山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

黃 波

（成都華宇建筑設(shè)計有限公司貴州分公司，貴州 貴陽 550000）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，土地資源緊缺問題越來越嚴重，平地資源開發(fā)量比較大，已經(jīng)很難滿足人們生存發(fā)展實際需要。我國山地面積較大，在土地資源開發(fā)中，要求增加山地資源開發(fā)力度。在山地建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意與山地自然環(huán)境相適應(yīng)，同時由于其地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)采取針對性的設(shè)計措施確保邊坡和結(jié)構(gòu)的安全。因此，亟需對山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行分析。

1 山地建筑結(jié)構(gòu)接地的主要形式

山地建筑工程接地形式指的是建筑工程與山地地表之間的關(guān)系。山地建筑常見接地形式有掉層式、吊腳式、附崖式，如圖1 所示。（1） 掉層結(jié)構(gòu)接地形式，是指在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)有兩個及以上不在同一平面的嵌固端，且上接地端以下利用坡地高差按層高設(shè)置樓層的結(jié)構(gòu)體系的布置方式。掉層結(jié)構(gòu)分為脫開式和連接式兩種，脫開式指的是邊坡與主體結(jié)構(gòu)脫開，對于邊坡可單獨設(shè)置支護結(jié)構(gòu)；連接式指的是邊坡與結(jié)構(gòu)不脫開，結(jié)構(gòu)外墻可作為邊坡?lián)跬翂Α＃?） 吊腳結(jié)構(gòu)接地形式，是指順著坡地采用長短不同的豎向構(gòu)件形成的具有不等高約束的結(jié)構(gòu)體系的布置方式，分為架空式和半架空式兩種。（3） 附崖式，是指貼附于陡峭巖壁上的一種建筑豎向布置方式。

圖1 山地建筑常見接地形式

2 山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

山地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)重點關(guān)注結(jié)構(gòu)布置、邊坡穩(wěn)定性、地震作用及風(fēng)荷載作用計算參數(shù)調(diào)整、構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整及特殊構(gòu)件分析等問題。在山地建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要做好以下常見問題的把控：（1） 結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量規(guī)則并減小扭轉(zhuǎn)影響；（2） 應(yīng)提請勘察單位分析論證邊坡在自然狀態(tài)及動力狀態(tài)下的穩(wěn)定性；（3） 地震作用及風(fēng)荷載作用計算參數(shù)調(diào)整。要依據(jù)巖土勘察報告，進行地震動參數(shù)的調(diào)整，包括場地類別、地震動參數(shù)的放大等；風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)考慮地形條件的修正。 （4） 構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整及特殊構(gòu)件分析。應(yīng)注意對掉層和吊腳部分的框架柱地震剪力進行適當(dāng)放大；接地層上一層框架梁應(yīng)按偏拉構(gòu)件設(shè)計；吊腳結(jié)構(gòu)接地層、掉層結(jié)構(gòu)上接地端樓蓋（有拉梁時） 以及上接地層上層樓蓋（無拉梁時） 宜考慮樓板的彈性變形，同時應(yīng)按山地結(jié)構(gòu)高度起算點進行結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)計算。

3 工程概況

本文以某辦公樓作為研究對象，該建筑工程總建筑面積4486.2m2，建筑總高度26.9m。該建筑工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為獨立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)接地形式采用掉層框架結(jié)構(gòu)，一層開敞地下室，北面與主體結(jié)構(gòu)連接的地下室外墻兼做擋土墻，其余兩面為與主體脫開的邊坡支護。

根據(jù)項目初勘報告，該項目持力層為極破碎的軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V 級。

4 山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 抗震設(shè)計

掉層結(jié)構(gòu)，由于先天存在不規(guī)則且扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)盡量規(guī)則并盡量減小扭轉(zhuǎn)的不利影響，同時結(jié)構(gòu)計算模型應(yīng)盡量與實際相吻合，應(yīng)注意以下幾點：（1） 合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，盡量減少掉層部分的層數(shù)和跨數(shù)。本工程控制上接地部分剛度在本層剛度的占比不小于85%，掉層數(shù)為1 層，所吊跨數(shù)為2 跨，以便對結(jié)構(gòu)的受力特性更好的把控，同時盡量減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)帶來的不利影響。（2） 合理確定建筑結(jié)構(gòu)高度界定中的起算點。掉層結(jié)構(gòu)計算房屋高度時，當(dāng)大多數(shù)豎向受力構(gòu)件都嵌固于上接地端時（上接地部分結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度不小于本層結(jié)構(gòu)總剛度的80%），在邊坡穩(wěn)定及變形得到有效控制的前提下，結(jié)構(gòu)受力特性將主要取決于上接地端以上部分，結(jié)構(gòu)高度可從上接地端起算。（2） 計算時應(yīng)注意計算模型與實際相符。本項目地下室外墻兼做擋墻且與主體結(jié)構(gòu)相連，因此，應(yīng)按照實際情況將地下室外墻輸入模型與主體結(jié)構(gòu)一起計算，同時對擋墻本身用單向板或雙向板受力模式復(fù)核配筋。（3） 應(yīng)注意內(nèi)力調(diào)整和特殊構(gòu)件分析。對于掉層或吊腳結(jié)構(gòu)，一方面考慮到其掉層或吊腳部分的框架柱為結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件，抗震設(shè)計時宜加強，另一方面，由于該部位柱剛度相對較小，從而分擔(dān)的地震剪力也較小，從多道防線角度出發(fā)，宜對其該部位框架柱計算的地震剪力放大1.1 倍。

接吊腳結(jié)構(gòu)接地層、掉層結(jié)構(gòu)上接地端樓蓋（有拉梁時） 以及上接地層上層樓蓋（無拉梁時） 由于受力復(fù)雜，宜考慮樓板的彈性變形，結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，上接地柱在地震作用下自身的扭轉(zhuǎn)較為明顯，因此在結(jié)構(gòu)整體分析時，宜考慮其影響。

4.2 邊坡支護方案選擇

山地建筑工程常見邊坡支護方案有放坡、噴錨支護、重力式擋土墻以及鋼筋混凝土擋土墻，具體如下：（1） 放坡：放坡支護方案的開挖成本比較低，在建筑工程施工中的應(yīng)用也比較廣泛。（2） 噴錨支護：噴錨支護的施工成本也比較低，其是一種由鋼筋網(wǎng)、錨桿、混凝土、土體所組成的支護體系。（3） 重力式擋土墻：重力式擋土墻的類型有很多種，包括衡重式、直立式、仰斜式等等，其中，衡重式主要被應(yīng)用于高差較大的位置，直立式受力最為經(jīng)濟合理，仰斜式占地面積較小但承載力要求較高。（4） 鋼筋混凝土擋土墻，要求與主體結(jié)構(gòu)一起計算，需要考慮土推力對結(jié)構(gòu)主體的影響。

在本工程邊坡支護方案選擇方面，根據(jù)勘察單位勘察結(jié)果及意見對上述幾種邊坡支護方案進行分析，對于該工程除北面以外的場地高差，可采用放坡或噴錨支護方案，對于北面邊坡，高度較小（5m） 不存在滑坡且結(jié)構(gòu)沿北面尺寸較大，為防水處理方便，采用與主體結(jié)構(gòu)相連的鋼筋混凝土地下室外墻兼做擋土墻，設(shè)計時已考慮其對主體結(jié)構(gòu)的影響。

4.3 基礎(chǔ)和基礎(chǔ)深埋選型

本工程采用獨立基礎(chǔ)，同時設(shè)置拉梁與各獨立基礎(chǔ)相連，基礎(chǔ)埋深除按地勘建議標高外埋置于穩(wěn)定持力層下1.0m。掉層結(jié)構(gòu)由于天生豎向不規(guī)則，受扭轉(zhuǎn)影響較大，為加強結(jié)構(gòu)的整體性，宜設(shè)置拉梁與基礎(chǔ)相連，同時結(jié)算結(jié)果標明，設(shè)置拉梁后可有效減小柱子剪力分配的不均勻性，因此本項目基礎(chǔ)間均設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。同時為考慮山地建筑結(jié)構(gòu)不等高接地特點，基礎(chǔ)埋深宜適當(dāng)加大。

5 結(jié)語

綜上所述，本文介紹了山地建筑結(jié)構(gòu)接地形式及設(shè)計注意事項，并結(jié)合工程實例，對山地建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行了敘述。在山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要綜合考慮場地地質(zhì)條件、建筑工程項目建設(shè)方案等因素，選擇合理的接地形式和結(jié)構(gòu)體系，進行合理的結(jié)構(gòu)布置，以減小山地結(jié)構(gòu)由于先天性的豎向不規(guī)則對結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。同時由于山地結(jié)構(gòu)周邊復(fù)雜的地形條件，應(yīng)結(jié)合勘察單位意見選擇合理的支護方案，盡量避免支護形式與主體結(jié)構(gòu)相連，如必須利用主體結(jié)構(gòu)或地下室側(cè)墻兼做支護結(jié)構(gòu)，則邊坡坡度不能太高，同時主體結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)相應(yīng)的巖土側(cè)壓力作用。