高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端位置的確定對計算結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性有很大的影響，正確選取結(jié)構(gòu)嵌固端，不僅對結(jié)構(gòu)的位移角、基底剪力等結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)有影響，還可以影響到結(jié)構(gòu)的位移比、剛度比等樓層局部指標(biāo)和內(nèi)力分布、鋼筋等。本文將為您介紹規(guī)范對嵌固端的計算和相關(guān)構(gòu)造要求，闡述地下室頂板嵌固條件及不嵌固下移規(guī)范的處理方式，并結(jié)合PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件相關(guān)的處理方式，加深您對于結(jié)構(gòu)嵌固問題的理解和對實際工程問題的應(yīng)對能力。
建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置，而嵌固端的選取按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱“高規(guī)”）和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB5011-2010（以下簡稱“抗規(guī)”）都要滿足一定的條件，比如在地下室頂板嵌固需要滿足相關(guān)范圍內(nèi)地下一層構(gòu)件剪切剛度與上層構(gòu)件剪切剛度比大于2，同時地下室頂板還需滿足一定的構(gòu)造要求，如果地下室頂板達(dá)不到嵌固條件，嵌固端下移，下移之后的嵌固端位置一般為地下室底板。實際工程中也由于各種特殊的情況，比如錯層、夾層、坡地建筑、大底盤多塔結(jié)構(gòu)等導(dǎo)致嵌固部位不太好確定，當(dāng)然嵌固部位的確定也與是否有地下室、地下室層數(shù)的多少及基礎(chǔ)形式都均有關(guān)系。不同的嵌固端位置會影響結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件內(nèi)力的調(diào)整、底部加強(qiáng)區(qū)的高度、梁柱構(gòu)件配筋放大的處理等，對于經(jīng)濟(jì)性會產(chǎn)生一定的影響。本文結(jié)合規(guī)范嵌固端相關(guān)要求，對當(dāng)前設(shè)計中存在的一些問題進(jìn)一步分析，加深設(shè)計師對于結(jié)構(gòu)嵌固相關(guān)問題的理解及對提高設(shè)計師對實際工程問題的處理能力。
對規(guī)范嵌固端的理解
嵌固端包含兩個層次的含義：1）計算嵌固端（計算模型的嵌固端或力學(xué)嵌固端，可理解為剛度嵌固端，簡單理解被固定的位置）；2）設(shè)計嵌固端（預(yù)期塑性鉸出現(xiàn)的部位或者強(qiáng)度嵌固端）。實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中，若不存在地下室，結(jié)構(gòu)的嵌固端就是結(jié)構(gòu)最底部，該部位是屬于計算嵌固端，構(gòu)件最底部不發(fā)生任何的平動和轉(zhuǎn)動變形；若存在地下室，結(jié)構(gòu)的計算嵌固端應(yīng)該屬于地下室的底板，但從規(guī)范精神出發(fā)，由于地下室土體約束作用的不確定性及線性地震加速度反應(yīng)譜曲線屬于地面反應(yīng)譜等原因，為了在計算中得到明確的計算模型，規(guī)范認(rèn)為地下室頂板構(gòu)造滿足一定的條件、地下一層相關(guān)范圍構(gòu)件剪切剛度與地上一層剪切剛度比大于2時，上部結(jié)構(gòu)剪力可以可靠傳遞給地下室，地下室由于剛度大，且有土體約束，將產(chǎn)生較小的變形，仍應(yīng)將地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的嵌固端，此時的嵌固端可以理解為設(shè)計嵌固端，該位置也是在結(jié)構(gòu)設(shè)計中預(yù)期出現(xiàn)塑性鉸的部位。
不帶地下室的結(jié)構(gòu)，地震作用下結(jié)構(gòu)塑性鉸一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)最底部；對于帶地下室的結(jié)構(gòu)，由于地下室土體的約束作用，導(dǎo)致地下室頂板下層產(chǎn)生剛度突變，地震作用下可能使高層建筑的塑性鉸由基礎(chǔ)頂部轉(zhuǎn)移到地下室頂板部以上。震害表明，在地震作用下，一般塑性鉸出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)正負(fù)0處，但塑性鉸也有向地下一層延伸的情況，基本未發(fā)現(xiàn)地下室底板出現(xiàn)塑性鉸的情況。規(guī)范中為滿足地下室頂板嵌固，保證塑性鉸更加可靠的出現(xiàn)在地下室頂板以上部位，且保證塑性鉸不要下移，對地下室結(jié)構(gòu)的剛度和承載力提出了適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施，通過這樣的調(diào)整，迫使塑性鉸在預(yù)期的部位出現(xiàn)。
規(guī)范中的嵌固端，涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計中的強(qiáng)度、剛度及延性，其重點是得到較為準(zhǔn)確的計算模型及保證抗震作用下的延性。通過確定嵌固端，得到清晰準(zhǔn)確的計算模型，進(jìn)行內(nèi)力分析、配筋設(shè)計及規(guī)范指標(biāo)判定。
嵌固端位置的確定
1.不帶地下室結(jié)構(gòu)嵌固端位置的確定
按照上述分析，對不帶地下室的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)嵌固端位置是結(jié)構(gòu)最底部，在進(jìn)行內(nèi)力分析與配筋設(shè)計時，結(jié)構(gòu)最底部既是力學(xué)意義的嵌固端也是設(shè)計意義的嵌固端，底部節(jié)點既不發(fā)生平動也不發(fā)生轉(zhuǎn)動變形。
2.帶地下室結(jié)構(gòu)嵌固端位置的確定
對于帶地下室的結(jié)構(gòu)，按照規(guī)范要求，應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)與地下室“相關(guān)部位”（地上結(jié)構(gòu)外擴(kuò)不超過三跨的地下室范圍）構(gòu)件一起進(jìn)行整體分析，按照高規(guī)附錄E.0.1進(jìn)行剪切剛度比的計算，如果地下一層“相關(guān)部位”構(gòu)件剪切剛度與上層剪切剛度比大于2，地下室頂板可以作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。
如果地下一層“相關(guān)部位”構(gòu)件剪切剛度與上層剪切剛度比不大于2時，地下室頂板無法作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位，嵌固端下移，移動的嵌固端位置應(yīng)該為地下室底板，此時規(guī)范設(shè)計嵌固端也就是計算嵌固端，不應(yīng)將中間某層設(shè)置為嵌固端所在的樓層。是否能在地下室中間某樓層嵌固，規(guī)范并沒有給出相關(guān)的計算條件，不能直接按照下層比上層剪切剛度比大于2去判定嵌固，還需要考慮下層為地下室這一容易被設(shè)計師所忽略的隱含重要信息，正如上部結(jié)構(gòu)計算中不能認(rèn)為某一層與上層剛度比大于2，就將該層位置作為嵌固一個道理。規(guī)范沒有表明在地下室中間樓層位置嵌固的條件，不能盲目擴(kuò)大剪切剛度2倍的使用范圍。因此，如果地下室頂板不能作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，應(yīng)將嵌固端移至結(jié)構(gòu)的最底部，即地下室底板。
頂板嵌固相關(guān)問題
1.上部結(jié)構(gòu)的配筋及指標(biāo)控制
由于土體約束的不確定性，應(yīng)盡量通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，滿足地下室頂板嵌固的剪切剛度比要求，保證地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。當(dāng)?shù)叵率翼敯鍨樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時，應(yīng)按取消掉地下室進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析、配筋設(shè)計及規(guī)范相關(guān)控制指標(biāo)的判定。地下室部分不進(jìn)行地震作用的分析，上部結(jié)構(gòu)計算的剪力即基底剪力通過地下室的頂板直接傳遞給地下室，在地下土體約束作用下，上部地震作用僅僅傳給地下一層，不再向下傳遞。諸如，剛度比、剛重比、剪重比、周期比、位移比及層間位移角指標(biāo)，也應(yīng)該是在取消掉地下室的模型上計算得到的，并與規(guī)范限值進(jìn)行比較。
2.地下室地震作用分析
按照高規(guī)3.9.5條的相關(guān)要求，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時，規(guī)范要求地震作用下結(jié)構(gòu)的屈服部位發(fā)生在地上樓層，同時將影響地下一層，地面以下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)由于土體作用逐漸減小，規(guī)定地下一層抗震等級不降低，地下一層以下不要求計算地震作用，其抗震構(gòu)造措施抗震等級逐層降低。規(guī)范認(rèn)為當(dāng)?shù)叵率翼敯迩豆桃院�，按正�?fù)0以上結(jié)構(gòu)計算的地震剪力，通過滿足加強(qiáng)措施的地下室頂板傳遞給全部地下室，并主要由地下一層構(gòu)件承擔(dān)。
3.地下室土體約束的考慮
用于判斷地下室頂板是否嵌固的剪切剛度與土體約束無關(guān)，但土體約束影響結(jié)構(gòu)整體計算的剛度及內(nèi)力，進(jìn)而影響配筋。地下室層土體約束大小規(guī)范并沒有給出具體值，當(dāng)前設(shè)計一般都按照彈簧方式模擬土體作用，在SATWE軟件中可以通過填寫定義地下室，并填寫“X、Y方向土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值”來反映土體的這種約束作用。m值按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008（以下簡稱“樁基規(guī)范”）中表5.7.5的灌注樁對應(yīng)的地基土類型去確定，m值越大，對應(yīng)的土體對結(jié)構(gòu)整體的約束作用越強(qiáng)。如果m值填寫為負(fù)值，比如三層地下室填寫m=-3，代表地下兩層在X、Y兩個水平方向?qū)崿F(xiàn)完全的嵌固，地下室不產(chǎn)生水平位移，但土體不會約束轉(zhuǎn)動方向位移，地下室會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)角變形。
4.地下室構(gòu)件配筋的加強(qiáng)措施
對地下室頂板嵌固的結(jié)構(gòu)，為保證塑性鉸不要出現(xiàn)在地下室，而出現(xiàn)在地上樓層，規(guī)范要求地下室結(jié)構(gòu)的剛度和承載力做適當(dāng)加強(qiáng)。地下室頂板滿足梁板體系、最小板厚180、混凝土標(biāo)號大于C30、最小配筋率0.25%等構(gòu)造要求；地下一層梁、柱、墻等構(gòu)件抗彎承載力做了提高，要求嵌固端下一層柱構(gòu)件配筋單側(cè)配筋是上層柱單側(cè)配筋的1.1倍，梁構(gòu)件支座部位按組合彎矩乘以1.3進(jìn)行配筋，墻體邊緣構(gòu)件要求本來可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的，但要求縱筋面積不小于上層約束邊緣構(gòu)件縱筋面積。同時地下室構(gòu)件配筋還要滿足計算要求。
頂板不嵌固相關(guān)問題
1.地下室頂板不嵌固的內(nèi)力分析與配筋設(shè)計
抗規(guī)6.1.10.3強(qiáng)調(diào)了當(dāng)結(jié)構(gòu)計算嵌固端位于地下一層的底板或以下時，底部加強(qiáng)部位宜向下延伸到計算嵌固端。當(dāng)?shù)叵率翼敯鍩o法作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，規(guī)范要求嵌固端下移，此時一般設(shè)計師會直接將地下室和上部結(jié)構(gòu)一起建模計算，按照樁基規(guī)范填寫X、Y方向土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值，完成上部與地下室的配筋。在配筋設(shè)計階段嵌固端所在的層號對配筋處理有較大影響。
如果是一層地下室，嵌固端填寫1與2計算內(nèi)力及配筋結(jié)果完全一樣，導(dǎo)致很多設(shè)計師不用為了滿足頂板嵌固而加大地下室墻柱構(gòu)件的截面，直接將嵌固端放在地下室底板。對一層地下室結(jié)構(gòu)，嵌固端位置不同，雖然計算結(jié)果完全一致，但不符合規(guī)范精神，應(yīng)盡量通過加大地下室相關(guān)范圍構(gòu)件截面尺寸，做到在地下室頂板嵌固。
帶多層地下室結(jié)構(gòu)，假如有4層，頂板若不嵌固，設(shè)計師會將嵌固端下移到地下一層底板作為嵌固端，此時，地下一層底板能否作為嵌固端，需要根據(jù)剪切剛度比去判斷，部分設(shè)計師以地下二層剪切剛度與地下一層剪切剛度比是否大于2來判斷是否嵌固，也有部分設(shè)計師以地下二層與地上一層剪切剛度比是否大于2判斷是否嵌固。這樣就有“嵌固端所在層號”為地下室中間某層，2或3或4等多種情況，按照規(guī)范若頂板不嵌固，應(yīng)該只有嵌固端所在層號為1這種情況。在SATWE計算中如果將地下室與上部結(jié)構(gòu)一起計算，填寫嵌固端所在層號為3，內(nèi)力分析與嵌固端所在層號填寫無關(guān)，配筋設(shè)計時，考慮底部加強(qiáng)區(qū)下延，約束邊緣構(gòu)件延伸到嵌固端層，相應(yīng)樓板、梁及柱對應(yīng)的構(gòu)造及配筋均做加強(qiáng)處理，柱單側(cè)配筋1.1放大一直延伸到嵌固端，梁支座彎矩1.3放大不僅放大地下一層位置的，也放大嵌固端所在層號下一層的。當(dāng)然對于地上結(jié)構(gòu)配筋很多設(shè)計師由于把握不準(zhǔn)確土約束大小，而采取了按照帶地下室模型整體計算與不帶地下室模型計算，對上部配筋包絡(luò)設(shè)計。
2.地下室頂板不嵌固的結(jié)構(gòu)指標(biāo)控制
由于土體約束的不確定性，雖然可以按照樁基規(guī)范表5.7.5去填寫，但這是一個范圍，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時，設(shè)計師對相同的土體約束情況可能賦予不同的m值，這樣會導(dǎo)致計算模型由于不同的剛度而引起各項指標(biāo)可能有差別。設(shè)計中關(guān)注的結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)位移角、基底剪力、剛重比與結(jié)構(gòu)樓層指標(biāo)層剛度比、位移比、剪重比等這些指標(biāo)就很難把握。部分設(shè)計師可能認(rèn)為考慮地下室土體約束情況，計算的各項指標(biāo)更準(zhǔn)確，但由于土體約束的不準(zhǔn)確，此結(jié)果與規(guī)范限值控制需要的計算模型結(jié)果是不對等的。因此，即使地下室頂板不嵌固，在進(jìn)行這類結(jié)構(gòu)指標(biāo)控制的時候，建議還是按照取消掉地下室的模型進(jìn)行控制。
與嵌固端相關(guān)細(xì)部問題
1.底部加強(qiáng)區(qū)的確定及軟件處理
抗規(guī)6.1.10、高規(guī)7.1.4及對應(yīng)條文說明對結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)區(qū)的確定綜合可概括如下。如果是地下室頂板嵌固，底部加強(qiáng)區(qū)為：max（H/10，頂板算起底部兩層，有裙房層數(shù)時裙房層數(shù)加1，有轉(zhuǎn)換層層數(shù)時轉(zhuǎn)換層層數(shù)加2）；如果是地下室頂板不嵌固，嵌固端下移，底部加強(qiáng)區(qū)下延，此時的H始終從地下室頂板算起。
軟件在處理規(guī)范這條時不完全與規(guī)范一致，對于H的取值，如果頂板嵌固，從正負(fù)0算起，如果嵌固端下移，H高度跟著下延。同時由于規(guī)范要求嵌固端下一層構(gòu)造邊緣構(gòu)件縱筋大于上層約束邊緣構(gòu)件縱筋，軟件對于底部加強(qiáng)區(qū)按照上述方式確定以后還下延一層。當(dāng)然對于底部加強(qiáng)區(qū)高度也允許設(shè)計師進(jìn)行任意樓層指定干預(yù)，如圖1所示。
圖1 底部加強(qiáng)區(qū)人工干預(yù)圖
2.地下室頂板嵌固剛度比的判斷及軟件處理
地下室頂板是否嵌固時，需判斷地下一層“相關(guān)范圍”內(nèi)樓層剪切剛度與上層的剪切剛度比，按照抗規(guī)6.1.14.2、高規(guī)5.3.7及高規(guī)附錄E.0.1可知，該剪切剛度比僅與層高、豎向構(gòu)件截面尺寸有關(guān)，與土體約束無關(guān)。
在使用SATWE軟件進(jìn)行該項判斷時，需要帶地下室模型做整體分析，m值默認(rèn)即可，因為此值不影響剪切剛度比的計算。程序在計算剪切剛度比的時候采用的是本層剛度與下一層的剛度比，因此，如果查看地下室頂板能否嵌固，帶著地下室計算，查看正負(fù)0 層剪切剛度比RATX與RATY兩值是否小于0.5來判定。
3.嵌固端抗震等級確定及軟件處理
按照抗規(guī)6.1.3及高規(guī)3.9.5，地下室頂板嵌固以后，地下一層相關(guān)范圍內(nèi)抗震等級同上部結(jié)構(gòu)。地下一層及以下抗震構(gòu)造措施抗震等級逐層降低，但不應(yīng)低于四級，地下室超出上部主樓相關(guān)范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級；頂板嵌固以后，地震剪力從上部僅傳給地下一層，不再向下傳遞，實際上是抗震構(gòu)造措施抗震等級為三級或四級。
在SATWE軟件中默認(rèn)地下室構(gòu)件抗震等級同上部結(jié)構(gòu)的抗震等級，對嵌固端以下抗震構(gòu)造措施抗震等級可逐層降低，如圖2所示。在實際設(shè)計中對于地下一層及以下需要手工修改抗震等級及抗震構(gòu)造措施的抗震等級，如圖3所示。
圖2 抗震構(gòu)造措施抗震等級逐層降低選項圖
圖3 抗震等級及抗震構(gòu)造措施抗震等級修改圖
4.嵌固端相關(guān)結(jié)構(gòu)底部薄弱層判斷及軟件處理
高規(guī)3.5.2對底部嵌固層是否是薄弱層提出了較高的要求，由于底部嵌固層層間位移角結(jié)果較小，規(guī)范對其與上一層側(cè)向剛度比做了150%的要求。此處側(cè)向剛度比指的是層剪力與層間位移的比值，如果有土體作用，該比值與土體約束有關(guān)。設(shè)計中需正確的處理結(jié)構(gòu)模型，正確進(jìn)行首層剛度比的計算，并進(jìn)行首層是否是薄弱層的判定。
SATWE軟件中為了正確的去判斷首層是否是薄弱層，需要取消掉地下室去計算首層與上層的剛度比。程序?qū)τ诟咭?guī)3.5.2的執(zhí)行僅僅針對結(jié)構(gòu)建模計算的首層執(zhí)行剛度比150%的較高要求。需要注意的是，如果帶地下室計算，程序僅對結(jié)構(gòu)地下室最底部按照150%控制剛度比，對正負(fù)0這一層并不會執(zhí)行規(guī)范的這條要求。直接查看3.1.6版本軟件輸出的首層的RATX2與RATY2，查看這兩個值是否大于1.5進(jìn)行薄弱層的判斷（注意：2.2及以前版本這個剛度比已經(jīng)考慮1.5的值，直接與1比較即可）。
5.嵌固端相關(guān)底層剪力及傾覆力矩計算及軟件處理
高規(guī)4.3.12與抗規(guī)5.2.5對結(jié)構(gòu)的底部最小剪力均提出了要求，要進(jìn)行規(guī)范這項最小剪重比的判斷，需要準(zhǔn)確計算結(jié)構(gòu)底部剪力。抗規(guī)和高規(guī)中要求通過計算的框架柱所占的傾覆力矩的比例確定相應(yīng)的框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，傾覆力矩的計算是指嵌固端所在層即正負(fù)0處的計算結(jié)果。
SATWE軟件為了準(zhǔn)確的考慮上部結(jié)構(gòu)的剪力及傾覆力矩，在上部結(jié)構(gòu)和地下室一起共同計算時，考慮地下室回填土的剛度貢獻(xiàn)，但是有效質(zhì)量系數(shù)的計算程序是不考慮地下室的，僅僅按照上部結(jié)構(gòu)去統(tǒng)計有效質(zhì)量系數(shù)。按照滿足上部有效質(zhì)量系數(shù)90%下計算的地下室頂板處的基底剪力進(jìn)行最小剪重比調(diào)整及傾覆力矩的計算，底層傾覆力矩是嵌固端所在層的傾覆力矩。
6.嵌固端相關(guān)轉(zhuǎn)換柱的彎矩放大
高規(guī)10.2.11中要求對于一、二級轉(zhuǎn)換柱的頂上端和下端彎矩組合值分部乘以放大系數(shù)1.5,1.3。設(shè)計師需要注意，按照規(guī)范體系，轉(zhuǎn)換柱這條的放大需要正確理解嵌固端情況下執(zhí)行，正確定義轉(zhuǎn)換柱。
在SATWE程序中需要正確定義轉(zhuǎn)換柱，程序才可以按照規(guī)范要求正確放大其頂部和底部，需要設(shè)計師注意的是，如果帶地下室計算，轉(zhuǎn)換柱底部定義到正負(fù)0 層即可，不要延伸到地下室，否則規(guī)范要求的放大沒有正確執(zhí)行。如果不帶地下室，就應(yīng)該定義轉(zhuǎn)換柱從正負(fù)0到轉(zhuǎn)換柱頂。
7.嵌固端相關(guān)剪力墻軸壓比、邊緣構(gòu)件判斷及軟件處理
設(shè)計師在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)不帶地下室計算的剪力墻軸壓比基本符合從底到頂軸壓比逐漸減小，但是帶地下室以后，導(dǎo)致剪力墻軸壓比分布與概念判斷不太相符，這主要是由于地下室土體約束引起的，土體約束導(dǎo)致地下首層剛度突變，剪力墻分擔(dān)的恒活荷載也變化，進(jìn)而引起軸壓比在正負(fù)0處也會發(fā)生突變。對于剪力墻軸壓比計算是采用重力荷載代表值作用下的軸力，恒活作用下的軸力與結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)，與土體約束有關(guān)。
SATWE軟件中，程序僅判斷嵌固端所在樓層的剪力墻軸壓比是否滿足可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的條件。如果帶地下室計算，即使嵌固端以上樓層軸壓比大于表7.2.14的限值，嵌固層軸壓比小于表7.2.14要求，程序仍然會一律設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。在軟件中參數(shù)設(shè)置如圖4所示。
圖4 按抗規(guī)6.4.5是否設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件
8.嵌固端相關(guān)強(qiáng)柱根調(diào)整及軟件處理
為了提高結(jié)構(gòu)安全度，高規(guī)6.2.2要求對于底層柱彎矩進(jìn)行放大（強(qiáng)柱根調(diào)整），以加強(qiáng)底層柱下端的實際受彎承載力，推遲塑性鉸的出現(xiàn)。此處底層柱彎矩方法系數(shù)應(yīng)該僅僅對結(jié)構(gòu)正負(fù)0的底層柱進(jìn)行放大即可。
SATWE軟件對地上一層、嵌固端和地下室底層的柱底彎矩都做了調(diào)整。如果建模計算中地下室參與結(jié)構(gòu)整體分析，不論地下室頂板是否達(dá)到嵌固要求與否，地上一層天然存在一個或強(qiáng)或弱的被嵌固效果。地震災(zāi)害分析報告中絕大多數(shù)工程的地上一層都屬于結(jié)構(gòu)的最薄弱部位，極少見到地下室結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞的。為確保工程安全，軟件按此進(jìn)行控制雖然是保守的，但是必要的。
9.嵌固端相關(guān)部位梁、柱、墻配筋放大及軟件處理
按照抗規(guī)6.1.14及高規(guī)12.2.1可知，對于地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端時，嵌固端下層的梁端實配抗震受彎承載力大于地上柱下端實配抗震受彎承載力的1.3倍；柱嵌固端下層柱單側(cè)配筋不小于地上一層柱的1.1倍；墻嵌固端下層邊緣構(gòu)件縱筋面積不小于地下一層對應(yīng)墻肢邊緣構(gòu)件的縱筋面積。
SATWE軟件對地下一層即嵌固端下一層柱構(gòu)件配筋單側(cè)配筋取上層柱單側(cè)配筋的1.1倍與自身計算的大值，柱上下截面形式不一致時，程序不會自動做這個1.1放大。地下一層梁支座部位程序按組合后的彎矩乘以1.3進(jìn)行配筋，未完全按照規(guī)范要求進(jìn)行處理，同時這個放大也是有條件的，需要梁的兩端均有豎向構(gòu)件相連，并且梁端上部也需要有柱，同時還要滿足地震作用組合，同時滿足這三個條件，才執(zhí)行端部1.3放大。地下一層墻體邊緣構(gòu)件要求本來可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的，但程序判斷該層為底部加強(qiáng)區(qū)，認(rèn)為屬于約束邊緣構(gòu)件，在滿足自身計算配筋的同時，取縱筋面積不小于上層約束邊緣構(gòu)件縱筋面積，兩者取大。
如果嵌固端不在地下室頂板，則嵌固端下移，如果嵌固端移到結(jié)構(gòu)最底部，比如有四層地下室，則地下四層柱配筋均取地上一層柱單側(cè)配筋1.1倍與計算的大值。對于梁端配筋，不僅地下室頂板梁支座部位按組合后的彎矩乘以1.3進(jìn)行配筋，嵌固端所在層梁端支座也按照組合彎矩乘以1.3進(jìn)行配筋。由于嵌固端下延，地下室均設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，且配筋均取首層約束邊緣構(gòu)件配筋與自身計算配筋的大值。放大處理的理由是，與柱底設(shè)計內(nèi)力的放大原則設(shè)計理念相同，一句話概括為：“地下室頂板處總是按照嵌固端設(shè)計”。
結(jié)束語
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于土體的不確定性，結(jié)合規(guī)范要求，分析了關(guān)于內(nèi)力、配筋及指標(biāo)等各方面的問題，建議結(jié)構(gòu)的嵌固端盡量設(shè)置在地下室頂板，如果無法在頂板滿足下層與上層剪切剛度比不大于2，嵌固端下移至地下室底板。對于土體的約束如果輸入m值，程序可以按照輸入的值，體現(xiàn)土對結(jié)構(gòu)的約束作用。實際設(shè)計中，無論選擇地下室頂板還是結(jié)構(gòu)最部位作為結(jié)構(gòu)嵌固端，程序都通過相應(yīng)的措施對梁、柱、墻及板配筋做了有針對性的加強(qiáng)，確保塑性鉸盡可能出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)正負(fù)0，避免塑性鉸向下延伸。本文同時結(jié)合設(shè)計師常用的SATWE設(shè)計軟件對于嵌固端相關(guān)問題的處理及理解進(jìn)行了詳細(xì)的分析，供設(shè)計師在設(shè)計中參考。
