嘉龍和·瓏城的坡地建筑設計

曾小標

摘要：一般坡地建筑結合地形進行設計，形成了地下室四周至少有一面臨空或半臨空，本文通過實際工程計算分析坡地建筑單邊臨空地下室時，地震土壓力對于整體建筑的影響，以及基礎的抗滑移的計算。

關鍵詞：地震土壓力；滑移力；坡地建筑；支擋墻

中圖分類號：TU201.5文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0243-92

前言

坡地高層建筑的建設，一般結合地形進行設計，采用臺階放坡。這就形成了地下室四周至少有一面臨空或半臨空，使得建筑及結構設計具有一定的特殊性。在《建筑抗震設計規范》（GB50010-2010）6.1.14款的條文說明中建議：在山（坡）地建筑中出現地下室各邊填埋深度差異較大時，宜單獨設置支擋結構。但實際設計中因其他因素的影響，仍然存在主體建筑同時承擔部分支擋功能的情況，即合二為一。本文通過嘉龍和·瓏城項目的3#樓設計分析來論述土壓力對建筑物的計算。

1.工程概況

本項目位于深圳市龍崗區龍崗街道八仙嶺西側山麓，場地東側為八仙嶺，南側為深圳市龍崗區煤氣公司，西側為龍溪河，河對面為翠竹村，北側為施工空地。其中3#樓建筑，地上14層，地下1層，其中地下室僅有一面與土接觸，建筑室內設計標高±0.00相當于絕對高程49.300，地下室層高5.9米。

場地的地質條件：人工填土層①，松散一稍密，內摩擦角12°，粘聚力15kpa，天然重度18.4KN/m³；粉質黏土②1，可塑，內摩擦角15°，粘聚力18kpa，天然重度18.6KN/m³；淤泥質黏土②2，流塑～軟塑，內摩擦角5°，粘聚力8kpa，天然重度16.8KN/m³；中砂②3，稍密，內摩擦角25。，天然重度19.2KN/m³；含卵石粗礫砂②4，稍密～中密，內摩擦角30°，天然重度19.5KN/m³；含碎石粉質黏土③，可塑～硬塑，內摩擦角22°，粘聚力25kpa，天然重度19.4KN/m³；粉質黏土④，可塑～硬塑，內摩擦角25°，粘聚力28kpa，天然重度18.7KN/m³；下伏基巖為石炭系砂巖、白云質灰巖。勘察期間，測得場地各鉆孔地下水位埋深0.10～20.40m，標高介于27.37-48.53m。根據區域水文地質調查結果及場地的地形條件，場地多年地下水穩定水位變化幅度可按2.00-3.00m考慮。場地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.01g，設計地震分組屬第一組。場地對建筑抗震屬不利地段。

2.地震土壓力對建筑的影響

地下室與土接觸面，土對建筑物產生了水平力。當地下室與土一面臨空時，土壓力對整個建筑物的影響是不可忽略的，所以必須對建筑四周不均衡的土壓力進行詳細的分析計算。

2.1地震土壓力的計算

本工程的支擋墻背直立，高度5.9m；填土表面水平，地表均布荷載取10KN/m²；一般填土采用粘土，可根據經驗粘土綜合內摩擦角30度，取土對擋土墻背的摩擦角δ=0.33φ=9.9度，粘土重度為19.4KN/m³。因此通過式（1）～（8）計算，主動土壓力系數Ka=0.38。每延長米的支擋墻主動土壓力為：Z=0時，e_al=0KN/m；Z=5.9時，e_a2=43.5KN/m。

2.2地震土壓力對上部結構的影響

將計算的地震土壓力輸入到整體計算模型中，本項目計算模型采用YJK結構分析軟件。外擋墻用剪力墻輸入，并在軟件中選用與地震土壓力方向一致的自定義工況（地震力工況）作為附加作用力，荷載形式按墻面外水平梯形荷載，準確的相應數值。通過軟件計算，能較準確的計算出地震土壓力對上部結構的影響。

通過與未加地震土壓力的模型對比，豎向構件的內力變化還是較大，具體見表2：

從表2對比中發現，地震土壓力對整體結構的影響表現：地下室的墻柱影響比較大，特別是剪力的變化；地面以上墻柱基本不變化。

2.3地震土壓力對基礎滑移的計算

本工程基礎采用樁基礎，所以土壓力的產生的滑移力全部由樁基礎承擔，驗算樁的抗剪承載力，可考慮抗震承載力調整系數，并認為全部樁均勻受力，乘以不均勻系數0.8。

地震土壓力的對支擋結構的每延米的總土壓力通過公式Ea=0.5yH2Ka計算可知，Ea=128.6KN/m。本工程的支擋結構長度為50.1米，地震土壓力對基礎的滑移力為H=6442.86KN。根據《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）5.7節，取最小樁直徑1.2米的樁作為代表，計算出單樁水平力承載力特征值Rha=267KN，本工程總共有75根，總的水平力承載力特征值R=20025KN，則0.8R=16020KN。

以上計算所知，本工程樁基礎的總的抵抗水平力能夠滿足地震土壓力產生的滑移力。

3.結語

通過實際工程的計算分析，讓我們知道單邊臨空的地下室設計，地震土壓力對地下室支擋產生的不均衡力，對于建筑整體影響是不可忽略的。對于坡地建筑有條件時，首選與主體建筑在結構意義上分離的支擋結構。