針對(duì)坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

針對(duì)坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

程  東

（重慶英才中域建筑設(shè)計(jì)有限公司  重慶  401120）

【摘要】就坡地建筑而言，其實(shí)為了應(yīng)對(duì)如今城市用地緊張和有限的問題而產(chǎn)生的，而其由于所處的位置是上坡土地這樣一種具有自然獨(dú)特性的環(huán)境，而這種環(huán)境也就必然導(dǎo)致了其在地基處理以及整個(gè)房體建造中的難題。因此，為了將這種難題有效地解決，作為在建筑施工建設(shè)中居于基礎(chǔ)性地位的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其開始凸顯著其重要作用。鑒于目前相關(guān)方面對(duì)坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容認(rèn)識(shí)得還不夠，本文將緊緊圍繞著坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)這一中心主題，對(duì)其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、擋土墻設(shè)計(jì)以及上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面展開論述。

【關(guān)鍵詞】坡地建筑 ； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ； 可行性

前言

當(dāng)前，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及城市化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)的深刻推動(dòng)之下，城市的用地形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，而就這樣一種嚴(yán)峻的形勢(shì)而言，我們通常采用兩種方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)。其一， 建設(shè)大量的地下建筑和高層建筑；其二，在地勢(shì)不平坦的地方建建立起高樓，而就這兩種方式而言，前者已經(jīng)在我國(guó)的大中小城市的運(yùn)用中被證明是可行的，而后者則是一種后來興起的建筑方式。不過，這種方式在大多數(shù)丘陵地貌的城市或鄉(xiāng)村中運(yùn)用較多。然而，就這種新型的建筑模式和建筑方法來說，其具體實(shí)現(xiàn)起來卻并非易事，因?yàn)槠渌�處的施工環(huán)境已經(jīng)直接決定了其在設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)上的那種難度和不穩(wěn)定性。因此為了有效應(yīng)對(duì)這一因素的影響，我們需要加強(qiáng)對(duì)其相關(guān)結(jié)構(gòu)的分析。

一、坡地建筑的特點(diǎn)

坡地建筑，作為一種建立在山坡土地上的建筑，其與普通的平地建筑相比有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)，而也正是在這種獨(dú)特特點(diǎn)的要求之下，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及具體施工上也表現(xiàn)出一種特殊性。由于坡地建筑的底層高差較大，因此常見的接地的處理方法有“吊層”和“掉層” ，結(jié)構(gòu)上即為架空、退階。 “吊層”的處理可以避免大面積開挖，保持坡地的原有地形，方便人流通過連接道路與坡道或者樓梯入戶，這種接地方式可節(jié)約建造成本。 “掉層”的處理可以將高邊坡逐階退臺(tái)，使其變成一段段高差較小的平地，進(jìn)行建筑修筑，這種方式雖然要造成大量開挖，但是此方法避免了高邊坡的處理，而且在一段段平階上也便于施工。

二、坡地建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)較為重要的部分，該部分設(shè)計(jì)質(zhì)量高低與否，對(duì)于整個(gè)坡地建筑結(jié)構(gòu)來說，具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （GB50007-2011）要求，坡地建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：①滿足上部建筑的承載能力要求；②滿足上部建筑的沉降變形要求；③滿足建筑整體穩(wěn)定性要求。當(dāng)持力層埋藏較淺且分布均勻時(shí)，首先考慮的是天然淺基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的荷載較小時(shí)，天然淺基礎(chǔ)是一種經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)形式，開挖深度小，工程造價(jià)低。當(dāng)持力層埋藏相對(duì)較深，分布起伏變化，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)的荷載較大時(shí)，淺基礎(chǔ)承載力已不能滿足要求，此時(shí)可采用人工挖孔墩基礎(chǔ)，成孔簡(jiǎn)單，成墩質(zhì)量好，造價(jià)低，即能提供足夠的承載力又有良好的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)基巖埋藏很深時(shí)，人工開挖需穿越較厚的巖土層，施工難度較大，建議采用沖孔灌注樁、可適應(yīng)較深的持力層，但工程造價(jià)相對(duì)較高。

三、坡地建筑結(jié)構(gòu)中的擋土墻設(shè)計(jì)

與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一樣，作為坡地建筑一個(gè)十分重要的組成部分——擋土墻的設(shè)計(jì)也是十分重要的。山區(qū)地形地質(zhì)條件千變?nèi)f化，每個(gè)工程都有其特殊性。工程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜，力求達(dá)到擋土墻建筑物的完美組合。通常坡地建筑擋土墻設(shè)計(jì)做法有兩種：

（1）考慮擋土墻與主體結(jié)構(gòu)分開。該做法受力明確，并有利于室內(nèi)防水及防潮，但擋土墻單獨(dú)設(shè)置會(huì)增加巖石的開挖量，延長(zhǎng)工期并增加工程造價(jià)，而且擋土墻與主體結(jié)構(gòu)分開施工會(huì)使施工周期加長(zhǎng)，同時(shí)由于擋土墻單獨(dú)設(shè)置建筑使用空間變小，不符合業(yè)主要求。

（2）結(jié)合主體結(jié)構(gòu)布置擋土墻。該做法將擋土墻與相應(yīng)部位主體結(jié)構(gòu)聯(lián)合設(shè)計(jì)，底板、頂板及擋土墻等組成合理的空間結(jié)構(gòu)，可避免方案（1）的缺點(diǎn)。擋土墻要有足夠剛度，使墻身在土壓力作用下不發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。但上部結(jié)構(gòu)整體分析時(shí)應(yīng)計(jì)入水平土壓力的影響。

擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：（1）擋土墻強(qiáng)度計(jì)算。在靜止土壓力及水壓力作用下，擋土墻計(jì)算模型按 1m 板帶寬度，上端簡(jiǎn)支、下端固定的單向板進(jìn)行計(jì)算， 土壓力按靜止土壓力取值， K取0.5。滿足強(qiáng)度、撓度、裂縫等要求。在遇扶壁柱處構(gòu)造加強(qiáng)橫向鋼筋布置防止開裂。（2）結(jié)構(gòu)剛度要求。通過在框架柱位置設(shè)置鋼筋混凝土扶壁柱和增大地下室頂?shù)装搴穸鹊霓k法來加大擋土墻的剛度。在擋土墻高度范圍內(nèi)框架柱截面高度取擋土墻厚的兩倍。（3）抗滑移及抗傾覆驗(yàn)算。擋土墻在覆土、墻身自重、上部結(jié)構(gòu)自重、及土壓力、水壓力共同作用下，其穩(wěn)定性應(yīng)滿足規(guī)范要求。在抗滑移和抗傾覆的計(jì)算中可計(jì)及上部結(jié)構(gòu)與擋土墻一體的有利影響。由于擋土墻內(nèi)側(cè)為地下室，不能直接設(shè)置泄水孔，因此在擋土墻背面底部及中部設(shè)置排水盲溝，沿?fù)跬翂�順坡�?dǎo)入地下室外側(cè)邊溝。

四、坡地建筑結(jié)構(gòu)中的上部設(shè)計(jì)

當(dāng)然，就坡地建筑結(jié)構(gòu)中的上部設(shè)計(jì)而言，其在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中也占據(jù)著很高的地位，而這種地位實(shí)際上也就需要我們將各類因素綜合全面地考慮進(jìn)來。由于擋土墻與主體結(jié)構(gòu)是整體設(shè)計(jì)的，主體計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮側(cè)向土壓力的影響，根據(jù)理正軟件取 1m 板帶寬度擋土墻按上端簡(jiǎn)支下端固定模型計(jì)算出上端的支座反力，再乘以框架柱的水平受荷寬度，得出集中力，以節(jié)點(diǎn)水平荷載的形式輸入框架柱頂節(jié)點(diǎn)上，在擋土墻支座處樓面應(yīng)按彈性板輸入?yún)⑴c結(jié)構(gòu)整體的計(jì)算分析。在擋土墻支座處樓面一至二跨內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加板厚并雙層雙向配筋。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除滿足承載能力極限狀態(tài)外，還需滿足正常使用極限狀態(tài)。對(duì)建筑物可能產(chǎn)生危害的因素，除在重力荷載、豎向荷載作用下地基不均勻沉降引起建筑開裂、傾斜等外，在水平荷載（風(fēng)荷載、 地震作用等）作用下也會(huì)產(chǎn)生局部失穩(wěn)、滑坡等破壞。綜合考慮這些不利因素，在進(jìn)行上部建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下措施 ：

（1）選擇建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)盡量避開不穩(wěn)定的邊坡，結(jié)構(gòu)的抗震性能需嚴(yán)格的構(gòu)造措施和施工質(zhì)量給予保證。

（2）由于山地建筑豎向剛度不規(guī)則，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)時(shí)底部應(yīng)加強(qiáng)，從概念設(shè)計(jì)上重視并采取必要的抗震措施，避免出現(xiàn)短柱和上剛下柔的情況。

（3）設(shè)置防震縫。在建筑高差變化較大處設(shè)置防震縫，在底層連廊與主體結(jié)構(gòu)間設(shè)置防震縫，均可有效地減少地震作用、溫度變形、不均勻沉降等造成的不利影響。

（4）加強(qiáng)上部與基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)。采用墩基礎(chǔ)的形式可減少建筑不均勻沉降的程度，在建筑底層人工挖孔墩的承臺(tái)間設(shè)連系梁，將各墩、柱相互牽制連為一個(gè)整體而共同工作，可有效傳遞水平力，避免因個(gè)別墩失穩(wěn)或失效而引起建筑整體破壞。

（5）變形觀測(cè)。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)地基在建筑施工過程的不同階段因加載的變化引起地基的變形（沉降、滑移）情況，檢查邊坡的穩(wěn)定性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，采取必要的處理措施。

五、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過上文的分析和介紹，我們對(duì)坡地建筑的特點(diǎn)，坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、擋土墻設(shè)計(jì)以及上部設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面的內(nèi)容有了一定的了解，從中我們可以深刻地認(rèn)識(shí)到，面臨著如今城市用地不斷緊張化的深刻現(xiàn)實(shí)，如何將這種坡地建筑的建設(shè)步伐有效地加快，無(wú)論對(duì)于整個(gè)建筑施工界，還是對(duì)于整個(gè)城市發(fā)展來說，都有著十分關(guān)鍵的意義。然而，就坡地建筑來說，由于其所處的環(huán)境是具有一定坡度的不平坦地域，而這種不平坦地域也就直接導(dǎo)致了其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性。就如文中所提到的那樣，無(wú)論是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，擋土墻設(shè)計(jì)還是上部設(shè)計(jì)，其實(shí)際上都需要我們各方面給予足夠重視。

參考文獻(xiàn)

[1]王麗萍.山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地震動(dòng)輸入與側(cè)向剛度控制方法 [D]. 重慶 ：重慶大學(xué)，2010.06