關(guān)于坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使建筑設(shè)計(jì)有高檔化發(fā)展的趨勢(shì)。坡地工程作為能夠緩解用地緊張、高美觀度的建筑，在我國(guó)已有大量的興建。坡地工程獨(dú)特的地勢(shì)也有利于設(shè)計(jì)出獨(dú)特風(fēng)格的新型建筑，給居民帶來(lái)視覺(jué)、生活上的享受。我國(guó)關(guān)于坡地建筑的理論研究相對(duì)偏少，而坡地建筑的實(shí)際設(shè)計(jì)與施工的難度極大，對(duì)抗震有極高的要求，導(dǎo)致坡地建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段會(huì)有較多的問(wèn)題。本文以某城區(qū)的坡地建筑工程為例，分析了坡地建筑的地形特點(diǎn)與設(shè)計(jì)原則，并探討了坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：坡地建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；探討

前言：

坡地建筑在外觀上有較高的美感，能在特殊地上滿足人們的基本居住需求。在用地日益緊張的情況下，坡地建筑也是一種對(duì)建筑用地的緩解方式，且更易建造錯(cuò)落有致的立體景觀，減少對(duì)原生地的破壞工作。坡地建筑的地形條件有較強(qiáng)的獨(dú)特性，設(shè)計(jì)不當(dāng)易發(fā)生安全事故。在山地等地區(qū)的坡地建筑需與地形相適應(yīng)，導(dǎo)致建筑的結(jié)構(gòu)難以進(jìn)行調(diào)整，無(wú)法對(duì)底部構(gòu)件的約束部位進(jìn)行統(tǒng)一水平面的設(shè)計(jì)，使坡地建筑在抗震設(shè)計(jì)上有較強(qiáng)的特殊性。

1.坡地建筑的地形特點(diǎn)

坡地建筑地形特點(diǎn)主要是地勢(shì)高低不平，相差懸殊，地基薄厚不均。施工時(shí)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題相對(duì)嚴(yán)重，地基結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，可能有同一建筑物同時(shí)有人工和天然兩種地基。

2.坡地建筑的設(shè)計(jì)原則

坡地建筑在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循相應(yīng)的原則。在對(duì)坡地進(jìn)行開(kāi)發(fā)前，應(yīng)先調(diào)查以往的坡地建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)坡地建筑的必要性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要在于與地形結(jié)合的接地方式，因地形的限制導(dǎo)致工程的成本相對(duì)偏高，要在保障坡地建筑的穩(wěn)定性的情況下進(jìn)行成本預(yù)算工作。

對(duì)坡地建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先保障建筑的周邊環(huán)境適宜居住，可設(shè)計(jì)多樣化的建筑結(jié)構(gòu)。但要在設(shè)計(jì)時(shí)注重工程地區(qū)的植被，減少因建筑工程造成的坡地伐木現(xiàn)象，不能大量挖土，擋土墻和架橋的高度也要有相應(yīng)限制。

坡地建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要重視對(duì)坡地特點(diǎn)的利用，結(jié)合平地建筑的設(shè)計(jì)元素來(lái)進(jìn)行坡地建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建造獨(dú)特的居住環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)，來(lái)吸引客戶。對(duì)山體的排洪泄水工作也要有規(guī)劃，在建筑工程前期就要關(guān)注工程地區(qū)的降水和雨水收集、山體排洪情況，并將排水溝渠設(shè)計(jì)成建筑環(huán)境綠化的一部分，在提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)注建筑外表。在設(shè)計(jì)早期還要考慮消防車的出入，對(duì)消防車的道路坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免后期調(diào)整對(duì)工程的干擾。坡地建筑的通風(fēng)防潮與噪聲問(wèn)題也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)來(lái)降低其對(duì)居民的影響。

3.坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

本文對(duì)坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析是以某城區(qū)的A工程為例，該坡地建筑工程為兩棟住宅高層，一棟位于地勢(shì)高的西北側(cè)，另一棟位于低處的東南側(cè)，兩側(cè)高度差為10米，有整體連通的一層地下室。

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

坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的承載能力，滿足上部建筑的沉降變形要求，保障建筑的穩(wěn)定程度。天然淺基礎(chǔ)作為經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)形式，工程量少且成本較低，是持力層分布均勻時(shí)的主要設(shè)計(jì)方式。持力層埋藏相對(duì)較深，導(dǎo)致底部承載較大，應(yīng)采取人工挖孔樁，來(lái)提供足夠的承載力。針對(duì)建筑的不均勻沉降問(wèn)題，在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)上要避免統(tǒng)一結(jié)構(gòu)單元處在性質(zhì)不同的地基上，但在實(shí)際中部分坡地起伏較大，地基區(qū)有多重土層存在，易發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，應(yīng)結(jié)合實(shí)際來(lái)設(shè)計(jì)褥墊層或巖石錨桿進(jìn)行處理。

3.2 地下室埋深設(shè)計(jì)

A工程的地基主要為含碎石粉質(zhì)黏土層，工程性質(zhì)一般。地下室部分應(yīng)利用抗拔樁與防水板的結(jié)合，地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地震情況下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)與埋置深度的關(guān)系，地勢(shì)偏高的部分與地勢(shì)低相連的裙樓，可采取控制埋置深度、限制滑移的策略，來(lái)滿足高層建筑地下室基礎(chǔ)埋深的需求。

A工程在垂直于兩棟建筑界線處設(shè)置了較多的剪力墻，以提供足夠的側(cè)限條件。

3.2 坡地建筑的擋土墻設(shè)計(jì)

坡地建筑的擋土墻對(duì)上部建筑結(jié)構(gòu)有著決定性的影響。擋土墻在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視安全程度，提高可行性，并進(jìn)行成本控制，結(jié)合工程地形來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。擋土墻計(jì)算模型按板帶寬度上端簡(jiǎn)支下端固定的單向板進(jìn)行計(jì)算，并在擋土墻底部及中部進(jìn)行排水溝渠的設(shè)計(jì)，沿?fù)跬翂樒聦?dǎo)入地下室外側(cè)邊溝。擋土墻應(yīng)注重建筑的防水防潮作用，將擋土墻與相應(yīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，保障空間結(jié)構(gòu)的合理程度。擋土墻應(yīng)有足夠的剛度來(lái)避免墻身的移動(dòng)或偏轉(zhuǎn)，加大地下室的頂?shù)装搴穸群驮O(shè)置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都能有效加強(qiáng)擋土墻的剛度。

部分的坡地建筑未經(jīng)營(yíng)造局部平地環(huán)境處理，在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算分析時(shí)，因嵌固端對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)里分配和結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性有重要的影響，其選取可能因建筑物的各種不同情況而有所差異，設(shè)計(jì)人員應(yīng)先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的位置，選出最不利的情況，再進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)計(jì)算。

3.3 PKPM建模計(jì)算

對(duì)坡地建筑上部結(jié)構(gòu)的模型計(jì)算一般采取PKPM軟件。當(dāng)工程建筑的空間與工期難以另建擋土墻，則應(yīng)在PKPM建模中對(duì)擋土墻的影響進(jìn)行考慮，模擬并分析上部建筑結(jié)構(gòu)的受力問(wèn)題。掉層結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)指標(biāo)判斷也需利用PKPM軟件進(jìn)行。

3.4 坡地建筑的上部結(jié)構(gòu)

坡地建筑因地形條件而需增加其抗震能力。提高坡地建筑的抗震作用應(yīng)在坡地建筑工程選址時(shí)避開(kāi)不穩(wěn)定的邊坡結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)，提高施工質(zhì)量，還要設(shè)置防震縫來(lái)避免地震導(dǎo)致的建筑不均勻沉降問(wèn)題。加強(qiáng)對(duì)底部的設(shè)計(jì)，重視抗震措施，增強(qiáng)建筑上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間的協(xié)調(diào)性。高層建筑則應(yīng)使各個(gè)層面的強(qiáng)度和剛度勻稱，薄弱的樓層會(huì)因地震影響而發(fā)生變形或成為變形集中區(qū)。坡地建筑工程在施工過(guò)程的各個(gè)階段，因地基承載的變化易導(dǎo)致地基變形，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地基的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地基變形沉降滑移等問(wèn)題并采取相應(yīng)的解決手段。

結(jié)束語(yǔ)：

在山區(qū)較多、地勢(shì)復(fù)雜的城市里，坡地建筑在緩解土地資源緊張的現(xiàn)狀有著重要的作用。坡地建筑的建設(shè)也成為了城市的獨(dú)特風(fēng)景之一，在自然條件下利用地形建設(shè)造型獨(dú)特的建筑能夠滿足居民的需求。坡地建筑因其特殊性而無(wú)法成為建筑開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的風(fēng)潮，在工程設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)先保障當(dāng)?shù)氐闹脖慌c生態(tài)環(huán)境不受破壞，這也增強(qiáng)了坡地建筑的貴重程度。坡地建筑對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求極高，施工難度大，要注重與常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的差別，提高地基、擋土墻的承載力與剛度，減少建筑沉降與地震對(duì)建筑的影響，加強(qiáng)坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，提高坡地建筑質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳圓.關(guān)于坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].江蘇建筑.2015（05）

[2]王博.某在建坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].福建建筑.2015（07）

[3]曾偉，賀渝，黃江.一種坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法[J].重慶建筑.2013（03）

[4]朱貝寶.坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題[J].建筑結(jié)構(gòu).2016（S2）

[5]牛發(fā)運(yùn).坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].河南建材.2016（05）

[6]黎安梅.坡地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].江西建材.2017（16）

作者簡(jiǎn)介：

秦玲，女，貴州，1970年12月11日，現(xiàn)任職稱：高級(jí)工程師，主要從事工作方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。