对如今城市用地紧张和有限的问题而产生
的,而其由于所处的位置是上坡土地这样
一种具有自然独特性的环境,而这种环境
也就必然导致了其在地基处理以及整个房
体建造中的难题。因此,为了将这种难题
有效地解决,作为在建筑施工建设中居于
基础性地位的建筑结构设计,其开始凸显
着其重要作用。鉴于目前相关方面对坡地
建筑结构的设计相关内容认识得还不够,
本文将紧紧围绕着坡地建筑结构的设计这
一中心主题,对其基础设计、挡土墙设计
以及上部结构设计等几个方面展开论述。
【关键词】坡地建筑;结构设计;可行性
前言
当前,在我国社会经济以及城市化发
展进程不断推进的深刻推动之下,城市的
用地形势日趋严峻,而就这样一种严峻的
形势而言,我们通常采用两种方式进行应
对。其一,建设大量的地下建筑和高层建筑;
其二,在地势不平坦的地方建建立起高楼,
而就这两种方式而言,前者已经在我国的
大中小城市的运用中被证明是可行的,而
后者则是一种后来兴起的建筑方式。不过,
这种方式在大多数丘陵地貌的城市或乡村
中运用较多。然而,就这种新型的建筑模
式和建筑方法来说,其具体实现起来却并
非易事,因为其所处的施工环境已经直接
决定了其在设计和施工环节上的那种难度
和不稳定性。因此为了有效应对这一因素
的影响,我们需要加强对其相关结构的分
析。
一、坡地建筑的特点
坡地建筑,作为一种建立在山坡土地
上的建筑,其与普通的平地建筑相比有着
自身独特的特点,而也正是在这种独特特
点的要求之下,其在建筑结构设计以及具
体施工上也表现出一种特殊性。由于坡地
建筑的底层高差较大,因此常见的接地的
处理方法有“吊层”和“掉层”,结构上即
为架空、退阶。“吊层”的处理可以避免大
面积开挖,保持坡地的原有地形,方便人
流通过连接道路与坡道或者楼梯入户,这
种接地方式可节约建造成本。“掉层”的处
理可以将高边坡逐阶退台,使其变成一段
段高差较小的平地,进行建筑修筑,这种
方式虽然要造成大量开挖,但是此方法避
免了高边坡的处理,而且在一段段平阶上
也便于施工。
二、坡地建筑结构中的基础设计
基础设计是整个坡地建筑结构设计中
一个较为重要的部分,该部分设计质量高
低与否,对于整个坡地建筑结构来说,具
有很高的现实意义。根据《建筑地基基础
设计规范》(GB50007-2011)要求,坡地建
筑基础设计应满足以下几点 :①满足上部
建筑的承载能力要求 ;②满足上部建筑的
沉降变形要求 ;③满足建筑整体稳定性要
求。当持力层埋藏较浅且分布均匀时,首
先考虑的是天然浅基础,上部结构传至基
础的荷载较小时,天然浅基础是一种经济
合理的基础形式,开挖深度小,工程造价
低。当持力层埋藏相对较深,分布起伏变
化,上部结构传至基础的荷载较大时,浅
基础承载力已不能满足要求,此时可采用
人工挖孔墩基础,成孔简单,成墩质量好,
造价低,即能提供足够的承载力又有良好
的经济性。当基岩埋藏很深时,人工开挖
需穿越较厚的岩土层,施工难度较大,建
议采用冲孔灌注桩、可适应较深的持力层,
但工程造价相对较高。
三、坡地建筑结构中的挡土墙设计
与基础设计一样,作为坡地建筑一个
十分重要的组成部分——挡土墙的设计也
是十分重要的。山区地形地质条件千变万
化,每个工程都有其特殊性。工程设计时
根据实际情况,因地制宜,力求达到挡土
墙建筑物的完美组合。通常坡地建筑挡土
墙设计做法有两种 :
(1)考虑挡土墙与主体结构分开。该
做法受力明确,并有利于室内防水及防潮,
但挡土墙单独设置会增加岩石的开挖量,
延长工期并增加工程造价,而且挡土墙与
主体结构分开施工会使施工周期加长,同
时由于挡土墙单独设置建筑使用空间变小,
不符合业主要求。
(2)结合主体结构布置挡土墙。该做
法将挡土墙与相应部位主体结构联合设计,
底板、顶板及挡土墙等组成合理的空间结
构,可避免方案(1)的缺点。挡土墙要有
足够刚度,使墙身在土压力作用下不发生
移动或转动。但上部结构整体分析时应计
入水平土压力的影响。
挡土墙设计应满足以下要求 :
(1)挡土墙强度计算。在静止土压力
及水压力作用下,挡土墙计算模型按 1m 板
带宽度,上端简支、下端固定的单向板进
行计算,土压力按静止土压力取值,K取0.5。
满足强度、挠度、裂缝等要求。在遇扶壁
柱处构造加强横向钢筋布置防止开裂。
(2)结构刚度要求。通过在框架柱位
置设置钢筋混凝土扶壁柱和增大地下室顶
底板厚度的办法来加大挡土墙的刚度。在
挡土墙高度范围内框架柱截面高度取挡土
墙厚的两倍。
(3)抗滑移及抗倾覆验算。挡土墙在
覆土、墙身自重、上部结构自重、及土压力、
水压力共同作用下,其稳定性应满足规范
要求。在抗滑移和抗倾覆的计算中可计及
上部结构与挡土墙一体的有利影响。由于
挡土墙内侧为地下室,不能直接设置泄水
孔,因此在挡土墙背面底部及中部设置排
水盲沟,沿挡土墙顺坡导入地下室外侧边
沟。
四、坡地建筑结构中的上部设计
当然,就坡地建筑结构中的上部设计
而言,其在整个建筑设计中也占据着很高
的地位,而这种地位实际上也就需要我们
将各类因素综合全面地考虑进来。由于挡
土墙与主体结构是整体设计的,主体计算
时应考虑侧向土压力的影响,根据理正软
件取 1m 板带宽度挡土墙按上端简支下端
固定模型计算出上端的支座反力,再乘以
框架柱的水平受荷宽度,得出集中力,以
节点水平荷载的形式输入框架柱顶节点
上,在挡土墙支座处楼面应按弹性板输入
参与结构整体的计算分析。在挡土墙支座
处楼面一至二跨内应适当增加板厚并双层
双向配筋。结构设计除满足承载能力极限
状态外,还需满足正常使用极限状态。对
建筑物可能产生危害的因素,除在重力荷
载、竖向荷载作用下地基不均匀沉降引起
建筑开裂、倾斜等外,在水平荷载(风荷
载、地震作用等)作用下也会产生局部失稳、
滑坡等破坏。综合考虑这些不利因素,在
进行上部建筑结构设计时应采取以下措施 :
(1)选择建筑场地时应尽量避开不稳
定的边坡,结构的抗震性能需严格的构造
措施和施工质量给予保证。
(2)由于山地建筑竖向刚度不规则,
扭转效应明显,设计时底部应加强,从概
念设计上重视并采取必要的抗震措施,避
免出现短柱和上刚下柔的情况。
(3)设置防震缝。在建筑高差变化较
大处设置防震缝,在底层连廊与主体结构
间设置防震缝,均可有效地减少地震作用、
温度变形、不均匀沉降等造成的不利影响。
(4)加强上部与基础的协调。采用墩
基础的形式可减少建筑不均匀沉降的程度,
在建筑底层人工挖孔墩的承台间设连系梁,
将各墩、柱相互牵制连为一个整体而共同
工作,可有效传递水平力,避免因个别墩
失稳或失效而引起建筑整体破坏。
(5)变形观测。加强监测地基在建筑
施工过程的不同阶段因加载的变化引起地
基的变形(沉降、滑移)情况,检查边坡
的稳定性,以便及时发现隐患,采取必要
的处理措施。
五、结语
经过上文的分析和介绍,我们对坡地
建筑的特点,坡地建筑结构设计中的基础
设计、挡土墙设计以及上部设计等几个方
面的内容有了一定的了解,从中我们可以
深刻地认识到,面临着如今城市用地不断
紧张化的深刻现实,如何将这种坡地建筑
的建设步伐有效地加快,无论对于整个建
筑施工界,还是对于整个城市发展来说,
都有着十分关键的意义。然而,就坡地建
筑来说,由于其所处的环境是具有一定坡
度的不平坦地域,而这种不平坦地域也就
直接导致了其在建筑结构设计上的复杂性。
就如文中所提到的那样,无论是基础设计,
挡土墙设计还是上部设计,其实际上都需
要我们各方面给予足够重视。
参考文献
[1] 王丽萍 . 山地建筑结构设计地震动
输入与侧向刚度控制方法 [D]. 重庆 :重庆
大学,2010.06
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