關(guān)于超高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端問(wèn)題的探討

邢金瑞

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，為了較大程度的利用有限資源，高層建筑以及超高層建筑的建設(shè)明顯增加。在超高層建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)中，嵌固端位置選取等相關(guān)問(wèn)題作為建設(shè)中的重要工作，不僅對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生著比較大的影響，同時(shí)對(duì)工程造價(jià)等也存在不小的影響。因此，本文根據(jù)相關(guān)體制和章程，結(jié)合超高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)置的多元條件，以陜西咸陽(yáng)某工程為例，對(duì)嵌固端的位置選擇等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力進(jìn)行了探究，從而對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的建設(shè)和設(shè)計(jì)提出相關(guān)建議，最大程度的提高建設(shè)效率和建筑安全。

關(guān)鍵詞：超高層建筑 嵌固端 位置選擇 抗震能力

Abstract：With the continuous development of modern society， the scale of urban construction continues to expand. In order to make greater use of limited resources， the construction of high-rise buildings and super-high-rise buildings has increased significantly. In the construction of super high-rise building structure， the selection of embedded end location and other related issues as an important work in the construction， not only has a greater impact on the construction quality of the building structure， but also has a considerable impact on the cost of the project. Therefore， according to the relevant systems and regulations， combined with the multiple conditions of setting the embedded end of super high-rise building structure， taking a project in Xianyang City， Shanxi Province as an example， this paper analyses the location selection of the embedded end and other related issues， and explores the seismic capacity of the super high-rise building structure， so as to construct and construct its economy. Propose relevant suggestions to maximize construction efficiency and safety .

Key words：Super High-rise Building; Embedded End; Location Selection; Seismic Capacity .

一、陜西咸陽(yáng)某超高層建筑工程概況

本文研究和探析所選擇的工程實(shí)例為陜西咸陽(yáng)某超高層建筑，該工程F1#樓由塔樓及四層商業(yè)裙房組成，塔樓為超高層的辦公樓，四層商業(yè)裙房設(shè)抗震縫并與塔樓斷開。塔樓大屋面建筑高139.15m，幕墻頂高159.15m，地上共有33層，地下共2層，采用的是鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)體系。效果圖及建筑模型如下圖所示：

二、超高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端條件分析

在對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足一定的抗震要求，即超高層建筑基礎(chǔ)和地下建筑結(jié)構(gòu)需要具備一定程度的剛度和承載力，能夠確保上部結(jié)構(gòu)在進(jìn)入非彈性階段的時(shí)候，地下結(jié)構(gòu)能夠基本承受上部結(jié)構(gòu)所傳來(lái)的荷載，并將荷載安全地傳遞到地基上。超高層建筑嵌固端在選擇過(guò)程中需要遵循一定的條件，如下所述。

第一，地下建筑結(jié)構(gòu)的頂板標(biāo)高與室外地坪高度要存在一定高差且不能差距太大，易從整體上影響到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)還要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)于一些極端情況，如半地下室，嵌固端就不能確定在建筑物的首層，要做到具體問(wèn)題具體分析。

第二，針對(duì)地下建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)壁也有一定的要求。首先，地下建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)壁需要有一定側(cè)向剛度，滿足一定埋深要求，從而有效的保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性。其次，地下建筑結(jié)構(gòu)的頂板最好設(shè)計(jì)成梁板體系，同時(shí)還要控制樓板開洞率，確保此樓板不能出現(xiàn)大孔洞，其框架梁抗彎剛度及樓板厚度要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

第三，在對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端進(jìn)行確定時(shí)，還要遵循抗震規(guī)范中的相關(guān)要求，減少安全隱患，提高結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)還需綜合考慮經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。結(jié)合本文所選工程實(shí)例，對(duì)嵌固端位置選取合理性進(jìn)行探討。如結(jié)構(gòu)主樓的嵌固端選擇于基礎(chǔ)頂面，將引起如下問(wèn)題：

1.地下二層梁、柱塔樓及相關(guān)范圍抗震等級(jí)為一級(jí);核心筒抗震等級(jí)為特一級(jí);箍筋及縱筋配筋量大幅增加。

2.鋼骨柱柱腳須采用埋入式柱腳，柱下承臺(tái)厚度須加厚，且施工不便。

3.核心筒約束邊緣構(gòu)件預(yù)埋型鋼須設(shè)置至基礎(chǔ)頂。

4.須核算樁抗剪是否滿足。

5.地下一層、一層板厚均至少為160mm，構(gòu)造配筋率按照0.25%雙層雙向拉通，配筋梁大幅增加[1]。

如調(diào)整地下室部分結(jié)構(gòu)布置，在不影響使用功能的前提下將結(jié)構(gòu)嵌固端選擇于±0.000處，這樣型鋼柱腳不需要埋入基礎(chǔ)，施工更便捷，結(jié)構(gòu)受力更合理、安全，同時(shí)還降低了造價(jià)。 地基壓縮性質(zhì)差距較大，導(dǎo)致水平土層突變位置容易出現(xiàn)嵌固端問(wèn)題，再加上地基軟弱層厚度的變化及施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作不到位等原因，導(dǎo)致地質(zhì)勘察結(jié)果不能全面顯示地基土層情況，這會(huì)增加嵌固端問(wèn)題的出現(xiàn)可能性。 如果在超高層建筑施工工程開展之前，施工團(tuán)隊(duì)沒(méi)有結(jié)合實(shí)際情況和建設(shè)要求設(shè)計(jì)完善的施工方案，或者是在方案設(shè)計(jì)工作中并未將地基處理和道路橋梁施工聯(lián)系到一起，這些均會(huì)對(duì)整體施工質(zhì)量造成影響。由于超高層建筑施工方案設(shè)計(jì)難度較大，如果未能結(jié)合地基特點(diǎn)開展方案設(shè)計(jì)工作，便會(huì)造成施工結(jié)果不符合施工要求的情況，同時(shí)引發(fā)嵌固端問(wèn)題[2]。

三、超高層建筑嵌固端的極限彎曲和最大剪力

在進(jìn)行超高層建筑嵌固端的極限彎曲和最大剪力的設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保嵌固端具有強(qiáng)梁弱柱性，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中確保超高層建筑嵌固端的極限彎曲和最大剪力的設(shè)計(jì)值可以承受極限破壞機(jī)制，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要從承載力和國(guó)家相關(guān)抗震規(guī)范要求的角度出發(fā)，確保地下室的承載力與地面梁的承載力之和大于等于1.3倍的地面柱承載力。為滿足上述要求及經(jīng)濟(jì)性，需綜合考慮鋼筋含量控制指標(biāo)，一般框剪結(jié)構(gòu)地上部分鋼含量指標(biāo)如下：

1、小高層11—12層：鋼筋50—52KG/m2，砼0.35m3/m2。

2、高層17—18層：鋼筋54—60KG/m2，砼0.36m3/m2。

3、高層30層H=94米：鋼筋65—75KG/m2，砼0.42—0.47m3/m2。

為了能夠使剪力墻和框架同步工作，可采用如下措施：

1、帶豎縫剪力墻。豎縫剪力墻在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)移，不再是以墻體的剪切變形為主而是以并列柱的彎曲變形為主，原來(lái)墻面上的斜向裂縫被并列柱下端的水平裂縫所代替。剪力墻的力學(xué)性能由剪切轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢瑥椥詷O限側(cè)移值加大，延性改善，彈塑性耗能增加，避免了普通抗震墻斜裂縫出現(xiàn)后的剛度嚴(yán)重退化的現(xiàn)象。

2、采用較好的延性偏交支撐。交叉支撐的交叉點(diǎn)處用拼接板、高強(qiáng)螺栓與阻尼材料組成，在小震時(shí)，叉點(diǎn)處提供足夠的強(qiáng)度和剛度，像普通支撐那樣工作。在強(qiáng)震時(shí)，上撐與下?lián)?（或左撐與右撐 ）之間可相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致剛度大大下降，可提高剪力墻和框架之間的協(xié)同工作能力。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮上述措施，從而確保超高層建筑嵌固端設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

四、超高層建筑嵌固端問(wèn)題解決方案探究

（一）超高層建筑設(shè)計(jì)嵌固端問(wèn)題解決方法探究

工程設(shè)計(jì)中，有少數(shù)工程技術(shù)人員對(duì)超高層建筑基礎(chǔ)埋深的作用認(rèn)識(shí)不足，有些工程實(shí)際的基礎(chǔ)埋深達(dá)不到規(guī)范要求的安全度，不滿足抗傾覆和滑移要求，甚至危及到基礎(chǔ)整體穩(wěn)定性，例如：房屋四周地坪標(biāo)高不同時(shí)，主樓與裙房設(shè)沉降縫、伸縮縫時(shí)，基礎(chǔ)埋深的起算面采用最高側(cè)的室外地坪。土力學(xué)大量的實(shí)驗(yàn)表明，在中心受壓且土質(zhì)均勻時(shí)，地基破壞面是四周對(duì)稱擠出。如果土質(zhì)不均勻或荷載有偏心或荷載傾斜作用時(shí)，地基內(nèi)的滑動(dòng)面則不對(duì)稱，或向一側(cè)擠出。如果高層建筑的嵌固面不在一個(gè)水平面時(shí)，高的一側(cè)不僅不能作為嵌固面，還會(huì)造成荷載偏心或荷載傾斜作用。它的受力機(jī)理與規(guī)范給出的高層建筑基礎(chǔ)埋深限值的基本假設(shè)存在相悖。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師必須具備堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)，結(jié)合工程實(shí)際埋深進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)嵌固端理論分析與實(shí)際相悖的現(xiàn)象，確保建筑安全。

（二）超高層建筑施工嵌固端問(wèn)題解決方法探究

在開展超高層建筑施工前，施工團(tuán)隊(duì)需要規(guī)劃完善的施工方案，以此來(lái)加大對(duì)超高層建筑施工工程的管理力度，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)，還能及時(shí)規(guī)避各種施工風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。首先，施工團(tuán)隊(duì)需要分析施工場(chǎng)地出現(xiàn)嵌固端問(wèn)題的概率和原因，并采取相應(yīng)的解決措施來(lái)規(guī)避嵌固端問(wèn)題。其次，施工團(tuán)隊(duì)需要通過(guò)科學(xué)規(guī)劃施工方案的方式，來(lái)提高超高層建筑施工工程進(jìn)展的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，同時(shí)健全相關(guān)機(jī)制，以此來(lái)確保各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行以及各項(xiàng)施工工作的如期完成，在優(yōu)化施工流程的同時(shí)，提高管理效率。

結(jié) 論

綜上所述，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，有限的土地資源讓各種超高層建筑拔地而起，超高層建筑在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需要綜合考慮多方因素，以保證建筑的安全性、穩(wěn)定性及質(zhì)量。而嵌固端的選擇對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響至關(guān)重要，所以在超高層建筑設(shè)計(jì)中，如何合理選擇結(jié)構(gòu)嵌固端的位置成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師必須認(rèn)真解決的首要問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭剛.超高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端選取應(yīng)考慮的核心因素分析[J].科技視界， 2013 （03） ：56， 70.

[2] 朱華冬， 姜百惠.超高層建筑中嵌固端的位置選擇[J].現(xiàn)代營(yíng)銷， 2011 （08） ：290-291.