針對坡地建筑結構的設計分析

針對坡地建筑結構的設計分析

程  東

（重慶英才中域建筑設計有限公司  重慶  401120）

【摘要】就坡地建筑而言，其實為了應對如今城市用地緊張和有限的問題而產生的，而其由于所處的位置是上坡土地這樣一種具有自然獨特性的環境，而這種環境也就必然導致了其在地基處理以及整個房體建造中的難題。因此，為了將這種難題有效地解決，作為在建筑施工建設中居于基礎性地位的建筑結構設計，其開始凸顯著其重要作用。鑒于目前相關方面對坡地建筑結構的設計相關內容認識得還不夠，本文將緊緊圍繞著坡地建筑結構的設計這一中心主題，對其基礎設計、擋土墻設計以及上部結構設計等幾個方面展開論述。

【關鍵詞】坡地建筑 ； 結構設計 ； 可行性

前言

當前，在我國社會經濟以及城市化發展進程不斷推進的深刻推動之下，城市的用地形勢日趨嚴峻，而就這樣一種嚴峻的形勢而言，我們通常采用兩種方式進行應對。其一， 建設大量的地下建筑和高層建筑；其二，在地勢不平坦的地方建建立起高樓，而就這兩種方式而言，前者已經在我國的大中小城市的運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，這種方式在大多數丘陵地貌的城市或鄉村中運用較多。然而，就這種新型的建筑模式和建筑方法來說，其具體實現起來卻并非易事，因為其所處的施工環境已經直接決定了其在設計和施工環節上的那種難度和不穩定性。因此為了有效應對這一因素的影響，我們需要加強對其相關結構的分析。

一、坡地建筑的特點

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特的特點，而也正是在這種獨特特點的要求之下，其在建筑結構設計以及具體施工上也表現出一種特殊性。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” ，結構上即為架空、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，這種接地方式可節約建造成本。 “掉層”的處理可以將高邊坡逐階退臺，使其變成一段段高差較小的平地，進行建筑修筑，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、坡地建筑結構中的基礎設計

基礎設計是整個坡地建筑結構設計中一個較為重要的部分，該部分設計質量高低與否，對于整個坡地建筑結構來說，具有很高的現實意義。根據《建筑地基基礎設計規范》 （GB50007-2011）要求，坡地建筑基礎設計應滿足以下幾點：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滿足建筑整體穩定性要求。當持力層埋藏較淺且分布均勻時，首先考慮的是天然淺基礎，上部結構傳至基礎的荷載較小時，天然淺基礎是一種經濟合理的基礎形式，開挖深度小，工程造價低。當持力層埋藏相對較深，分布起伏變化，上部結構傳至基礎的荷載較大時，淺基礎承載力已不能滿足要求，此時可采用人工挖孔墩基礎，成孔簡單，成墩質量好，造價低，即能提供足夠的承載力又有良好的經濟性。當基巖埋藏很深時，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、可適應較深的持力層，但工程造價相對較高。

三、坡地建筑結構中的擋土墻設計

與基礎設計一樣，作為坡地建筑一個十分重要的組成部分——擋土墻的設計也是十分重要的。山區地形地質條件千變萬化，每個工程都有其特殊性。工程設計時根據實際情況，因地制宜，力求達到擋土墻建筑物的完美組合。通常坡地建筑擋土墻設計做法有兩種：

（1）考慮擋土墻與主體結構分開。該做法受力明確，并有利于室內防水及防潮，但擋土墻單獨設置會增加巖石的開挖量，延長工期并增加工程造價，而且擋土墻與主體結構分開施工會使施工周期加長，同時由于擋土墻單獨設置建筑使用空間變小，不符合業主要求。

（2）結合主體結構布置擋土墻。該做法將擋土墻與相應部位主體結構聯合設計，底板、頂板及擋土墻等組成合理的空間結構，可避免方案（1）的缺點。擋土墻要有足夠剛度，使墻身在土壓力作用下不發生移動或轉動。但上部結構整體分析時應計入水平土壓力的影響。

擋土墻設計應滿足以下要求：（1）擋土墻強度計算。在靜止土壓力及水壓力作用下，擋土墻計算模型按 1m 板帶寬度，上端簡支、下端固定的單向板進行計算， 土壓力按靜止土壓力取值， K取0.5。滿足強度、撓度、裂縫等要求。在遇扶壁柱處構造加強橫向鋼筋布置防止開裂。（2）結構剛度要求。通過在框架柱位置設置鋼筋混凝土扶壁柱和增大地下室頂底板厚度的辦法來加大擋土墻的剛度。在擋土墻高度范圍內框架柱截面高度取擋土墻厚的兩倍。（3）抗滑移及抗傾覆驗算。擋土墻在覆土、墻身自重、上部結構自重、及土壓力、水壓力共同作用下，其穩定性應滿足規范要求。在抗滑移和抗傾覆的計算中可計及上部結構與擋土墻一體的有利影響。由于擋土墻內側為地下室，不能直接設置泄水孔，因此在擋土墻背面底部及中部設置排水盲溝，沿擋土墻順坡導入地下室外側邊溝。

四、坡地建筑結構中的上部設計

當然，就坡地建筑結構中的上部設計而言，其在整個建筑設計中也占據著很高的地位，而這種地位實際上也就需要我們將各類因素綜合全面地考慮進來。由于擋土墻與主體結構是整體設計的，主體計算時應考慮側向土壓力的影響，根據理正軟件取 1m 板帶寬度擋土墻按上端簡支下端固定模型計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，以節點水平荷載的形式輸入框架柱頂節點上，在擋土墻支座處樓面應按彈性板輸入參與結構整體的計算分析。在擋土墻支座處樓面一至二跨內應適當增加板厚并雙層雙向配筋。結構設計除滿足承載能力極限狀態外，還需滿足正常使用極限狀態。對建筑物可能產生危害的因素，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（風荷載、 地震作用等）作用下也會產生局部失穩、滑坡等破壞。綜合考慮這些不利因素，在進行上部建筑結構設計時應采取以下措施 ：

（1）選擇建筑場地時應盡量避開不穩定的邊坡，結構的抗震性能需嚴格的構造措施和施工質量給予保證。

（2）由于山地建筑豎向剛度不規則，扭轉效應明顯，設計時底部應加強，從概念設計上重視并采取必要的抗震措施，避免出現短柱和上剛下柔的情況。

（3）設置防震縫。在建筑高差變化較大處設置防震縫，在底層連廊與主體結構間設置防震縫，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）加強上部與基礎的協調。采用墩基礎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間設連系梁，將各墩、柱相互牽制連為一個整體而共同工作，可有效傳遞水平力，避免因個別墩失穩或失效而引起建筑整體破壞。

（5）變形觀測。加強監測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，檢查邊坡的穩定性，以便及時發現隱患，采取必要的處理措施。

五、結語

經過上文的分析和介紹，我們對坡地建筑的特點，坡地建筑結構設計中的基礎設計、擋土墻設計以及上部設計等幾個方面的內容有了一定的了解，從中我們可以深刻地認識到，面臨著如今城市用地不斷緊張化的深刻現實，如何將這種坡地建筑的建設步伐有效地加快，無論對于整個建筑施工界，還是對于整個城市發展來說，都有著十分關鍵的意義。然而，就坡地建筑來說，由于其所處的環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致了其在建筑結構設計上的復雜性。就如文中所提到的那樣，無論是基礎設計，擋土墻設計還是上部設計，其實際上都需要我們各方面給予足夠重視。

參考文獻

[1]王麗萍.山地建筑結構設計地震動輸入與側向剛度控制方法 [D]. 重慶 ：重慶大學，2010.06