姜岩

（淄博市鲁中勘察设计审查咨询中心）

嵌固部位是人为的对建筑结构计算模型中的一个重要假定，是预期塑性铰出现的部位。它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，以及构件内力、结构侧移等计算结果的准确性。地下室顶板通常具备满足上部结构嵌固部位要求的基本条件，一般情况下，应尽可能将上部结构的嵌固部位选在地下室顶板。

一、地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时

地下室顶板的嵌固能力主要取决于地下一层与首层的抗侧刚度比，地下室外墙外侧回填土对结构的约束以及地下室顶板的水平作用传递能力。地下室顶板，地下室墙、柱和底板构成了整体传力体系，从而能够将风荷载、地震作用等传递给基础及周围土体。

《抗规》6.1.14条规定地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，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％。

地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，应能将上部结构的水平地震剪力传递到全部地下室结构。因此规范对楼板开洞限制的用意是，使上部结构传来的水平力能通过地下室顶板传至地下室部分的其他抗侧构件，而大洞口严重削弱了楼板的整体性，甚至切断了主要的传力途径，不利于将水平力通过楼板分配到地下室各抗侧力构件上。至于多大的洞口尺寸、多远的洞口间距才会对嵌固造成影响，规范中并无定量表述。有设计人员提出用开洞的面积率（简称开洞率）来考虑规范对洞口的限制，如提出开洞率不能大于30%。实际上，洞口的影响不只是反映在其总面积大小上，其位置以及单个洞口的大小也很关键，有时起决定性作用。因此在塔楼相关范围(三跨、20m)内地下车库顶板避免开设大洞口。由于建筑功能的需要，地下车库顶板设置下沉式广场、车库出入口、采光天井等大洞口时，洞口周边宜设置剪力墙等抗侧力构件，并加强洞口周边的楼板，保证水平地震剪力的可靠传递。

另外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；为此，地下室在地上结构相关范围内(三跨、20m)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；根据此条的规定，大底盘多塔结构地下车库顶板不应采用无梁楼盖结构，而应该采用现浇梁板结构。对于柱上板带中设置构造暗梁的无梁楼盖，当暗梁符合《抗规》6.3.2条框架扁梁的相关条件时，可按现浇梁板结构对待。

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。

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《抗规》未明确规定侧向刚度比的计算方法。《高规》5.3.7条及其条文说明中规定楼层侧向刚度比采用等效剪切刚度计算。同时还规定了“相关范围”的计算范围为指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。因此可以按照《高规》的规定来计算侧向刚度比。上部为多塔结构地下室为大底盘时，侧向刚度应满足以下条件：(1)大底盘地下室的整体刚度与上部所有塔楼的总体刚度比不小于2.0。(2)每栋塔楼范围内的地下室剪切刚度与相邻上部塔楼的剪切刚度比不应小于1.5，塔楼范围可取塔楼周边向外扩出与地下室高度相等的水平长度。

地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙，即地下室应为完整的地下室。《筏基规范》将“地下室四周外墙与填土紧密接触”作为判定上部结构嵌固部位的重要因素。可见地下室四周回填土对地下室刚度有相当大的影响，在工程设计中提高和控制地下室周边回填土的质量，有利于地下室的嵌固。《筏基规范》规定回填土的压实系数不应小于0.94。因此地下室顶板与室外地坪的高差不能太大，一般宜小于本层层高的1/3，且不大于1.0m。

对于塔楼地下室顶板与地下车库顶板标高错层较大时，地下车库顶板上的覆土通常松散不密实，达不到《筏基规范》规定回填土的压实系数要求，这时应采取靠近塔楼时地下车库顶板适当起坡，结合加腋等结构措施保证水平地震剪力的传递。

3 地下室顶板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面积不应小于地上一层柱对应纵向钢筋面积的1.1 倍，且

地下一层柱上端和节点左右梁端和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；且梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。

当框架柱嵌固在地下室顶板时，位于地下室顶板的梁柱节点应按“强梁弱柱”设计，即按首层柱的下端为“弱柱”设计，当地震时首层柱底屈服、出现塑性铰。为实现首层柱根先屈服的概念设计，本条提供了两种方法：

(1)地下一层柱上端和节点左右梁端和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；对于一般高度的建筑而言，这一点或许可以实现，但是对于较高的高层建筑而言，这一点很难实现，因为框架柱很多是轴压比控制了尺寸，而非实际的承载力，这一点对于超高层建筑而言，根本无法满足。

(2)实际工程中对“地下一层梁刚度较大”的判断比较困难，可依据《高规》12.2.1条的相关规定，可以不考虑“地下一层梁刚度较大”这一前提条件，直接执行后续规定；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；且梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。由于这一方法无需计算，结构设计简单，实际工程中应优先采用。

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。

框架柱嵌固端或剪力墙肢嵌固端屈服时，地下一层对应的框架柱或剪力墙肢不应屈服，据此规定了地下一层框架柱纵筋面积和墙肢端部纵筋面积的要求。

二、地下室顶板不能作为上部结构的嵌固部位时

若由于地下室顶板开大洞、地下室顶板标高与室外地坪的高差大于本层层高的 1/3或地上一层的侧向刚度大于地下一层侧向刚度的0.5 倍等原因，不能满足地下室顶板作为上部结构嵌固部位要求时，嵌固部位应下移。当嵌固部位下移时，由于回填土对地下室的约束作用，无论地下室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，进行包络设计。地下室顶板宜按《抗规》6.1.14条的规定采取加强措施。

实际上很多高层建筑的底部嵌固部位都是界于地下室顶板和基础之间的，因此对于有些重要的项目，应该取不同的嵌固部位计算进行包络设计，并且整个构造措施都是要考虑的。

参考文献

   【1】建筑抗震设计规范 GB50011-2010            简称《抗规》

   【2】高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010      简称《高规》

   【3】高层建筑筏形与箱形基础技术规范 JGJ6-2011  简称《筏基规范》

   【4】张维斌   多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例

   【5】朱炳寅   建筑抗震设计规范应用与分析

   【6】马泽峰   地下室顶板开大洞对嵌固能力的影响  结构工程师，2012年4月

【7】张燕平 沈 莉 程懋堃    对《建筑抗震设计规范》第6.1.14条规定的理解和探讨  建筑结构.技术通讯 2007年1月