| 标题 | 对房屋底层的刚性地面一点思考 |
| 范文 | 敬朝友 摘 要：鉴于刚性地面的术语在结构设计规范中没有清晰准确的解释，笔者分析了几种常用看法，并提出了自己的理解和观点。 关键词：刚性地面;认为;约束;混凝土（砼） 随着我国的经济、社会等的高速發展，大多数房屋的底层地面都采用的是刚性地面（或称之为刚性地坪）。而地面（或地坪）是指房屋底层与土层的交接处，所起的作用是承担地面上的荷载作用，并能够均匀地传递给地面以下的土层。按其构造组成部分有面层、垫层和基层等等，对有特殊要求的地面，还根据需要在面层和垫层间设置一些附加构造层。目前，刚性地面的术语在多部结构设计规范中没有清晰准确的解释，导致大家对刚性地面有各种各样的理解和观点。 现进一步对此进行分析： 解释（1）：刚性地面，顾名思义，指竖向比较坚硬、不易改变的地面，是指平面刚度无限大，有足够的整体刚度，作用有水平推力时，横向压缩变形很小的地面。根据该种解释继续分析，从结构设计角度来看，对房心土层压实的地面可作为刚性地面，因为结构构造上要求加强柱根部区域的，而柱根一端区域内的压实土层也对柱的变形有很强的约束，多次震害表明，土层的约束会使柱产生较大的破坏。我们简单地来考虑，假设晃动一根框架柱，那么地坪下的土层肯定会起到一定程度的约束作用。如果土层的压缩模量越大，对框架柱晃动的约束就越大，刚度达到一定程度，框架柱破坏的部位由底部转移到地坪处，这也是刚性地面加箍筋的原理。从工程施工角度分析，工程上一般认为混凝土地面或石材地面等硬质地面属于刚性地面。如石材地面、沥青混凝土地面及有一定基层厚度的地砖地面等。通常现浇混凝土地面，会对柱的变形产生约束，其他硬质地面达到一定厚度也属于刚性地面。简单判断只要是做了硬化地面，我们就认为是刚性地面的话，是不太妥当的。要想使刚性地面的平面具有刚度无限大，就要具有一定的厚度要求，那么如何取值呢？由于结构设计规范中没有刚性地面不作为底层嵌固端的条文规定，笔者认为可将其视作刚性楼板（指现浇钢筋混凝土板）来确定刚性地面厚度取值。 解释（2）就直接说大于100mm的有配筋的地面。如《全国民用建筑工程设计技术措施 结构》里的规定是不小于100厚砼面层，可以作为刚性地坪。但这条规定的明确解释有所争议，那么刚性地坪单单考虑面层？难道面层以下的其他构造层就完全不考虑了吗？笔者认为这是非常不正确的。 解释（3）：有些规范提及了刚性地面的解释，如关于《砌体结构设计规范》GB50003颁行后反馈意见及相关问题的处理意见：其中的刚性地坪，按相关规范规定：基础以上墙体两侧的回填土应分层回填压实（回填土和压实密度应符合国家有关规范的规定），在压实土层上铺设的砼面层厚度不小于150mm，这样在基础埋深较深的情况下，设置刚性地坪能对埋入地下的墙体，在一定程度上起到侧向嵌固作用。还有如《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中对底层框架柱的箍筋加密范围的规定：“底层柱，柱根不小于柱净高的1/3;当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm。”震害表明，在此 500mm内未对柱做箍筋加密构造措施，会使框架柱根部发生剪切破坏。其中刚性地面指抗震设防意义上的刚性地面，是作为底层嵌固端的，是一个结构概念，刚性地坪指可以协调抗侧力构件之间变形的钢筋混凝土板，地坪板的混凝土施工前应先进行其下的回填土施工，并确保回填质量满足设计要求。一般情况下，地坪板的板厚不宜小于150mm，混凝土强度等级不应低于C20，板配筋双层双向直径不小于10mm、间距不大于200mm等构造要求。如果某个具体工程的地面是抗震设防意义上的刚性地面，结构工程师应当在具体设计文件中说明。实际上，某个地面在地震作用下，受其刚度大小影响，使得框架柱在地面处震害会加重，这个地面就是刚性地面;反之某个地面在地震作用下，不会加重框架柱在地面处震害的，这个地面就不是刚性地面。有震害表明，在同一烈度、同一场地条件下，120mm厚的C20混凝土地面，对300×300mm的柱，就有加重该批柱震害的实例;也有150mm厚的C20混凝土地面，对600×900mm的柱，未造成地震震害的实例。所以在工程抗震设防实践中，刚性地面是一个与柱刚度相对的概念，不是一个绝对的概念。刚性地面和普通地面的最大不同处在于对其要求具有较大的水平侧限作用，以保证对柱的侧向嵌固。普通地面的土层对柱也有一定的约束作用，但因土层是弹性材料，砼是刚性材料，其变形模量不是一个数量级别，即使其上有60～100mm的垫层厚度，也不足以形成对柱的理论约束，所以对刚性地面提出了一定的刚度要求，那么如何确定呢？笔者认为可将其视作刚性楼板（指现浇钢筋混凝土板）或梁来确定刚性地面与柱相对刚度比值，可参照框架结构梁柱刚度比超过3倍取值，即确定刚性地面与柱相对刚度比值超过3倍。刚性地面在结构上的理解还牵涉到底层嵌固端的问题，必须能用作墙或柱的嵌固端，以减少底层墙或柱的计算高度，板内的配筋是为了保证板的整体性和更好的传递水平力，构造配筋即可，但必须与周边梁或竖向构件有可靠锚固。可以理解为地面对构件的约束能够改变其变形或受力性质，地面对柱有比较强的约束，在设计时按刚性连接进行计算，所以柱子在地面处剪力较大，上下箍筋都需要加密，就可认为是刚性地面，并视作结构的底层嵌固端，否则就不是刚性地面。建研院的解释是，应根据实际情况而定，主要看刚性地坪的嵌固情况而定，若嵌固作用相对更好，可以从嵌固处取，否则从基础顶取。我以前设计的一个工程，剪力墙结构，无地下室，当时由于地基情况不太好，如果直接算至基础顶面，底层高度太大，就考虑将室内地坪设计成刚性地坪，将底层嵌固端提起来，做法：浇筑150mm厚C15混凝土层，配筋 10@200。在审图时，审图人员觉得仅如此还达不到刚性地坪的要求，经同审图人员讨论，最后的做法：浇筑180mm厚C15混凝土层，配筋 10@150，在剪力墙的室内地坪部位均设置暗梁，这样才通过了审图。 尚有的一些其他解释或观点，就不再一一赘述。 综上所述，笔者认为刚性地面（是否作为底层嵌固端）有以下三层含义： 含义（1）：从建筑构造角度分析，按照地面浅表面的坚硬程度区分为刚性地面（指不作为底层嵌固端）和柔性地面，着重于浅表面的坚硬程度，一般来讲刚性地面指地面表层无收缩性，属硬质地面，如混凝土地面就属这一类型，有一定柔韧性的地面材料统称柔性地面。 含义（2）：从砌体结构计算简图角度分析，结构工程师依据该工程地面的刚度大小，是否作为底层嵌固端，来确定底层墙或柱计算高度，着重于地面的绝对刚度。 含义（3）：从抗震设防的刚性地面作为底层嵌固端的角度分析，依据该工程地面处框架柱地震危害的影响大小来区分刚性地面和柔性地面，主要着重于该地面刚度对框架柱的相对约束程度，凡是该地面有可能加重框架柱震害的，该地面就是刚性地面;凡是该地面不会加重框架柱震害的，该地面就是柔性地面。 参考文献： [1]规范编制组. GB50011-2010.《建筑抗震设计规范》.北京：中国建筑工业出版社， 2010 [2]规范编制组. GB50010-2010.《混凝土结构设计规范》.北京：中国建筑工业出版社， 2015 [3]规范编制组. GB50003-2011.《砌体结构设计规范》.北京：中国建筑工业出版社， 2011 [4]规范编制组. 2009JSCS-2-4.《全国民用建筑工程设计技术措施 结构》.北京：中国计划出版社， 2012 （四川职业技术学院 ? 四川 遂宁 ?629000） |
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