本文選自國家級期刊《房地產(chǎn)導(dǎo)刊》，《房地產(chǎn)導(dǎo)刊》由廣州市房地產(chǎn)協(xié)會(huì)主管，中國市長協(xié)會(huì)；中國房地產(chǎn)協(xié)會(huì)；廣州市房地產(chǎn)協(xié)會(huì)；廣州招商服務(wù)推廣中心主辦。國內(nèi)刊號：CN44-1486/F；國際刊號：ISSN1009-4563。《房地產(chǎn)導(dǎo)刊》北京版是一本主流產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)雜志，保持客觀、獨(dú)立立場；具有權(quán)威性、主流性、跨地域性、建設(shè)性，讀者群定位于房地產(chǎn)商、專家學(xué)者、政府官員、社會(huì)名流等高端讀者。

　　摘要：高層建筑具有節(jié)省空間以及地理區(qū)域的巨大優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注，但是在高層建筑工程建設(shè)中，高層建筑上部分承載了比較大的負(fù)荷，地基埋置深度也比較深。高層建筑尤其是抗震設(shè)防的高層建筑，為了減輕地震災(zāi)害的破壞程度、提高地基承載力和結(jié)構(gòu)抗傾覆能力，通常都設(shè)地下室。有地下室的高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算之前必須首先確定地下室頂板是否作為結(jié)構(gòu)嵌固端，正確選取其結(jié)構(gòu)嵌固端，是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算模式中的一個(gè)重要假定，它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性，而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性。

　　本文首先說明了不同類型地下室嵌固端的選取位置，得出頂板最適宜作為嵌固端，然后詳細(xì)分析了頂板作為嵌固端應(yīng)滿足的條件，最后對地下室頂板作為嵌固端設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題進(jìn)行了闡述。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑,地下室頂板,嵌固端,抗震

　　一、針對不同類型的地下室嵌固應(yīng)選取的位置

　　高層建筑結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)必須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)上的簡化處理，其中重要的簡化處理（也即計(jì)算假定）就是結(jié)構(gòu)嵌固端的設(shè)定，此設(shè)定既要反映結(jié)構(gòu)的受力性能又要適應(yīng)所選用的計(jì)算分析軟件的力學(xué)模型。而實(shí)際工程的高層建筑所設(shè)置的地下室卻有各種不同情況：有單層和多層的，有半埋式的和全埋式的，有地下室側(cè)壁和主樓首層投影部位重疊或相距較近的也有相距較遠(yuǎn)的，有地下1層層高與首層層高接近的或相差較大的（后者又分地下1層層高高于或低于首層層高的），也有首層層高遠(yuǎn)大于2層層高的；從地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的功能上分，有支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室側(cè)壁分別設(shè)置的，也有二者合一的，等等。這樣使得高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的選取不可能千篇一律，必須根據(jù)地下室設(shè)置的不同情況選取合適合理的結(jié)構(gòu)嵌固端。

　　作為高層建筑的結(jié)構(gòu)嵌固端，其工作機(jī)理是：嵌固端節(jié)點(diǎn)下的梁柱（板）構(gòu)件是不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的，嵌固端樓層平面內(nèi)更不會(huì)產(chǎn)生水平位移，地震作用下結(jié)構(gòu)的屈服部位將發(fā)生在嵌固端之上樓層，因此實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)嵌固端應(yīng)按地下室設(shè)置的不同情況（包括地下1層、首層及2層的層高因素）給予合理選定。

　　（一）單層半埋式地下室

　　對于單層半埋式地下室，由于周邊填土對地下室缺乏足夠的約束作用，頂板平面理論上會(huì)發(fā)生水平位移，故應(yīng)以地下室底板為結(jié)構(gòu)嵌固端。

　　（二）單層全埋式

　　對于單層全埋式的地下室，如樓層上下剛度比，包括地下1層與首層、首層與2層的剛度比容易做到滿足要求，則可以頂板處為結(jié)構(gòu)嵌固端，否則應(yīng)以地下室底板為結(jié)構(gòu)嵌固端。

　　（三）多層全埋式

　　對于多層全埋式的地下室，尤其基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與側(cè)壁合二而一的，由于周邊土對地下室有足夠的約束作用，如樓層剛度比能滿足規(guī)范要求，通常應(yīng)以頂板處為結(jié)構(gòu)嵌固端。

　　（四）負(fù)1層為半埋式的多層地下室

　　對于多層地下室而其負(fù)1層為半埋式的，由于頂板存在室內(nèi)外高差，主體范圍內(nèi)的頂板平面內(nèi)剛度可能不足或地下室側(cè)壁遠(yuǎn)離主體結(jié)構(gòu)而造成上下層剛度比過小，則必須選取更下一層為結(jié)構(gòu)嵌固端。由于地下1層以下的地下室基本符合作為嵌固端的工作機(jī)理，只要地下1層樓蓋平面內(nèi)剛度滿足作為嵌固端要求，則無須要求地下2層與地下1層的側(cè)向剛度比不小于2。（通常建筑物的地下室2層的層高都不會(huì)高于地下1層的層高，當(dāng)其豎向構(gòu)件截面相同時(shí)，地下2層的側(cè)向剛度不會(huì)低于地下1層）。對于此類工程，增強(qiáng)地下1層水平構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度要比滿足上下剛度比容易得多，且對地下室的使用影響最少，故一般宜選取地下1層樓層為嵌固端。

　　二、地下室頂板作為高層建筑上部結(jié)構(gòu)嵌固端應(yīng)滿足的條件

　　對于多層地下室，由于地下1層以下各層不要求計(jì)算地震作用，整個(gè)地下室更不承受風(fēng)荷載作用，因此多數(shù)高層建筑的結(jié)構(gòu)嵌固端都選取地下室頂板部位。以頂板為結(jié)構(gòu)計(jì)算的嵌固端，對上部結(jié)構(gòu)而言，計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)側(cè)向位移和構(gòu)件內(nèi)力等更能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端有諸多規(guī)定和要求，相反對不以地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端的，幾乎沒有任何一條條文提出具體要求，這從另一側(cè)面說明高層建筑以地下室頂板為結(jié)構(gòu)嵌固端是普遍做法，而且也許是較正確的做法。因此，地下室頂板作為高層建筑上部結(jié)構(gòu)嵌固端應(yīng)滿足以下條件：

　　1、地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大洞，并應(yīng)采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，其樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強(qiáng)度等級不宜小于C30，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率不宜小于0．25％。

　　2、地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積，除滿足計(jì)算要求以外，不應(yīng)小于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍(地下室柱子多出的縱向鋼筋不應(yīng)向上延伸，應(yīng)錨固于地下室頂板的框架梁內(nèi))，地下室剪力墻的配筋不應(yīng)少于地上一層剪力墻的配筋。

　　3、考慮柱在地下一層的下端柱出現(xiàn)塑性鉸而不是梁柱節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的梁出現(xiàn)塑性鉸。通常采用提高地下室頂板梁受彎承載力且增大地下室柱頂?shù)某休d力的方法來考慮柱底的嵌固。

　　4、對于邊柱及角柱，由于只有一面有梁，為滿足該梁端截面實(shí)際彎矩承載力不易小于柱下端實(shí)際承載力的要求，可采用增加梁截面，或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。

　　三、地下室頂板作為嵌固端設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

　　（一）設(shè)計(jì)方法

　　當(dāng)選定地下室頂板為結(jié)構(gòu)嵌固端，由于剛度比要求是決定頂板是否為結(jié)構(gòu)嵌固端的先決條件，為了增強(qiáng)地下1層的側(cè)向剛度從而滿足地下1層與首層的側(cè)向剛度比要求，設(shè)計(jì)中通常采用以下方法：

　　1、當(dāng)?shù)叵率覀?cè)壁與主樓首層投影線較接近時(shí)，可計(jì)入側(cè)壁及其與主樓首層投影面積之間的豎向構(gòu)件剛度；

　　2、將地下1層的墻體加厚，或?qū)⒍嘀珘�連成一片，或另外增添一些墻體。

　　當(dāng)?shù)叵?層層高小于或接近于首層層高時(shí)，上述方法較容易達(dá)到剛度比要求，相反當(dāng)?shù)叵?層層高遠(yuǎn)大于首層層高時(shí)，則不太容易達(dá)到剛度比要求。

　　3、當(dāng)以地下室頂板為結(jié)構(gòu)嵌固端，頂板結(jié)構(gòu)最適宜的結(jié)構(gòu)形式為只設(shè)框架梁（最好為寬扁梁）的等厚平板。一方面符合規(guī)范規(guī)定的需采用梁板結(jié)構(gòu)規(guī)定，另一方面等厚平板的厚度通常不小于180mm，既符合頂板平面內(nèi)有足夠剛度的要求，又能充分發(fā)揮厚板平面外較強(qiáng)承載力作用，施工又方便，且能形成地下1層室內(nèi)較簡潔的空間觀感。

　　4、地下室頂板設(shè)轉(zhuǎn)換層

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常有地下室設(shè)停車場，而必須在頂板上設(shè)轉(zhuǎn)換層。設(shè)轉(zhuǎn)換層的地下室設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問題：

　　（1）考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)為非理想固接，所以對剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)宜取頂板上二層及墻肢總高的1/8的較大值，墻肢總高從地下室底板計(jì)算。若地下室四面有覆土，宜從覆土下面第二層樓板標(biāo)高算起，覆土下面第二層以下剪力墻可按三級或四級構(gòu)造配筋。

　　（2）對頂板上有大開洞時(shí)，由于規(guī)范對洞口大小無量的標(biāo)準(zhǔn)，考慮洞口對層剛度的削弱作用，故應(yīng)根據(jù)計(jì)算決定開洞處是否滿足嵌固要求，并對設(shè)計(jì)做相應(yīng)調(diào)整。

　　（二）抗震設(shè)計(jì)

　　在滿足規(guī)范剛度及抗規(guī)要求時(shí)，可直接按規(guī)范取地下結(jié)構(gòu)抗震等級，在下述幾種情況下，應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整：

　　1、地下室有一側(cè)或二側(cè)開敞

　　在滿足規(guī)范剛度及構(gòu)造要求時(shí)，仍可按嵌固考慮，但由于土的約束作用減小，所以地下各層抗震等級均取與上部結(jié)構(gòu)相同。

　　2、半埋式地下室

　　半埋地下室指覆土深度在地下一層層高一半的位置。在頂板滿足嵌固條件時(shí)，地下一層抗震等級同上部結(jié)構(gòu)，地下二層可比地下一層減一級考慮。

　　3、地下室頂板上無裙房的情況

　　頂板上只有主樓而無裙房時(shí)，主樓范圍內(nèi)的地下1層及主樓投影面積之外1～2跨地下1層，其抗震等級不應(yīng)低于主樓的抗震等級，地下1層以下抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低一級但不應(yīng)低于四級。

　　4、地下室頂板上帶裙房的情況

　　頂板上有與主樓相連的裙房時(shí)，裙房除按本身確定抗震等級外，3～4跨內(nèi)部分的抗震等級不應(yīng)低于主樓抗震等級（如下圖）（當(dāng)裙房采用框架結(jié)構(gòu)而主樓為剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)的裙房的抗震等級可能高于主樓的抗震等級），此時(shí)裙房所對應(yīng)的地下1層3～4跨的抗震等級也應(yīng)與上部裙房相同。

　　地下室抗震等級裙房及地下室抗震等級

　　結(jié)語

　　總體來講，高層建筑上部分所受負(fù)荷較大，基礎(chǔ)設(shè)埋較深，因此地下室的嵌固作用就顯得相當(dāng)重要，對整個(gè)建筑的質(zhì)量以及安全問題有直接影響，所以設(shè)計(jì)好地下室的嵌固結(jié)構(gòu)尤為重要。經(jīng)過綜合比較，地下室的頂板最適宜作為嵌固位置，在地下室頂板作為嵌固端的設(shè)計(jì)時(shí)，要注意其抗震等級的選取，準(zhǔn)確分析嵌固設(shè)計(jì)模型，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終確保設(shè)計(jì)的合理和建筑的質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張濤.高層建筑地下室頂板作為嵌固端的設(shè)計(jì)分析[J].深圳土木與建筑，2008.6.

　　[2]湯凱峰.關(guān)于高層建筑地下室頂板作為嵌固端的探討[J].山西建筑，2007.8.

　　[3]莫世海，全戈，梁灝，孫科章.地下室頂板開洞對超高層建筑嵌固端的影響分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2011.4.

　　[4]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

　　[5]JGJ3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.