嵌固部位和地下室顶板

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。

《抗震规范》6.1.14条规定：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应避免在地下室顶板开设大洞口，并应采用现浇梁板结构，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%；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，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍；地上一层的框架结构柱和抗震墙墙底截面的弯矩设计值应符合本章第6.2.3、6.2.6、6.2.7条的规定，位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。

可以看出，《抗震规范》对嵌固部位的条件更为详细，分为两部分：刚度比要求和抗震构造措施要求。

（1）关于刚度比
规范提供了三种楼层刚度比的计算方法，分别是剪切刚度比、剪弯刚度比和地震力与相应的层间位移比。确定地下室嵌固部位计算时，一般建议采用剪切刚度比或地震力与相应的层间位移比的计算方法。

（2）关于抗震构造措施
大约有7个方面的要求，以地下室一层顶板嵌固部位为例：

地下室一层的抗震等级与上部结构相同，地下室一层以下楼层或地下室没有上部结构的部分，抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
地下室顶板与室外地坪的高差宜小于本层层高的1/3。
边柱处设钢筋混凝土抗震墙，无抗震墙或约束不好时，边梁应采取增加箍筋等抗扭措施。
地下室顶板应采用现浇梁板结构，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%。
地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍。值得注意的是，satwe软件没有自动实现本条要求，设计人员可在施工图设计时将钢筋放大系数取为1.1，增加的纵向钢筋不应向上延伸，可锚固在地下室顶板框架梁内。
地下室顶板的框架梁应有足够的抗弯刚度，地下室顶板的梁柱节点左右截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际承载力之和。本条satwe软件自动实现。
带地下室的剪力墙结构，其底部加强区的上限高度，程序自动扣除地下室的层数和高度；加强区下限高度通常从地下室一层起算，地下室一层以下可以不加强。


3、地下室嵌固部位的设计步骤

以无人防要求的地下室为例：

第一步：进行方案设计。将地下室欲设置为嵌固部位的楼层（通常为地下室首层），按规定要求进行方案设计，并对相关构件采取加强措施。

第二步：计算层间侧向刚度比，将上部结构与地下室作为一个整体考虑，嵌固部位可预定在基础地板处！

如采用地震剪力与地震层间位移比的刚度比计算方法，应将 <地下室层数> 设为“0”或将 <回填土对地下室约束作用的相对（弹簧）刚度比> 设为“0”，即在计算层间刚度比时不考虑回填土的影响。

如采用剪切刚度比的计算方法，可以将以上两个参数按实际情况输入，进行第一次试算。

考察计算结果，如果地下室首层的侧向刚度＞其上一层侧向刚度的2倍，可将地下室顶板作为嵌固部位；如没有大于2倍，可增加该地下室的侧向刚度重新计算，或者将主体结构的嵌固端下移到符合要求的部位。

第三步：设定回填土约束刚度比，按工程实际情况设定地下室层数。

如果地下室满足嵌固条件，将 <回填土对地下室约束作用的相对（弹簧）刚度比> 设为负数m，表示地下室下部有m层无水平位移，按嵌固水平位移法进行后续计算。

如果地下室各层都不满足嵌固条件，一般应将嵌固部位设定在基础底板处，并根据回填土的约束情况输入1～5之间的正数，按弹簧刚度法进行后续计算。