嵌固端的选取高层建筑结构底部的嵌固部位的确定在进行结构设计时占有重要的比例,本文对高层建筑结构嵌固部位的选取及相关技术问题进行了探讨。
标签嵌固端;刚度比;地下室;基础及埋深建筑物尤其是高层建筑,在进行结构计算分析之前,必须首先确定结构嵌固部位所在的位置。
结构嵌固部位的合理选取,是高层建筑结构计算中的一个重要假定,不仅关系到结构内力分析的准确性,而且还影响结构位移的真实性。
下面就结构嵌固部位的确定及相关技术问题进行讨论。
1 嵌固端的条件首先要了解嵌固的概念,高规和抗震规范所指的嵌固是指强度嵌固而非力学嵌固,是指塑性铰出现在预期的部位,即柱的下端,而不是出现在梁柱节点两侧梁上。
1.1 无地下室建筑高层建筑不设置地下室通常是针对层数较少的小高层,或基础持力层较浅的情况,从抗震角度出发这种做法不宜采用的。
但工程中时常能遇到这种情况的建筑,这就需要人为地加强结构措施。
不论采用天然地基基础或者桩基础,结构嵌固端均应从基础(承台)顶面算起,并在该标高处沿两个主轴方向设置具有一定刚度的基础拉梁,建筑外围设置地下连续墙,在地面标高处设置刚性地面并满足配筋率,增大地面下结构整体刚度及稳定性。
1.2 有地下室建筑地下室结构的布置应保证地下室顶板及地下室各层楼板有足够的平面内整体刚度和承载力,能将上部结构的地震作用传递到所有的地下室抗侧力构件上。
地下室往往有较厚的侧壁,地下水池,人防墙体,从而加大了地下室的侧向刚度。
楼板也起到一定作用,如加大楼板厚度,提高混凝土等级,加大配筋率。
《高规》规定了,高层建筑整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2;《抗震规范》更是明确了“相关范围地下一层侧向刚度”,并应满足下列规定:地下室顶板与室外地坪的高差不宜大于600mm,地下室顶板应避免开设大洞口;地下室采用现浇梁板结构;作为嵌固部位的楼板厚度不宜小于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%。
浅谈高层建筑结构设计中地下室嵌固作用摘要:高层建筑地下室嵌固作用的确定对结构设计有很大的影响,因此正确选取结构嵌固端并对其在结构和构造方面采取合理的措施,是结构设计中的一个重要环节。
本文主要介绍关于高层建筑结构设计中地下室嵌固作用的思考。
关键词:高层建筑;地下室;嵌固作用引言高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置,而嵌固端的选取却面临着各种不同情况,如不设地下室但基础埋深较大。
地下室设计的合理与否将直接影响高层建筑的正常使用与造价。
1、结构嵌固端的条件高层建筑的结构嵌固端通常是选择在地面标高处,但地面标高处要真正成为结构嵌固端是有条件的,而且在输入首层计算高度时还有许多讲究。
1.1 设有地下室时的条件        (1)地下室顶板标高与室外地坪的高差不能太大,极端的情况如半地下室则首层楼面一般不能成为结构嵌固端,除非其高差仅为1—3级台阶高度时才可能考虑;        (2)地下室顶板结构应为梁板体系(即不可设计成无梁楼盖),且该层楼面不得留有大孔洞,楼面框架梁的抗弯刚度要足够大,楼板也要有相当厚度;        (3)地下室侧壁要有良好的侧限,即必须与“地球”有良好的接壤,上述半地下室顶板不能成为结构嵌固端的原因就是不满足此条件。
       1.2 不设地下室时的条件        高层建筑不设地下室通常是针对层数有限的小高层,或其基础持力层较浅的情况,但从抗震角度考虑是不宜提倡的。
上部结构嵌固部位的确定一、嵌固部位定义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。
(理论假定)按在地震作用下的屈服机制而言,即是预期塑性铰出现的部位。
二、嵌固部位的必要条件1、该楼层整体性强、楼层无大洞口、楼层的侧向刚度与地上一层的侧向刚度比不小于2。
2、具体设计要求:《抗规》P53 6.1.14条。
6.1.14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%。
2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。
3地下室顶极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,不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
三、注意事项:1、结构分析模型嵌固部位的刚度要求《高规》5.3.7及P256的条文说明,指出刚度比按附录E.0.1公式计算。
如果按照本条要求,常规地下室的正负零顶板均无法满足要求。
2、当嵌固部位下移时,正负零顶板的设计。
因为回填土对地下室的约束作用很大,所以无论正负零顶板是否作为上部结构的嵌固部位,设计中均应考虑此处实际存在的嵌固作用,采取加强措施。
(1)[转载]“嵌固部位”及设计步骤1、嵌固部位和地下室顶板嵌固部位,就是预期塑性铰出现的部位。
从理论上讲,结构下部的嵌固部位应能限制结构上部构件在水平方向的“平动位移”和“转动位移”,并将上部结构的剪力全部传递给下部结构。
因此,对作为主体结构嵌固部位的地下室楼层,其整体刚度和承载力应加以控制。
地下室顶板,很容易满足规范要求的嵌固条件。
当地下室顶板为嵌固层时:(1)嵌固层位于地下室顶板,地下室顶板以上没有大底盘裙房方法一:按第3种剖分法,将整体模型离散化,分别设计;方法二:按第1种剖分法对塔楼主体进行设计,按第3种剖分法对大底盘进行设计;大底盘与塔楼主体之重叠构件取大值设计。
关于多塔结构的单塔剖分方法:第1种剖分法:沿塔楼周围向两个方向取地下室层高的2倍范围内的构件。
这种方法较适用于底盘为地下室,且地下室面积相对塔楼面积比较大的情形。
第2种剖分法:即45°线剖分法。
比较适用于塔楼层数较多,底盘裙房层数相对较少,多塔相对底盘布置对称,即所谓的“典型多塔结构”,工程中大多数的多塔结构都属于这种情形。
第3种剖分法(即变“多塔”为“单塔”):单独将各塔楼从大底盘顶部取出,在底部嵌固。
底盘结构也进行周期比验算,验算时将各塔楼质量加在底盘顶相应位置。
第3种剖分法比较适合于大底盘层数较多的“非典型多塔结构”,或大底盘按嵌固设计时的情形。
一般对应两种情况:•如多塔结构仅有地下室没有裙楼,在设计中可以采取措施使地下室顶板作为嵌固部位(这不难实现,特别是有人防要求时)。
对这种结构进行离散模型计算,不必切分地下室,可以将各个塔楼的地上部分分别按“单塔”进行。
•如多塔结构既有裙房又有地下室,但裙房设缝,仍可仿照上面的做法,使地下室满足嵌固条件,将各塔楼及裙房地上部分沿缝切开,不切分地下室,分别按单塔结构计算分析。
(2)嵌固层位于地下室顶板,地下室顶板以上有大底盘裙房方法:仍按整体模型计算。
2、嵌固部位的条件《高规》5.3.7条规定: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。
浅析建筑多塔结构确定嵌固部位设计在高层建筑结构设计中,设计计算软件是不能自动判断嵌固部位的,需要人工设置,以确保计算结果较真实地反映结构的实际情况;在嵌固端确定后,设计中如何实现其成为真正的嵌固端,也有许多环节应该完善,这反映出结构设计人员对理论和规范的理解及运用。
高层建筑一般设有地下室,确定结构的嵌固部位是结构计算模型的一个关键点,把握这个关键点影响到模型与实际受力的符合程度。
嵌固在基础面还是在地下室顶板,由此形成的地震波有较大差别;结构嵌固端决定了各种底层放大系数的应用部位和各种构造措施的实施位置,可以说结构计算首先从嵌固考虑。
本文介绍的苏州保利“苏地2009-B-97(1)地块”工程项目,结构设计是以地下室顶板为嵌固层进行设计计算。
下面谈谈设计过程中的一些相关因素考虑:1.根据工程特点确定结构计算嵌固部位的设计考虑本工程结构布置为底部大地下室(层高:3.85米),上部多塔(14个塔楼,为20至29层),塔楼层高:首层5.5米,标准层3.1米;塔楼地下室与车库形成一个整体大空间,地下室顶面无开大洞,塔楼与车库层高有差异(二者顶板高差1.2米)。
这种以地下室相连,上部多个结构单元的建筑,如果采用以地下室顶板作为上部结构的嵌固部位建模计算,则上部各结构单元可以单独计算,这样的设计考虑能简化设计计算模型。
因为嵌固端之所以为嵌固,是其满足转角位移和平动位移均为零,并将上部结构的剪力全部传递给地下室结构。
从规范要求、抗震性能及工程造价等方面看,这是最合理的选取。
如果选在基础顶部,与主楼相连的地下车库在抗震计算中就会变成地上一层;由此,则会增加计算层数,令主楼的计算高度增加;那么,在下一步的结构抗震计算调整中就减少了调整的余地,也会使得主楼含钢量有所增加(主楼的计算高度越大这些影响越显著)。
考虑到车库的梁、柱配筋增加将提高其含钢量(或令柱子截面过大),从而造成车库的使用功能下降,所以嵌固部位不适宜选在基础顶部。
嵌固部位、嵌固端、嵌固层的辨析我们在设计时经常会遇到嵌固端、嵌固部位、嵌固层几个概念,规范没有统一的解释,容易让大家晕头转向,为了方便大家理解,今天在此画个简单图示(以嵌固在-1层顶板为例):嵌固部位是指给其上部建筑施加嵌固作用的部位,比如满足规范相应要求的地下室顶板;嵌固层就是被嵌固的那一层,是嵌固作用的承受方(层),也就是PKPM里所需要填写的“嵌固端所在层号”,比如被地下室顶板嵌固的地上一层;规范如果将这个词改成“被嵌固层”也许更容易理解哈。
嵌固端是嵌固层的底端,属于嵌固层而不属于嵌固部位。
土木君也纳闷,为啥规范不将这个词改成“嵌固层底端”呢?为了加深理解这几个概念,土木君汇总了规范出现这几个概念的主要地方:《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.9.5条: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。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第5.3.2条:对框架-支撑结构、框架-延性墙板结构、筒体结构和巨型框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ2可按式(3.3.10-2)计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于0.9;当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该比值不宜小于1.1;对结构底部嵌固层,该比值不宜小于1.5。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第5.3.7条:高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第7.1.4条:当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时,底部加强部位宜延伸到计算嵌固端。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第12.2.1条:高层建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,应符合下列规定:《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.1.3条:钢筋混凝土房屋抗震等级的确定,尚应符合下列要求:1、设置少量抗震墙的框架结构,在规定的水平力作用下,底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架的抗震等级应按框架结构确定,抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。
高层建筑嵌固端在高层建筑的结构设计中,“嵌固端”是一个至关重要的概念。
它不仅关系到结构的安全性和稳定性,还对建筑的抗震性能、经济性等方面产生着深远的影响。
那么,什么是高层建筑嵌固端呢?简单来说,高层建筑嵌固端就是在结构计算中假定为固定不动的部位。
这个部位在水平力作用下,位移非常小,可以近似看作是固定端。
它就像是一座高楼的“根基”,为整个建筑提供了坚实的支撑和约束。
嵌固端的选择并非随意而定,需要综合考虑多种因素。
首先,地质条件是一个重要的考量因素。
如果建筑所在地的地质条件较好,能够提供足够的承载能力和稳定性,那么就有可能选择较低的位置作为嵌固端。
反之,如果地质条件较差,可能需要将嵌固端设置在更高的楼层,以确保结构的安全性。
其次,建筑的功能和使用要求也会影响嵌固端的选择。
例如,对于一些底部有较大空间需求的建筑,如商场、停车场等,可能需要将嵌固端设置在较高的位置,以满足建筑功能的要求。
再者,结构体系和抗震要求也是决定嵌固端位置的关键因素。
不同的结构体系在抗震性能上有所差异,因此需要根据具体的结构形式来合理确定嵌固端的位置,以满足抗震规范的要求。
在实际工程中,确定嵌固端的位置后,还需要对其进行相应的构造处理,以保证其能够真正起到固定不动的作用。
这包括对楼板的加强、柱和墙的配筋增加、节点的加强处理等。
例如,对于作为嵌固端的楼板,需要具备足够的厚度和强度。
通常,其厚度要比一般楼层的楼板更厚,并且要配置双层双向的钢筋,以增强其抗弯和抗剪能力。
同时,在嵌固端上下相邻的楼层,柱和墙的配筋也要相应增加,以承受可能产生的较大内力。
另外,节点的加强处理也不容忽视。
节点是结构中力传递的关键部位,在嵌固端处的节点更是承受着巨大的应力。
因此,需要通过增加钢筋、提高混凝土强度等方式来加强节点的承载能力,确保力的传递顺畅和可靠。
如果嵌固端的选择和处理不当,可能会给高层建筑带来一系列的问题。
比如,结构的位移可能会超出允许范围,导致建筑物出现裂缝、倾斜甚至倒塌等严重后果。
嵌固部位的判断方法说实话嵌固部位的判断方法这事,我一开始也是瞎摸索。
总是搞不清楚到底该依据啥,感觉特别迷茫。
我试过查阅好多规范条文,那密密麻麻的字,看着就头疼。
比如说建筑结构设计规范里讲了不少相关的知识,但刚开始看就跟看天书似的。
我记得有一次在一个实际项目里,我就单纯地按照基础顶面来判断嵌固部位,心想这不是基础在底下嘛,基础顶面肯定就是嵌固部位了呗。
结果后来发现完全不是那么回事。
在这个项目里,有特殊的地下室结构,地下室顶板比较厚,而且配筋这些都比较特殊。
经过和有经验的工程师交流才知道,像这种情况,地下室顶板如果满足一定的条件是可以作为嵌固部位的。
那满足啥条件呢?我整了个小本子总结呢。
首先要有足够的刚度,就好比一个椅子是不是稳固,得看它的腿是不是够粗一样,地下室顶板的刚度就像那椅子腿。
这个刚度呢,可以通过计算它的侧向刚度比来确定,就像是比较两个东西谁更结实那样。
还有板厚也有要求,这个板厚不能太薄啦,太薄的话就没法起到嵌固作用,这就跟一张薄纸没法固定住啥东西一个道理。
而且配筋要很合理,得跟得上那受力的要求呢。
我还遇到过那种多层建筑带半地下室的情况。
这时候判断嵌固部位又得重新衡量。
如果半地下室也有特殊的结构构造,它也有可能成为嵌固部位,不能就只想当然地觉得地上一层下面就是嵌固部位了。
通过这么多的折腾,我现在总算有点感觉了。
判断嵌固部位一定得综合去看整个建筑结构的情况,不能只看某一个方面。
规范要仔细研究,每一个项目的结构特点也得摸透。
虽然现在还不能说完全掌握,偶尔也会犯迷糊,但比刚开始的时候可强太多了。
比如说有的时候会忘记再复核一下抗震的特殊要求,这也是容易犯错的点。
总之继续积累经验肯定是没错的啦。
中国科技期刊数据库 工业C2015年62期 1工程管理浅谈高层建筑结构底部嵌固部位周 容1蒋建宏21.大连热电工程设计有限公司,辽宁 大连 1160212.辽宁省城市建筑设计院,辽宁 沈阳 110016摘要:高层建筑结构的嵌固部位是结构计算模型中的一个重要假定,嵌固部位选取的正确与否直接关系到结构计算模型与结构实际受力状态的符合程度,构件内力及结构侧移等计算结果的真实性和准确性。
关键词:高层建筑;结构底部;嵌固部位 中图分类号:TU973.2 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)62-0001-011 引言嵌固部位就是预期塑性铰出现的部位,结构下部的嵌固部位应能限制结构上部构件在水平方向的平动位移和转角位移,并将上部结构的剪力全部传递给下部结构,因此对作为主体结构嵌固部位的地下室楼层的整体刚度和承载力应加以控制,并通过对结构刚度和承载力的调整,使塑性铰出现在预定的部位。
2 嵌固部位侧向刚度比计算关于结构底部嵌固层及上部结构嵌固端的刚度比问题,高层混凝土结构技术规程做出了如下规定:《高规》第5.3.7条规定“高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层的侧向刚度比不宜小于2”。
主体结构底部嵌固楼层的侧向刚度与上部楼层的侧向刚度比γ可按下列方法计算:γ=(G0A0h1)/(G1A1h0)式中,G0、G1分别为主体结构嵌固部位下部楼层与上部楼层的混凝土剪切变形模量。
A0、A1分别为主体结构嵌固部位下部楼层与上部楼层的折算抗剪截面面积,h0,h1分别为主体结构嵌固部位下部楼层与上部楼层的楼层高度。
折算抗剪截面面积可参考高层混凝土结构技术规程附录E 进行计算。
3 结构嵌固部位的要求 3.1 设有地下室的高层建筑高层建筑一般宜设地下室,此时结构嵌固部位可选在地下室顶板。
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,应符合下列条件:(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%。
浅谈建筑结构底部嵌固部位[摘要] 介绍了高层建筑在进行结构计算时结构底部的嵌固部位的确定,并简明了嵌固部位的正确选取在高层建筑结构计算中的重要性。
[关键词] 嵌固部位刚度比地下室PKPM软件Abstract: This paper introduces the determent of wedge position of structure bottom of high-rise building in structure calculation. It also states the importance of selection these positions correctly.Key words: wedge positionStiffness ratioBasementPKPM Software引言高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置,而嵌固部位的选取却面临着各种不同情况,如不设地下室但基础埋深较大;没有地下室但其层数或多或少,且基础形式不同等。
根据以上情况正确选取其结构嵌固端,是高层建筑结构计算模式中的一个重要假定,它不仅关系到结构中某些计算模型与结构实际受力状态的准确性,而且还影响结构产生侧移的真实性,以及结构局部的经济性,笔者针对建筑结构特别是地下结构的不同情况,如设有地下室但其层数或多或少,不设地下室但基础埋深较大,基础形式不同等对结构嵌固端的选取作进一步探讨,并由此引申出若干相关的技术问题。
1 地下室顶板作为高层建筑上部结构嵌固端的条件及技术措施根据《抗震规范》2010版第6.1.14条规定: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;但实际上地下室的侧向刚度与塔楼的侧向刚度是不连续的,至少很大部分是不连续的,这主要体现在以下几个方面:1)地下室往往比塔楼平面大,抗侧力构件数量增多;2)地下室往往有较厚的侧壁和地下水池、人防墙体等混凝土墙,从而大大增加了地下室的侧向刚度,但这些构件与上部结构是不连续的,分布也是不均匀的。
浅谈结构设计——关于结构嵌固端在一个结构技术交流群里,提出了如下问题:当地下室顶板无法作为设计嵌固端,嵌固端下移,顶板和B1分别作为嵌固端包络设计.如何操作?这个问题的背景是:虽然顶板无法完全满足嵌固条件,但事实还是具有一定的嵌固作用,应该考虑嵌固作用对结构的影响,这就是包络设计的原因.记得以前,超限会上,也有专家提过这一点.两种办法分别如下:1)包络设计的两个模型,如果顶板嵌固,要删掉全部地下室,按顶板嵌固,进行上部结构配筋设计;然后B1层嵌固,模型保留一层地下室,B1楼板作为计算嵌固端,再设计上部结构,最后两个模型包络配筋.2)两个模型均带全部地下室,计算嵌固端永远在基础底板.比如共有3层地下室,取B3楼板作为计算嵌固.然后将顶板和B1分别设置为设计嵌固端(通过设置嵌固端所在层号),然后进行包络配筋.(注意:采用第二种方法,要同时修改地下室层数和设计嵌固端对应层号,同时改变m值高度范围.)刘孝国等人写过一篇文章,曾提到:“不带地下室的结构,地震作用下结构塑性铰一般出现在结构最底部;对于带地下室的结构,由于地下室土体的约束作用,导致地下室顶板下层产生刚度突变,地震作用下可能使高层建筑的塑性铰由基础顶转移到地下室顶板以上.”为了保证塑性铰出现在地下室顶板,规范对地下室刚度和承载力提出了一定的加强措施.从这点来说,对半嵌固位置加强,是有必要的,目的是为了保证塑性铰确实出现在预估的位置.与此相关的一个相似问题是,“对带地下室的高层建筑,假如嵌固端选在地下室顶板,上部结构配筋时,是否需要按带地下室与不带地下室两个模型进行包络配筋?”针对此问题,上篇文章给出的解答是,“当地下室顶板为上部结构的嵌固部位时,应按取消掉地下室进行上部结构的内力分析、配筋设计及规范相关控制指标的判定.地下室部分不进行地震作用的分析,上部结构计算的剪力即基底剪力通过地下室的顶板直接传递给地下室,在地下土体约束作用下,上部地震作用仅仅传给地下一层,不再向下传递.诸如,刚度比、刚重比、剪重比、周期比、位移比及层间位移角指标,也应该是在取消掉地下室的模型上计算得到的,并与规范限值进行比较.”仅按上部结构来配筋的做法,不少人可能觉得不放心,因为毕竟带地下室的模型才更“真实”,一些工程师倾向于按包络配筋.让我们思考这样一个问题,“带地下室的模型,柱底、墙底约束其实是更弱的,因为少了转动约束,所以底部弯矩应该更小,配筋也应该更小(如果是按计算配筋控制的话),如果采用嵌固模型,相当于人为放大了配筋,岂不是不利于塑性铰出现在柱底?”然后,我们再来说回“真实”.如果带地下室的模型更真实,那为何指标分析又采用不带地下室的模型呢?中震及大震分析,通常又采用不带地下室的模型呢?楼板和梁为何不在模型中通过偏移做到顶平呢?还有,计算倾覆弯矩的时候,采用轴力方式和抗规方式,究竟哪个更真实?我们整个规范体系都是建立在一些假定条件基础之上的,过度“真实”是否有意义,是否能与规范要求匹配?与其追求“真实”,不如考究现实条件与计算假定是否在可接受的误差范围之内,说到底,这才是工程师的价值.有些项目,嵌固端做在基础顶,结构计算时,很自然地按简单嵌固模型来计算.但对应地,是不是应该保证基础顶满足嵌固条件呢?恐怕有些工程师就疏忽了这一点,忘记了复核.福建省住房和城乡建设厅文件出了一个《福建省建筑结构设计若干规定》,其中提到,“采用预应力混凝土管桩或空心方桩基础,当地梁线刚度不能达到底层结构柱线刚度2倍以上时,不应采用单柱单桩和单柱梁桩”.这个规定,就是为了保证柱底的嵌固假定,当然,是否需要这么严格,值得讨论.嵌固端是结构设计很重要的一个边界条件,这是应该做实的地方.但是否要做得绝对“刚”呢?也未必,其中的辩证关系,可参考之前写过的一篇文章《说说结构设计中的“相对性”》.对应地,有些地方,是应该做虚的,比如预设塑性铰的地方.遗憾的是,更多时候,我们是按照规范来设计,很多工程师(包括本人)对结构性能掌握得比较浅,容易误用规范,盲目加大.我记得有一次超限审查,有位专家提问说,“这个结构在Y向没有连梁,你们的耗能机制如何实现?大震作用下,耗能构件耗散了多少能量?”结构设计本身是要在不确定性中寻求一个确定性,荷载是怎样的?我们不是完全搞得清楚,但我们要搞清楚,地震来了,哪些构件需要它们先破坏,做出点牺牲.整个结构破坏是否能按照我们预想的方式出现?结构不怕破坏,怕的是始料不及,出乎意外地破坏.林同炎大师设计的美洲银行就是这方面的一个经典案例,完美地利用连梁损坏拯救了整个大楼.结构设计,是一门讲究虚实的艺术,该虚的地方虚,该实的地方才能实,盲目地追求高冗余度,将所有的地方都做实,即如《孙子兵法》所言,“无所不备,则无所不寡”.以上仅为个人观点,欢迎讨论.。
浅谈结构设计——关于结构嵌固端结构设计是建筑工程中非常重要的一部分,它涉及到建筑物的稳定性、安全性和持续性。
而结构嵌固端则是结构设计中一个重要的概念,它在确保建筑物稳定和安全方面发挥着重要作用。
结构嵌固端是指将建筑结构的一部分嵌固在固体地基或其他结构中,以支撑和稳定整个建筑物。
它通常位于建筑物底部或其他需要加强的部位,以确保建筑物能够承受外部荷载和自重,并保持结构的完整性。
结构嵌固端的设计需要考虑多个因素。
首先,设计师需要了解建筑物所处环境的地质和地质条件。
这将有助于确定结构嵌固端的适当深度和宽度,以确保嵌固端可以牢固地固定在地基中。
其次,设计师还需要考虑结构嵌固端的形状和尺寸。
结构嵌固端的形状可以是尺寸较小的L形或U形,也可以是尺寸较大的梁形或盘形。
这取决于建筑物的大小和所需支持的荷载。
此外,尺寸的选择也需要考虑嵌固端与周围土壤的相互作用,以确保结构的稳定和安全。
在结构嵌固端的设计中,还需要考虑材料的选择。
嵌固端通常由钢筋混凝土或其他高强度材料制成,以提供足够的强度和刚度,以抗拒外部荷载和变形。
此外,还需要适当的制造和安装过程,以确保嵌固端与其他结构组件之间形成良好的连接。
结构嵌固端的设计还需要考虑施工的可行性和成本。
建筑工程中的每个设计决策都需要在技术和经济条件之间取得平衡。
设计师需要权衡不同的设计方案,以找到最佳解决方案。
这可能涉及到使用不同的结构材料或采用不同的施工技术。
除了设计,结构嵌固端的维护和检测也是非常重要的。
定期检查结构嵌固端的状况,并及时修复和维护它们,可以确保建筑物的稳定性和安全性。
这需要结构工程师和建筑业主密切合作,共同确保结构嵌固端的良好工作状态。
总之,结构嵌固端在建筑结构设计中起着重要的作用。
它们的设计需要考虑多个因素,包括地质条件、形状和尺寸、材料选择、施工可行性和成本等。
通过合理的设计和良好的维护,结构嵌固端可以确保建筑物的稳定性和安全性,从而为人们提供一个稳固可靠的居住和工作环境。
22g 嵌固部位
摘要:
一、引言
二、22g 嵌固部位的定义和作用
三、22g 嵌固部位在建筑结构中的应用
四、22g 嵌固部位的施工要求和注意事项
五、总结
正文:
一、引言
随着我国建筑行业的迅速发展,建筑物的安全性和稳定性成为越来越多人关注的焦点。
在建筑物的结构设计中,22g 嵌固部位扮演着至关重要的角色。
本文将对22g 嵌固部位进行详细介绍,包括其定义、作用、应用以及施工要求和注意事项。
二、22g 嵌固部位的定义和作用
22g 嵌固部位是指在建筑物结构中,通过钢筋混凝土或其他结构材料将建筑物的基础部分与地基牢固连接的部位。
其主要作用是传递建筑物的荷载,保证建筑物的稳定性和安全性。
三、22g 嵌固部位在建筑结构中的应用
22g 嵌固部位广泛应用于各类建筑结构中,如住宅、商业建筑、桥梁等。
在建筑物的基础设计中,22g 嵌固部位的设置对于提高建筑物的整体性能和抗风抗震能力具有重要意义。
四、22g 嵌固部位的施工要求和注意事项
1.施工前,应对地质条件进行详细勘察,确保地基基础满足设计要求。
2.施工过程中,应严格按照设计图纸和规范要求进行,确保嵌固部位的质量和稳定性。
3.钢筋焊接和混凝土浇筑等施工工序应符合相关标准,保证施工质量。
4.施工完成后,应对嵌固部位进行检查和验收,确保其承载能力和稳定性满足设计要求。
五、总结
22g 嵌固部位作为建筑物结构中的重要组成部分,对于保证建筑物的稳定性和安全性具有重要意义。
浅谈结构嵌固部位
嵌固部位
嵌固部位是剪切型多质点单竖杆葫芦串的根,房屋建筑以嵌固部位为界面
在这个界面以下的部分(基础、地下室)在地震时,随大地一起运动,与大地没有相对运动,或者说与大地的相对运动不会造成该界面以下的基础或地下室产生地震震害;
在这个界面以上的部分房屋在地震时,地震时受大地运动影响,与大地产生剧烈的摇曳,有足以造成地面建筑物震害的相对运动。
正是从这个意义上讲,一个建筑物(或一个变形单元)只有一处这样的界面。
浅谈建筑结构的嵌固部位
摘要:建筑结构设计中,正确选取上部结构的嵌固部位是非常重要的环节,对
于确定建筑结构的高度、抗震等级、基础埋深等参数具有决定性的意义。
关键词:嵌固部位;山区建筑;实现嵌固
一、建筑结构嵌固部位的定义
建筑结构的嵌固部位,顾名思义就是上下两部分结构,通过一定的连接方式
结合成一体,让它们之间没有相对位移和转动,这个连接部位,就被称为上部结
构的“嵌固部位”。
二、确定嵌固部位的重要意义
建筑结构设计中,正确选取上部结构的嵌固部位非常重要,对于确定建筑结
构的高度、抗震等级、基础埋深等参数具有决定性的意义,关系到整个结构体系
的合理性、结构受力分析的正确性、构件计算结果的准确性、结构设计的安全性
和整体结构的经济性,是结构设计的关键起点。
三、嵌固部位的确定及条件
上部结构的嵌固部位,一般选距离地面最近的那层板(±0.000标高板),这
是最合理、最经济的选择。
该板对上部结构的约束刚度,主要来自于自身的侧向
刚度和建筑物地下室周边有效填土的约束刚度(地下室外墙的侧限),能够很好
的约束上部结构的相对位移和转动,实现对上部结构的嵌固。
规范规定,嵌固部位结构的等效侧向刚度比不宜小于2。
计算方法参照采用《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)》附录E公式E.0.1进行计算,此
时应合理选取上部结构的相关范围,一般取上部结构范围外扩不超过三跨的地下
室范围。
四、地下室顶板作为嵌固部位的技术要求
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,必须具有足够大的刚度,确保有效
传递基底剪力。
根据《建筑抗震设计规范(GB50011-2011)(2016年版)》第
6.1.14条规定: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;楼板厚度不宜小于180mm,应采用双层双向配筋,每层每个方向配筋率不小于0.25%。
2、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。
3、地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点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。
五、特殊情况下嵌固部位的确定
1、不设地下室时
一般出现这种情况的是多层建筑,拟建场地岩石出露、开挖成本太高时,或
是不需要地下室功能时,常常不设置地下室。
要特别注意下述情形:
1)为满足埋深要求,桩基础或扩展基础顶面下埋,基础梁设置在地面标高处。
这种在基础顶面不设置双向基础梁的情况下,基础顶面无法满足嵌固抗弯和抗剪
承载力等要求,如果不采取相关措施,是无法实现有效嵌固的,此时假定基础顶
面嵌固的计算简图不成立。
处理方法有以下两种:①在基础顶面设置双向刚度较大的基础梁,将原地面标高处的基础梁取消,此时,上部结构的嵌固部位为基础
顶面,但要注意首层层高要从基础顶面起算;②在基础顶面设置双向的基础梁,将原地面标高处的基础梁取消,同时在地面标高处设置刚性地面此时刚性地面为
上部结构的嵌固部位,首层层高从此标高起算即可。
2)采用柱下扩展基础时,为确保嵌固部位实际有效,保证嵌固部位抗弯和抗剪能力、抗滑移和抗倾覆的稳定性,《结构设计统一技术措施(2018)》规定:“扩展基础的长和宽均不应小于地面以上首层柱直径(或柱边长)的4倍,配筋
应满足嵌固部位受力要求”。
2、嵌固部位的等效侧向刚度不能满足规范要求,地下室顶板不能作为上部结构的嵌固部位时,应计算地下二层与上部结构首层的侧向刚度比,满足相应的侧
向刚度比要求,地下二层仍不能满足时,继续向下验算以下各层的侧向刚度比
(始终是与首层相比),最终确定嵌固部位。
嵌固部位向下延伸只是一种计算处理措施,上部结构的嵌固部位实际上变成
了包含从地下室顶板到向下延伸的嵌固部位在内的一个嵌固区域。
在构件计算过
程中,还应同时考虑地下室顶板的实际嵌固作用,按地下室顶板嵌固和向下延伸
的嵌固端分别计算,进行包络设计。
约束边缘构件应延伸至嵌固端,地下室顶板
及其向下延伸的嵌固部位楼层,均应满足嵌固端楼层的构造要求。
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,是最经济的情况,嵌固部位向下延伸
越多,结构需要加强构造措施的范围越大(从地下室顶板到向下延伸的嵌固部位),建设成本也就越高。
此时,地下室顶板虽然不作为嵌固部位,但考虑到实
际嵌固作用及外侧回填土的作用,也需要加强构造,一般地下室顶板板厚不小于150。
也有例外情况,《结构设计统一技术措施(2018)》规定:“当多层建筑地下
一层对上部结构首层的侧向刚度比不满足2且不小于1.5时,地下室顶板仍可作
为上部结构的嵌固部位,同时应对回填土的施工质量提出更高的要求。
”
3、地下室周边填埋深度高差较大时
在山区,由于建筑场地地形高差,经常出现地下室某一边填土很少,甚至负
一层完全露在外部的情况。
这种情况下若不能将地下室顶板作为嵌固部位,对项
目有如下影响:(1)影响地下室的使用。
如果是多栋建筑共用地下室,顶板不
能实现嵌固的话,需要在地下室顶板设置很多道变形缝,变形缝的防水处理难度大,且影响地下室空间外观,同时占用地下室的空间,影响功能分割;(2)增
加工程造价。
上述变形缝位置需要设置双柱,变形缝的处理也增加很大成本。
为了创造条件使地下室顶板符合嵌固部位的要求,通过PKPM软件选取几种
工况:
(1)计算地下室顶板作为嵌固部位的正常情况(假定周边回填土对称,且满足侧限要求);
(2)将负一层不定义为地下室,主楼位于地下室中部;
(3)在(2)模型中地下室比主楼柱扩出去一跨;
(4)将负一层不定义为地下室,主楼边柱与地下室外墙平齐;
(5)在(2)模型中侧墙上将有填土的三边附加土压力(考虑填土及地面荷
载);
(6)将负一层不定义为地下室,将(1)计算的首层柱底剪力施加到地下室
顶板层柱上。
将上述6种情况进行建模计算,(2)~(6)将板定义为弹性板,结果如下:(1)在(2)工况下,地下室顶板与首层的侧向刚度比大于2,抗倾覆指标
Mr/Mov比(1)工况减小约8%,最大位移增加了约10%,最大层间位移角增加
约10%,梁、柱、墙计算结果差别很小;
(2)在(3)工况下,所有指标与(2)工况差别很小;
(3)在(4)工况下,最大位移比较(3)增加了约10%,嵌固刚度比减小约10%,抗倾覆指标Mr/Mov比(3)工况减小约60%,梁、柱、墙计算结果差别很
小(约2%);
(4)在(5)工况下,负一层柱配筋比较(1)增加约15%,其他指标差别不
明显。
从上述结果可以看出,地下室顶板与首层的侧向刚度比大于2,满足规范的
要求,但是由于一边土没有提供侧限,相关范围内的柱应加强截面和配筋,若主
楼与地下室一侧平齐时,需要采取一定的抗倾覆措施。
同时为了保证水平力的有
效传递,将地下室顶板按照比嵌固部位更严格的要求进行设计,是可以实现嵌固的。
此时,地下室顶板可以作为上部结构的嵌固部位。
结语
随着国家经济水平的快速增长,高层建筑的应用更加普遍,发展更为多样化,高度更高、地下室层数更多、造型更奇特、功能更融合,为确保建筑物的安全,
更好的实现建筑功能,为城市增添更多的风景,在结构设计时必须要准确定义上
部结构的嵌固部位。
参考文献:
[1]《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)
[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)
[3]《结构设计统一技术措施2018》。