斜山坡上多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

袁淋

（貴陽建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

城市用地緊張一直都是民生工程重點(diǎn)解決問題之一，在部分地區(qū)城市規(guī)劃中由于平原面積較少，為保證基本的城市建設(shè)，需要在一些低矮坡上完成多層建筑的建設(shè)。在設(shè)計(jì)階段需分析目標(biāo)斜坡山地承重、荷載等信息，再進(jìn)行綜合性的細(xì)致處理，明確設(shè)計(jì)要求，配合《屋面工程技術(shù)規(guī)范》《住宅建設(shè)規(guī)范》《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》等文件中的內(nèi)容實(shí)施建設(shè)。

1 工程概況

以貴陽市花溪區(qū)南部生活圈配套項(xiàng)目為例，屬于停車場(chǎng)綜合樓，地上3 層，吊一層及地下一層，使用功能為商場(chǎng)，基礎(chǔ)采用孔樁。在工程施工前優(yōu)先進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境勘察，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。

2 穩(wěn)定性分析

本文針對(duì)目標(biāo)建設(shè)區(qū)域的斜邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，為保證施工安全和建筑建設(shè)質(zhì)量，需要優(yōu)先進(jìn)行地面整平處理，控制土層厚度避免出現(xiàn)滑坡問題，根據(jù)目標(biāo)建設(shè)區(qū)域周圍情況夯實(shí)土層。從多個(gè)角度出發(fā)，能夠應(yīng)對(duì)斜山坡不平衡問題和地震等問題。

地基荷載分析。斜山坡多層建筑務(wù)必關(guān)注地基存與荷載問題，①要保證荷載水平均衡，否則會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)承壓傾斜。②要保證荷載實(shí)現(xiàn)垂直上的增強(qiáng)，做好豎向受力強(qiáng)化，避免由于荷載大而出現(xiàn)地基裂縫問題。本工程針對(duì)樓面、地面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值和主要設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值如表1 所示。

表1 活荷載數(shù)值

針對(duì)活荷載的取值均按照50 年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為準(zhǔn)。對(duì)于施工荷載，主要分為一層地面室外覆土區(qū)和一層地面室內(nèi)區(qū)（除懸挑區(qū)域），荷載分別為10.0kPa 和5.0kPa。

結(jié)構(gòu)層承重分析。在斜山坡建設(shè)多層建筑結(jié)構(gòu)，要對(duì)不同結(jié)構(gòu)層承重情況進(jìn)行分析，包括上、中、下3 個(gè)部分[1]。上部受力層承重最小，根據(jù)承重計(jì)算即可。中部結(jié)構(gòu)需要應(yīng)對(duì)上部支撐和下部壓力，控制結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度。下部結(jié)構(gòu)承重最為明顯，保證控制精準(zhǔn)度。針對(duì)結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)需要從材料準(zhǔn)備角度入手。

3 斜坡山地建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 材料準(zhǔn)備

3.1.1 鋼筋、鋼材、焊條

在斜坡山地實(shí)施建筑工程建設(shè)時(shí)，需要根據(jù)地理環(huán)境穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等數(shù)據(jù)準(zhǔn)備相關(guān)材料。本工程中鋼筋符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)保證在95%以上，熱軋鋼筋種類選擇HPB300、HRB400、HRB400E，鋼筋抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值比值保證在1.25 以上、1.30 以下，總伸長率實(shí)測(cè)值控制在9%以上，其中HPB300 最大力總拉伸率控制在10%以上。對(duì)于工程中熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋要求符合《鋼筋混凝土用鋼 第1 部分：熱軋光圓鋼筋》和《鋼筋混凝土用鋼 第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，檢驗(yàn)鋼筋化學(xué)成分、力學(xué)性能，做好冷彎試驗(yàn)且合格后投入生產(chǎn)。鋼材選擇Q235-B 鋼板和Q235-B 熱軋普通型鋼。建筑結(jié)構(gòu)中焊條材料選擇E43系列和E55 系列，E43 用于Q235B 和HPB300，E55 用于HRB400，根據(jù)材質(zhì)差異選擇等級(jí)相同的焊條。

3.1.2 混凝土材料

本工程根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況以及相關(guān)地質(zhì)分析后選擇應(yīng)用預(yù)拌混凝土的方式完成建設(shè)，要求技術(shù)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定。斜山坡多層建筑施工對(duì)混凝土耐久性的要求很高，根據(jù)部位或構(gòu)件以及環(huán)境類別應(yīng)用混凝土，如表2 所示。

表2 混凝土環(huán)境類別及耐久性要求

針對(duì)防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)要求，地下室底板（含承臺(tái)、地梁）、地下室外墻、電梯基坑、水池、水箱、泳池等，抗?jié)B等級(jí)均設(shè)計(jì)為P8，水泥強(qiáng)度等級(jí)保證在42.5MPa 以上，本次工程選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥兩種。在施工過程中需要對(duì)入泵坍落度進(jìn)行控制，保證防水混凝土坍落度在120~160mm，針對(duì)地下室位置的其他構(gòu)件，以及建筑60m 以下的位置，坍落度控制在180mm 及以下，高出60m 的部分坍落度控制在200mm 以下[2]。

3.1.3 填充墻砌塊和砂漿

本次研究中針對(duì)墻體、屋面部分的施工涉及填充墻砌塊和砂漿，因此在準(zhǔn)備階段需要對(duì)其強(qiáng)度等級(jí)要求進(jìn)行分析，并完成砂漿的預(yù)拌。多層建筑不同位置的用料及等級(jí)要求如表3 所示。

表3 多層建筑不同位置的用料及等級(jí)要求

3.2 地基工程

相較于平原地區(qū)地勢(shì)平坦位置的多層建筑建設(shè)，斜山坡上的建設(shè)對(duì)于基坑的要求更高，由于地理?xiàng)l件的影響，基坑施工中有可能發(fā)生滑坡、泥石流、邊坡塌陷等多種情況，因此需要優(yōu)先進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，制定詳細(xì)方案。完成檢測(cè)后開始挖槽，滿足《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中的規(guī)范內(nèi)容。根據(jù)工程樁位置應(yīng)用挖土機(jī)開挖，在挖至樁頂標(biāo)高時(shí)需要預(yù)留約300~500mm 厚度用于人工修挖，保證不超挖、不擾動(dòng)，控制土層平整度，開挖過程實(shí)時(shí)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量避免超挖[3]。針對(duì)集水井位置的挖掘做好引測(cè)軸線和標(biāo)高，控制深度。針對(duì)邊坡頂部位置減少荷載，開挖線保證在0.8~1.0m，堆積高度控制在1.5m 以下，開挖過程若出現(xiàn)河卵石、砂子等松懈土質(zhì)，需要根據(jù)實(shí)際情況架設(shè)固壁支撐，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。完成挖掘后進(jìn)行基底清理，并在四周挖掘排水溝，設(shè)計(jì)長寬為300mm×300mm，保證2m間隔設(shè)置一個(gè)標(biāo)高控制樁。此時(shí)由施工人員檢測(cè)基底是否存在擾動(dòng)、危巖、崩塌、斷裂等情況，若沒有，則繼續(xù)進(jìn)行回填和澆搗墊層工序。若存在擾動(dòng)則需及時(shí)上報(bào)。整個(gè)開挖過程重點(diǎn)保護(hù)定位樁、軸線樁、水準(zhǔn)控制樁。

圖1 支撐結(jié)構(gòu)

在地下室底板施工部分行樁基施工前優(yōu)先檢測(cè)樁身情況，包括其自身質(zhì)量、承載力等。完成基槽檢驗(yàn)后開始地基基礎(chǔ)、承臺(tái)、底板部分的施工，除了特殊標(biāo)注位之外，本次工程針對(duì)基礎(chǔ)部分底部墊層厚度的設(shè)計(jì)為100mm，每邊擴(kuò)出基礎(chǔ)邊緣控制在100mm 以上，針對(duì)承臺(tái)以及基礎(chǔ)梁側(cè)面的支護(hù)，工程選擇應(yīng)用非黏土磚模辦法。由于本次工程屬于斜山坡上建筑建設(shè)，在回填施工中不方便應(yīng)用分層夯實(shí)技術(shù)，因此工程選擇攪拌流動(dòng)性水泥土的辦法，按照分層選料進(jìn)行回填，并分別采用人工夯實(shí)和機(jī)械夯實(shí)兩種辦法，其中土層厚度在250mm 以下的選擇人工夯實(shí)辦法，其余厚度應(yīng)用機(jī)械夯實(shí)辦法。為避免夯實(shí)施工傷害防水層，應(yīng)保證壓實(shí)系數(shù)在0.94 以上。

3.3 墻體工程

本次工程針對(duì)墻體部分的施工主要應(yīng)用鋼筋混凝土構(gòu)件，根據(jù)表3 中的材料進(jìn)行施工。在進(jìn)行砌體填充墻施工時(shí)，要求施工人員根據(jù)墻體高度設(shè)置墻體拉筋，保證每隔500mm 設(shè)置2 個(gè)?6 的墻體拉筋，對(duì)于抗震設(shè)防烈度Ⅵ度多層建筑應(yīng)沿墻全長貫通，Ⅵ度非多層建筑的疏散通道和樓梯間位置拉筋需要全長貫通，其余墻體拉筋應(yīng)保證在墻長的1/5 以上，且不可低于1000mm[4]。若墻長在5m 以上時(shí)，在墻頂與梁板的施工中應(yīng)進(jìn)行拉結(jié)處理。若墻長在5m 以上同時(shí)還超過層高的2 倍，則需要設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱。為保證墻體穩(wěn)固性，保證抗震需求，在施工中針對(duì)樓梯、疏散通道位置的填充墻部分，本次工程還采用鍍鋅電焊網(wǎng)砂漿面層方式進(jìn)行強(qiáng)化，利用梅花形設(shè)置S 型的鋼筋穿墻對(duì)拉，強(qiáng)度控制為@900，砂漿強(qiáng)度等級(jí)保證在M5 及以上，厚度在25mm 以上。針對(duì)鋼網(wǎng)外部設(shè)計(jì)保護(hù)層，厚度控制在10~15mm。

3.4 樓地面工程

樓地面工程的施工，主要包括鋼筋混凝土現(xiàn)澆板、柱墻以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等部分。

3.4.1 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板

工程中鋼筋混凝土現(xiàn)澆板是樓地面施工的關(guān)鍵部分，應(yīng)用鋼板、鋼模板、膠合板等材料用于澆筑，滿足模板性能要求，即表面清潔，不存在漏漿、裂縫等情況，避免影響澆筑效果。針對(duì)鋼筋現(xiàn)澆板，還應(yīng)預(yù)留洞口，當(dāng)洞口尺寸在300mm 以內(nèi)時(shí)可不設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，將板鋼筋繞過洞口；當(dāng)洞口尺寸在300~1000mm 時(shí)，則要在洞邊設(shè)置補(bǔ)墻鋼筋；若洞口尺寸在1000mm 以上，則根據(jù)實(shí)際需求設(shè)小梁。采用混凝土連續(xù)澆筑辦法，少留施工縫。水平施工縫在高出地板300~500mm 的墻體上，若有預(yù)留孔洞，則包含施工縫距離孔邊緣在300mm 以內(nèi)。在澆筑過程中，采用地下室頂板與外墻分離的辦法，保證墻體頂部水平施工縫在地板250mm 以下，若一起澆筑時(shí)還需加強(qiáng)對(duì)墻體內(nèi)側(cè)面的養(yǎng)護(hù)。對(duì)建筑工程中不同位置所設(shè)置的鋼板厚度、直徑、間距選擇則存在一定差異，板厚為80mm、100mm、110mm、120mm、130mm 的鋼筋直徑均為?6，板厚140~150mm 的鋼筋直徑為?8，板厚80mm、100mm 以及140~150mm 的鋼筋間距控制為@250，板厚110mm、120mm、130mm 的鋼筋間距為@200。針對(duì)梁部分的施工，在主、次梁交接的位置需要在次梁處增加主梁箍筋，除特殊位置需要附加3 道箍筋，保證直徑同主梁內(nèi)箍筋間距50mm，懸挑梁與邊梁交接位置需要在懸挑梁部分加邊梁箍筋。

3.4.2 梁、柱、擋土墻及節(jié)點(diǎn)

針對(duì)柱梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的混凝土需要根據(jù)施工等級(jí)要求進(jìn)行作業(yè)，其中梁、樓板與擋土墻相交節(jié)點(diǎn)位置需要以擋土墻強(qiáng)度等級(jí)為準(zhǔn)，在建設(shè)過程中需考慮到當(dāng)?shù)匦鄙狡颅h(huán)境，保證施工穩(wěn)定性。與地下室外墻重合部分的框架柱按照外墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)施工，連梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)與墻一致。除特殊標(biāo)注信息外，連梁高度范圍內(nèi)的強(qiáng)制水平分布筋應(yīng)在連梁內(nèi)拉通作用連梁的腰筋，當(dāng)擋土墻鋼筋排數(shù)量在2 排以上時(shí)，外排水平筋在連梁內(nèi)拉通，墻體內(nèi)則應(yīng)用墻端錨固的形式，同時(shí)增設(shè)連梁腰筋[5]。針對(duì)柱及墻邊緣構(gòu)件位置，應(yīng)用封閉箍筋提升穩(wěn)定性。在擋土墻施工過程中需預(yù)留非連續(xù)性小孔，300mm 以內(nèi)可不設(shè)置補(bǔ)墻鋼筋，300~800mm 孔洞尺寸需在洞邊設(shè)計(jì)補(bǔ)墻鋼筋。當(dāng)梁、柱、擋土墻部分縱向鋼筋保護(hù)層厚度在50mm 以上時(shí)，需要配置?4@150mm×150mm，保護(hù)層厚度控制在25mm 以上，做好位置定位，避免其與縱筋、箍筋接觸。

3.5 沉降觀測(cè)

完成項(xiàng)目施工后需要對(duì)建筑進(jìn)行沉降觀測(cè)，需要符合《建筑變形測(cè)量規(guī)范》中的內(nèi)容，下沉穩(wěn)定階段界定為：最后100d 沉降速率在0.01~0.04mm/d。在實(shí)際觀測(cè)中，需要在首層完工后進(jìn)行一次觀測(cè)，而后每層施工后均要進(jìn)行一次觀測(cè)，施工竣工驗(yàn)收后第一年觀測(cè)次數(shù)保證在4 次以上，第二年觀測(cè)次數(shù)保證在2 次以上，直至下沉穩(wěn)定位置。若觀測(cè)發(fā)現(xiàn)異常情況需要及時(shí)與相關(guān)單位溝通。在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)距離地面高度控制為0.5m，應(yīng)用暗裝式時(shí)保證桿露出建筑面的高度在50mm 以上，若應(yīng)用明裝式觀測(cè)點(diǎn)，則需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況予以保護(hù)。

4 結(jié)語

總而言之，相較于平原地區(qū)的建筑施工，斜山坡上多層建筑施工難度更大，要求更高，因此務(wù)必加強(qiáng)對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性分析的重視，匯總相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，再利用相關(guān)措施實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。本次研究結(jié)合實(shí)際工程案例，針對(duì)施工過程中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)相關(guān)注意事項(xiàng)，從而進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)，保證施工過程和后期投入使用的安全性、穩(wěn)定性。