坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計對策

李曉松

摘 要：坡地建筑是西南山區(qū)的一種獨特建筑形式，坡地地建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計與常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計存在一定差異，為全面提高坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，本文就坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則及技術(shù)處理措施進行分析，提出科學(xué)化的坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對策，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：坡地地形；多層框架結(jié)構(gòu)；設(shè)計

坡地建筑是在坡地地形地貌上修建的建筑物，由于坡地地形層層退階，使得坡地建筑底部嵌固端不處于同一平面，因此坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計難度較大。若單純以常規(guī)方式開展設(shè)計，勢必會嚴(yán)重影響坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果，甚至給坡地建筑埋下嚴(yán)重的安全隱患。此種情況下，加大力度探討坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計對策是非常重要的。

1 工程概況

本文以成都地區(qū)某培訓(xùn)中心客房建筑項目為例，探討坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計對策。該坡地建筑平面布置圖如圖1所示，分為A、B、C三個區(qū)域，該建筑總面積為1.5萬m2，地面標(biāo)高介于452.35m-470.25m，山坡坡腳在15°-30°之間，相對高差自東南向西北約19m。A、B、C三個區(qū)域地上分別為5層、4層、3層，層高為4.0m。改坡地建筑抗震設(shè)防烈度為7度，場地類別為II類。該坡地建筑主體結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件嵌固形式為連續(xù)不等高嵌固，三個區(qū)域之間嵌固高度存在一定差異，典型剖面圖見圖2。

該工程坡地為丘陵地貌，山腳局部基巖出露，巖層傾角為2°-5°之間，巖質(zhì)坡體穩(wěn)定性較好。水位設(shè)防標(biāo)高為442.65m，場地內(nèi)未見不良地質(zhì)作用，現(xiàn)狀穩(wěn)定，無斷裂或滑坡等，適宜開展工程建設(shè)。

2 基礎(chǔ)設(shè)計

坡地建筑多層框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的開展，應(yīng)當(dāng)講地形、場地等因素納入到結(jié)構(gòu)設(shè)計考量的范圍之內(nèi)，確保多項要素滿足坡地建筑地基、邊坡以及建筑物整體穩(wěn)定性的要求，從而提高坡地建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、穩(wěn)定性和可靠性。在該工程項目中，泥質(zhì)粉砂巖層埋藏較淺，基于此，可以將A、B、C三區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)計為獨立基礎(chǔ)淺埋的形式，以強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層作為基礎(chǔ)持力層，在掌握好基礎(chǔ)埋深的同事，通過以下兩種方式控制坡體之上巖體與建筑物的穩(wěn)定性。

第一，按照1：1的比例控制基底標(biāo)高，通過局部加大基礎(chǔ)埋深的方式控制巖體臨空面，從而保證巖層的連續(xù)性和穩(wěn)定性。將基礎(chǔ)拉梁妥善設(shè)置于樓層接地樓面獨立基礎(chǔ)之間，并現(xiàn)澆構(gòu)造底板，確保其厚度滿足基礎(chǔ)設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而提高結(jié)構(gòu)主體穩(wěn)定性。為保證地基基礎(chǔ)沉降的均勻性，可以通過人工挖空墩式基礎(chǔ)的方式對局部巖土交錯部位進行處理，從而保證坡地地形多層框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的科學(xué)性。

第二，就坡地建筑的實際情況來看，三個區(qū)域的南北兩側(cè)基巖極易面臨空面坡體風(fēng)化和溶蝕風(fēng)險，一旦出現(xiàn)此種情況，勢必會嚴(yán)重影響巖質(zhì)坡體穩(wěn)定性，甚至影響整個坡地地形多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計效果，因此在基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)對該坡地建筑邊坡進行專項支護設(shè)計，合理設(shè)置截水溝或擋土墻，以保證防水排水設(shè)計的合理性和有效性。

3 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 整體概念設(shè)計

在坡地地形多層框架結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，整體概念設(shè)計主要通過建筑結(jié)構(gòu)平面與豎向規(guī)則性控制、主體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性等方面來對坡地建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能進行把握。研究表明，坡地建筑項目水平地震影響系數(shù)的優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)以地形條件和巖土構(gòu)成為主要參考因素，該項目中主體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用多層框架結(jié)構(gòu)，為保證施工便捷性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通過“掉層”處理方式消除坡地對建筑物的不利影響結(jié)合地勢坡形調(diào)整各樓層接地框架柱，形成“吊腳”框架柱。通過不等高嵌固實現(xiàn)應(yīng)力集中，通過邊坡支護專項設(shè)計與結(jié)構(gòu)主體的有序分離，減少樓面質(zhì)心與剛心的偏離，降低扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，保證主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。

3.2 空間模型分析

在坡地建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)剛重比、周期比、強度比等指標(biāo)的控制，能夠在一定程度上反映出結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性以及平面與豎向的規(guī)則性。為合理控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減少集中應(yīng)力，可以適當(dāng)調(diào)整接地頂層柱柱底嵌固方式，以保證坡地建筑多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。在主體結(jié)構(gòu)地下連續(xù)不等高嵌固的影響下，存在明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因此在坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)合理控制樓層位移。結(jié)構(gòu)周期模型a、b對比表如表1所示，樓層剛度分布模型a、b對比表如表2所示。

通過模型a和模型b的綜合對比分析，由于豎向的不等高嵌固，主體扭轉(zhuǎn)明顯。采用模型b雖降低了總體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，但仍造成“吊腳”部位的接地頂層柱內(nèi)力集中且放大明顯，接地柱的截面和配筋均需加強，特別是接地頂層柱。

3.3 構(gòu)造措施

首先主體混凝土強度等級不低于C30，縱向受力鋼筋采用三級螺紋高強鋼筋；其次設(shè)計中對“掉層”和“吊腳”接地框架柱截面均做了調(diào)整，其截面均比上層框架柱截面每邊加大100mm，其柱軸壓比不大于0.8，柱縱筋直徑不小于18mm，柱箍筋沿接地層全高加密間距為100mm；接地頂層柱、角柱除按計算要求外，柱縱筋直徑不小于20mm，箍筋直徑不小于10mm；同時規(guī)定接地框架柱相鄰的樓板厚度不小于120mm，“吊腳”接地框架柱宜采用拉梁連接；樓梯柱（短柱）按角柱及抗震規(guī)范要求。

結(jié)束語

總而言之，坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)合理選擇場地，在平行于等高線的位置開展平面布置，基礎(chǔ)設(shè)計要充分考慮地形、場地等因素的影響，保證建筑物整體穩(wěn)定性和地基基礎(chǔ)沉降的均勻性，優(yōu)化坡地建筑的抗震構(gòu)造，保證其抗震性滿足坡地地形多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，除此之外應(yīng)當(dāng)做好防水排水設(shè)計，從而全面提高坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和安全性，為坡地建筑工程質(zhì)量控制提供可靠的設(shè)計支持。

參考文獻

[1]李小兵，于寧，郭敏.坡地地形中多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計對策[J].山西建筑，2014（25）：49-51.

[2]周少偉.多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題及對策[J].山西建筑，2016，42（5）：50-51.

[3]尹朋賢，石日明.淺談多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中框架結(jié)構(gòu)的問題與對策[J].裝飾裝修天地，2016（4）.