坡地地形中多層框架結構的設計對策

李曉松

摘 要：坡地建筑是西南山區的一種獨特建筑形式，坡地地建筑框架結構的設計與常規結構設計存在一定差異，為全面提高坡地建筑結構設計效果，本文就坡地地形中多層框架結構的設計原則及技術處理措施進行分析，提出科學化的坡地建筑結構設計對策，僅供相關人員參考。

關鍵詞：坡地地形；多層框架結構；設計

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構設計難度較大。若單純以常規方式開展設計，勢必會嚴重影響坡地地形中多層框架結構的設計效果，甚至給坡地建筑埋下嚴重的安全隱患。此種情況下，加大力度探討坡地地形中多層框架結構的設計對策是非常重要的。

1 工程概況

本文以成都地區某培訓中心客房建筑項目為例，探討坡地地形中多層框架結構的設計對策。該坡地建筑平面布置圖如圖1所示，分為A、B、C三個區域，該建筑總面積為1.5萬m2，地面標高介于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。改坡地建筑抗震設防烈度為7度，場地類別為II類。該坡地建筑主體結構的豎向構件嵌固形式為連續不等高嵌固，三個區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，巖質坡體穩定性較好。水位設防標高為442.65m，場地內未見不良地質作用，現狀穩定，無斷裂或滑坡等，適宜開展工程建設。

2 基礎設計

坡地建筑多層框架結構基礎設計的開展，應當講地形、場地等因素納入到結構設計考量的范圍之內，確保多項要素滿足坡地建筑地基、邊坡以及建筑物整體穩定性的要求，從而提高坡地建筑多層框架結構設計的科學性、穩定性和可靠性。在該工程項目中，泥質粉砂巖層埋藏較淺，基于此，可以將A、B、C三區的基礎設計為獨立基礎淺埋的形式，以強風化泥質粉砂巖層作為基礎持力層，在掌握好基礎埋深的同事，通過以下兩種方式控制坡體之上巖體與建筑物的穩定性。

第一，按照1：1的比例控制基底標高，通過局部加大基礎埋深的方式控制巖體臨空面，從而保證巖層的連續性和穩定性。將基礎拉梁妥善設置于樓層接地樓面獨立基礎之間，并現澆構造底板，確保其厚度滿足基礎設計的相關標準，從而提高結構主體穩定性。為保證地基基礎沉降的均勻性，可以通過人工挖空墩式基礎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構基礎設計的科學性。

第二，就坡地建筑的實際情況來看，三個區域的南北兩側基巖極易面臨空面坡體風化和溶蝕風險，一旦出現此種情況，勢必會嚴重影響巖質坡體穩定性，甚至影響整個坡地地形多層框架結構的設計效果，因此在基礎設計中應當對該坡地建筑邊坡進行專項支護設計，合理設置截水溝或擋土墻，以保證防水排水設計的合理性和有效性。

3 主體結構設計

3.1 整體概念設計

在坡地地形多層框架結構的主體結構設計中，整體概念設計主要通過建筑結構平面與豎向規則性控制、主體結構整體穩定性等方面來對坡地建筑結構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的優化，應當以地形條件和巖土構成為主要參考因素，該項目中主體結構設計采用多層框架結構，為保證施工便捷性與結構穩定性，通過“掉層”處理方式消除坡地對建筑物的不利影響結合地勢坡形調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應力集中，通過邊坡支護專項設計與結構主體的有序分離，減少樓面質心與剛心的偏離，降低扭轉效應，保證主體結構設計的可靠性。

3.2 空間模型分析

在坡地建筑主體結構設計中，結構剛重比、周期比、強度比等指標的控制，能夠在一定程度上反映出結構整體穩定性以及平面與豎向的規則性。為合理控制扭轉效應，減少集中應力，可以適當調整接地頂層柱柱底嵌固方式，以保證坡地建筑多層框架結構設計的合理性。在主體結構地下連續不等高嵌固的影響下，存在明顯的扭轉效應，因此在坡地建筑結構設計中應當合理控制樓層位移。結構周期模型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，主體扭轉明顯。采用模型b雖降低了總體扭轉效應，但仍造成“吊腳”部位的接地頂層柱內力集中且放大明顯，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；其次設計中對“掉層”和“吊腳”接地框架柱截面均做了調整，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）按角柱及抗震規范要求。

結束語

總而言之，坡地地形中多層框架結構的設計，應當合理選擇場地，在平行于等高線的位置開展平面布置，基礎設計要充分考慮地形、場地等因素的影響，保證建筑物整體穩定性和地基基礎沉降的均勻性，優化坡地建筑的抗震構造，保證其抗震性滿足坡地地形多層框架結構設計的相關標準，除此之外應當做好防水排水設計，從而全面提高坡地地形中多層框架結構設計的科學性和安全性，為坡地建筑工程質量控制提供可靠的設計支持。

參考文獻

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

[2]周少偉.多層混凝土框架結構設計中的關鍵問題及對策[J].山西建筑，2016，42（5）：50-51.

[3]尹朋賢，石日明.淺談多層建筑結構設計中框架結構的問題與對策[J].裝飾裝修天地，2016（4）.