探索山地建筑結構設計中的常見問題及對策

熊曉波

摘要：山地建筑結構設計由于其特有的復雜性受到了廣泛關注。本文對山地建筑結構設計目前常見的幾點問題進行了分析探究，根據這些問題，提出了一些對策以保證山地建筑的穩定性和安全性。

關鍵詞：山地建筑結構設計;問題;對策

山地建筑結構設計有其與平地建筑結構設計相比而言的復雜性和特殊性，因此，對于山地建筑結構設計的特別研究探討是非常有必要的。本文對山地建筑結構設計中的常見問題和對策進行討論，如下。

1 山地建筑結構設計中的常見問題

1.1 建筑物周圍約束不對稱

山地建筑本身就有其特殊性，與很容易達到雙向對稱條件的平地建筑不同，山地建筑周邊的約束不對稱，經常會出現建筑的某一面無約束而其余面有約束的情況，這種“先天性”的問題給建筑結構設計帶來了很大的麻煩[1]。在山地建筑周圍約束不對稱以及建筑物本身結構不對稱的情況下，很容易出現防震設計和抗風設計的問題。如果對建筑物周邊沒有做到良好的處理，對其結構不對稱性沒有良好的改善，在地震作用或風力作用下，建筑物會出現較大的扭轉。山地建筑周圍建筑物約束不對稱是這種建筑結構發生扭轉的主要原因。這也是山地建筑結構設計中需要特別注意的問題，給建筑結構設計工作造成不便。這種情況就直接導致了山地建筑結構的抗扭轉能力弱，防震抗風能力較差等問題。

同時，山地建筑結構本身與周圍環境之間的受力作用很難進行分析[2]。現有的計算分析軟件大多適用于平地建筑結構，對于山地建筑結構的受力計算分析并不規范完善，對于建筑結構本身的振動特性及其他設計中需要考慮到的參數，現有的計算軟件都很難給出一個與規范限制相匹配的結果。這樣的問題進一步給山地建筑結構設計帶來了困難與挑戰。

1.2缺乏合理的建筑規范

無論任何建筑設計的成功進行，都需要有科學合理的建筑規范進行指導和約束。建筑規范給建筑設計帶來的引領作用可以給建筑結構設計帶來很多方便，同時科學的建筑規范也能夠給建筑結構設計提供保證，在進一步的實施中避免出現一些難以補救的問題，給施工單位帶來時間成本的浪費和經濟損失。然而，目前大多的建筑指標和詳細規程都是適用于平地建筑結構設計的，山地建筑結構設計雖然某些部分與平地建筑結構設計相似，但由于兩者仍具有一些本質區別，且山地建筑結構設計中存在一些其特有的重點難點，不能與平地建筑結構設計一概而論。因此，缺乏針對于山地建筑結構設計科學合理的建筑規范，給山地建筑結構設計帶來了不少麻煩。正因為沒有特別適用于山地建筑結構設計的規范章程，部分建筑設計單位便將平地建筑結構設計的規范強行套用在山地建筑結構設計中，這樣的套用雖然看起來無傷大雅，但實際上，在不合理的建筑規范指導監督下的山地建筑結構設計在施工中會出現各類問題，導致施工人員白白浪費時間精力，浪費時間成本的同時給施工單位造成經濟損失。并且施工完成的山地建筑結構可能存在一些質量安全問題，產生質量安全隱患。

1.3 建筑結構設計人員專業水平有限

由于山地建筑結構設計中存在很多與一般平地建筑結構設計并不相同的問題，需要建筑結構設計人員針對特殊問題進行特殊處理，結合山地建筑結構的位置及附近的地質水文條件進行特別處理，給出符合地理位置和建筑需求的合理山地建筑結構設計，這對建筑設計人員的專業性和設計經驗要求是比較高的。然而，實際情況中，許多建筑結構設計人員并沒有較高的專業素養，對于一般的平地建筑結構設計可以勉強完成，但是對于山地建筑結構設計，他們往往選擇套用平地建筑結構設計的方案，并沒有對這樣的方案進行山地情況的適用性探討和改進，也沒有根據山地建筑結構的特殊性和當地的地質水文條件以及周邊建筑對其的影響等問題對建筑結構設計方案進行合理調整。這樣的直接套用導致了設計方案在施工過程中存在很多不合理之處，施工人員難以進行，影響了施工進度和施工效率，同時對建筑施工的質量安全難以做到有效保障，給施工團隊造成了人力物力的浪費和時間成本的浪費，最終還給該工程的經濟效益產生影響。

2 山地建筑結構設計中問題解決措施

2.1 營造局部平地環境

山地建筑結構設計中存在的很多阻礙都在于其斜坡環境，不似平地環境那樣有對稱的周邊約束和較好的建筑對稱性。因此，在山地環境下營造局部平地環境就顯得非常重要。局部平地環境給建筑設計帶來了便利，因為有比較完善的建筑規范進行指導和約束，幫助建筑設計人員完成工作，并保證了后續建筑施工中不會出現由于設計不合理導致的質量安全問題。同時，建筑結構設計工作可以有各類計算模擬軟件進行計算模擬分析，對建筑各類參數的合理性進行比對判斷，比如建筑物高度，結構基礎埋深等，保證了建筑結構設計的科學性和合理性，為后續施工提供保障。

在營造平地環境時，擋墻的設置是不可缺少的，一般情況下為了營造平地環境設置的擋墻在靠近山頂一側的位置。這樣的設計不僅可以給建筑設計位置提供平地環境，減少山地建筑結構設計的難度和問題，同時還可以在原本建筑擋土一側增加窗井設計，給建筑提供更多窗井設計可以減少室內光源的使用，同時增加建筑的通風性，給建筑使用人員更好的使用體驗。

2.2 設置鋼筋混凝土剪力墻

在某些山地環境下，可能難以營造較好的局部平地環境。在這種特殊情況下，設計人員需要根據實際情況進行其他方面的輔助操作，保證山地建筑結構的穩定性和安全性。比如，可以嘗試在建筑物底部四周設置強度剛度較大的鋼筋混凝土剪力墻。鋼筋混凝土剪力墻的設計可以幫助建筑物抵抗扭轉力作用導致的建筑結構扭轉，進而導致建筑物不穩定，發生危險。這一設計不僅增大了建筑物本身的抗扭剛度，給建筑物本身穩定結構打好基礎，又減弱了周圍環境約束不均勻造成了不利影響。因此，鋼筋混凝土剪力墻的設計對于山地環境下的建筑結構設計非常有幫助。

2.3 注重防震抗風作用

在山地建筑結構設計中，防震作用的設計尤為重要。山地建筑本身由于其環境特殊性，比較容易受到地震作用的影響，防震作用在山地建筑中就更加需要受到重視。設計人員不可以直接套用平地建筑結構設計防震作用設計的相關參數，需要根據山地的具體情況進行防震作用計算模擬，進一步實現設計。

抗風作用設計中，山地環境下風載荷計算的修正不可以被忽略。特別是對于風力敏感性強的高層建筑，對風壓高度變化系數的設置除了需要考慮到平地高層建筑結構設計中需要考慮的各類因素以外，山地地形對該參數的影響在山地建筑結構設計中需要格外受到關注，這樣才能保證建筑的防風設計符合要求。

3 結語

與平地建筑結構設計不同，山地建筑結構設計具有復雜性和特殊性，這些問題不能簡單套用平地建筑結構設計的相關規范來解決，需要設計人員根據建筑地點實際情況和周邊建筑特征進行特殊處理，因此，對設計人員的專業性和經驗豐富程度要求比較高，需要設計人員根據實際情況做出比較合理的判斷和設計。為了解決山地建筑結構設計中的常見問題，設計人員可以采用營造平地環境、設置鋼筋混凝土剪力墻和注重防震抗風作用等措施，保證建筑的穩定性和安全性。

參考文獻：

[1]李英民，姬淑艷，唐洋洋，姜寶龍，劉立平，韓軍.山地建筑結構特殊問題與研究進展[J].建筑結構，2019，49（19）：76-82.

[2]歐治中.山地建筑結構設計中相關問題及要點探討[J].城市建筑，2019，16（12）：74-75.