關于坡地建筑結構設計的探討

摘要：經濟的快速發展使建筑設計有高檔化發展的趨勢。坡地工程作為能夠緩解用地緊張、高美觀度的建筑，在我國已有大量的興建。坡地工程獨特的地勢也有利于設計出獨特風格的新型建筑，給居民帶來視覺、生活上的享受。我國關于坡地建筑的理論研究相對偏少，而坡地建筑的實際設計與施工的難度極大，對抗震有極高的要求，導致坡地建筑的結構設計階段會有較多的問題。本文以某城區的坡地建筑工程為例，分析了坡地建筑的地形特點與設計原則，并探討了坡地建筑結構設計的一些問題。

關鍵詞：坡地建筑；結構設計；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建筑用地的緩解方式，且更易建造錯落有致的立體景觀，減少對原生地的破壞工作。坡地建筑的地形條件有較強的獨特性，設計不當易發生安全事故。在山地等地區的坡地建筑需與地形相適應，導致建筑的結構難以進行調整，無法對底部構件的約束部位進行統一水平面的設計，使坡地建筑在抗震設計上有較強的特殊性。

1.坡地建筑的地形特點

坡地建筑地形特點主要是地勢高低不平，相差懸殊，地基薄厚不均。施工時邊坡穩定性問題相對嚴重，地基結構受力復雜，可能有同一建筑物同時有人工和天然兩種地基。

2.坡地建筑的設計原則

坡地建筑在設計時應遵循相應的原則。在對坡地進行開發前，應先調查以往的坡地建筑的結構設計，和在當地建設坡地建筑的必要性。建筑結構設計的難點主要在于與地形結合的接地方式，因地形的限制導致工程的成本相對偏高，要在保障坡地建筑的穩定性的情況下進行成本預算工作。

對坡地建筑進行設計時應先保障建筑的周邊環境適宜居住，可設計多樣化的建筑結構。但要在設計時注重工程地區的植被，減少因建筑工程造成的坡地伐木現象，不能大量挖土，擋土墻和架橋的高度也要有相應限制。

坡地建筑的結構設計要重視對坡地特點的利用，結合平地建筑的設計元素來進行坡地建筑的結構設計，建造獨特的居住環境和建筑結構，來吸引客戶。對山體的排洪泄水工作也要有規劃，在建筑工程前期就要關注工程地區的降水和雨水收集、山體排洪情況，并將排水溝渠設計成建筑環境綠化的一部分，在提高結構設計時關注建筑外表。在設計早期還要考慮消防車的出入，對消防車的道路坡度進行設計，避免后期調整對工程的干擾。坡地建筑的通風防潮與噪聲問題也應進行相應的設計來降低其對居民的影響。

3.坡地建筑結構設計分析

本文對坡地建筑結構設計的分析是以某城區的A工程為例，該坡地建筑工程為兩棟住宅高層，一棟位于地勢高的西北側，另一棟位于低處的東南側，兩側高度差為10米，有整體連通的一層地下室。

3.1 坡地建筑結構的基礎設計

坡地建筑結構設計應有足夠的承載能力，滿足上部建筑的沉降變形要求，保障建筑的穩定程度。天然淺基礎作為經濟合理的設計形式，工程量少且成本較低，是持力層分布均勻時的主要設計方式。持力層埋藏相對較深，導致底部承載較大，應采取人工挖孔樁，來提供足夠的承載力。針對建筑的不均勻沉降問題，在建筑結構的抗震設計上要避免統一結構單元處在性質不同的地基上，但在實際中部分坡地起伏較大，地基區有多重土層存在，易發生不均勻沉降現象，會對建筑結構造成一定的破壞，應結合實際來設計褥墊層或巖石錨桿進行處理。

3.2 地下室埋深設計

A工程的地基主要為含碎石粉質黏土層，工程性質一般。地下室部分應利用抗拔樁與防水板的結合，地下室結構設計應考慮地震情況下結構的動力效應與埋置深度的關系，地勢偏高的部分與地勢低相連的裙樓，可采取控制埋置深度、限制滑移的策略，來滿足高層建筑地下室基礎埋深的需求。

A工程在垂直于兩棟建筑界線處設置了較多的剪力墻，以提供足夠的側限條件。

3.2 坡地建筑的擋土墻設計

坡地建筑的擋土墻對上部建筑結構有著決定性的影響。擋土墻在設計時應重視安全程度，提高可行性，并進行成本控制，結合工程地形來進行相應的設計，提高工程的經濟效益與社會效益。擋土墻計算模型按板帶寬度上端簡支下端固定的單向板進行計算，并在擋土墻底部及中部進行排水溝渠的設計，沿擋土墻順坡導入地下室外側邊溝。擋土墻應注重建筑的防水防潮作用，將擋土墻與相應結構進行聯合設計，保障空間結構的合理程度。擋土墻應有足夠的剛度來避免墻身的移動或偏轉，加大地下室的頂底板厚度和設置鋼筋混凝土結構都能有效加強擋土墻的剛度。

部分的坡地建筑未經營造局部平地環境處理，在進行高層建筑的結構設計計算分析時，因嵌固端對建筑結構的內里分配和結構局部的經濟性有重要的影響，其選取可能因建筑物的各種不同情況而有所差異，設計人員應先確定結構嵌固端的位置，選出最不利的情況，再進行后續結構計算。

3.3 PKPM建模計算

對坡地建筑上部結構的模型計算一般采取PKPM軟件。當工程建筑的空間與工期難以另建擋土墻，則應在PKPM建模中對擋土墻的影響進行考慮，模擬并分析上部建筑結構的受力問題。掉層結構的重要結構指標判斷也需利用PKPM軟件進行。

3.4 坡地建筑的上部結構

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在坡地建筑工程選址時避開不穩定的邊坡結構，并加強抗震構造設計，提高施工質量，還要設置防震縫來避免地震導致的建筑不均勻沉降問題。加強對底部的設計，重視抗震措施，增強建筑上部結構與基礎之間的協調性。高層建筑則應使各個層面的強度和剛度勻稱，薄弱的樓層會因地震影響而發生變形或成為變形集中區。坡地建筑工程在施工過程的各個階段，因地基承載的變化易導致地基變形，應加強對地基的檢測，及時發現地基變形沉降滑移等問題并采取相應的解決手段。

結束語：

在山區較多、地勢復雜的城市里，坡地建筑在緩解土地資源緊張的現狀有著重要的作用。坡地建筑的建設也成為了城市的獨特風景之一，在自然條件下利用地形建設造型獨特的建筑能夠滿足居民的需求。坡地建筑因其特殊性而無法成為建筑開發設計的風潮，在工程設計施工時應先保障當地的植被與生態環境不受破壞，這也增強了坡地建筑的貴重程度。坡地建筑對結構設計要求極高，施工難度大，要注重與常規建筑結構的差別，提高地基、擋土墻的承載力與剛度，減少建筑沉降與地震對建筑的影響，加強坡地建筑結構設計方案的科學性，提高坡地建筑質量。

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作者簡介：

秦玲，女，貴州，1970年12月11日，現任職稱：高級工程師，主要從事工作方向：結構設計。