坡地建筑结构设计方法及实践应用

坡地建筑结构设计方法及实践应用
发布时间：2021-07-15T14:04:16.183Z 来源：《建筑实践》2021年40卷第3月第8期作者：王友刘俊利
[导读] 当前我国针对坡地建筑的研究数量较少
王友刘俊利
中联西北工程设计研究院有限公司
陕西西安 710000
摘要：当前我国针对坡地建筑的研究数量较少，成型且投入使用的坡地建筑数量相对有限，而平地建筑的结构显然不适合应用在坡地建筑上，因此对于坡地建筑结构的设计，应在了解坡地地形结构的基础上进行深入研究，以确保坡地建筑的质量足够可靠。

基于此，本篇文章对坡地建筑结构设计方法及实践应用进行研究，以供参考。

关键词：坡地建筑；结构设计；方法；实践应用
引言
在我国拥有的国土资源中，坡地面积占了2/3以上，坡地城镇占全国总城镇数的一半左右，在建设项目中，较小的场地高差尚可通过平整土地解决，当场地高差超过3m以上，坡地建筑的设计就可以更好地利用场地，减少土方量。

对于设计方来说，坡地建筑能够按地上建筑进行结构设计，无疑是对项目的设计及造价控制都是更为有利的，例如防火分区的减少，机电设备的减少，楼梯数量的减少，可利用的结构面积增加等，但在图纸审查和消防审查的过程中，又因为没有可执行的具体条文，多数审查会要求从严控制，导致无法达到结构设计和使用所需的空间效果，所以如何能够合理安全设计坡地建筑。

1坡地建筑
随着人们生活水平的日益提高，在建筑领域也愈发重视对于居住品质的提高。

坡地建筑是一种能够很好地体现人与自然和谐相处的建筑，是一种原生态建筑。

所谓原生态建筑是指在没有受到任何人类干扰情况下而保持的生态环境，坡地建筑由于其特殊的地方环境使得对周边环境的破坏程度较低。

周边环境能够有效保护起来，进而最大程度地实现了对于自然环境的保护同时也是“建筑尊重自然并成为自然的一部分”理念的深切实践。

坡地建筑不仅是一种景观建筑，同时也是一种人文建筑。

坡地建筑以地为依托，充分利用当地特色的地形地貌环境进行建筑设计，将极富有地特色的建筑元素融入到建筑设计当中，使建筑与环境能够很好地融为一体，从而使视觉层次更加突出，同时视域也更加广阔，为建筑增添了更多色彩。

2坡地建筑排水规划
2.1排水管道布局
由于坡地建筑所处的地理位置特殊，对于排水管道的设计应当要充分考虑当地的地形地貌，利用重力进行排水，从而最大限度地降低工程建筑开支。

在污水管道布置的过程当中，应当要考虑是否需要接纳沿路地块的污水，如果需要则在道路附近布置，如果不需要，则可以在坡或绿地埋设管材，从而减少成本。

在污水管道埋设的过程当中也需要考虑到坡度问题，管道坡度应当与道路坡度相同，从而能够最大限度地减少管道埋深。

当在排水管道铺设过程当中遇到台地时，应当要按最小坡度来确定管道坡降。

2.2排水管道选择
在排水管道选择过程当中，需要根据当地的水质和土壤性质进行选择。

排水管道的铺设过程当中，也需要考虑到所可能承受的压力、施工方法、地下水位以及断面尺寸等，诸多因素均有可能对于排水管道的寿命和耐久度产生一定的影响，在坡地建筑排水管材的选择上，应当要最大限度地考虑到抗腐蚀性和耐用性。

排水管道与给水管道最大的不同是给水管道不需要过多考虑管道本身的污染性。

因此在排水管道的选择过程当中，较为推荐的是具有较强抗压和抗拉能力，同时具备经济和实用特点的钢筋混凝土管以及HDPE管。

3基础设计
基础设计是建筑设计的关键，无论是坡地建筑还是平地建筑，其基础设计均需要满足相关规范及要求，这些要求包括上部建筑的承载能力、沉降变形及建筑整体的稳定性。

由于坡地地质构造复杂，因此坡地建筑很容易出现持力层分布不均的情况。

如果坡地的地层较为理想，持力层埋藏浅且分布相对均衡，可优先考虑天然浅基础的设计方式。

该方式的优点在于开挖深度小且经济性表现良好，只要坡地建筑上部结构对基础造成的荷载负担相对较小，天然浅基础就能够应用于坡地建筑结构的基础设计。

其中，人工挖孔墩基础具有较高的经济性，在质量上也具有良好的表现。

但在应用人工挖孔墩基础时，如果面临持力层埋藏极深的情况，贸然应用人工开挖基础的方式会因要挖穿较厚的岩土层而面临极大的施工难度及安全风险，因而此时不适合人力开挖，最好采用冲孔灌注桩的方式，但冲孔灌注桩不仅造价成本更高，其设备对场地条件要求也更严格，因此在施工过程中应合理斟酌是否采用该方式，如果只能采用该方式，则需要通过优化设计尽可能控制冲孔灌注桩的施工占比。

通常情况下基础结构的设计不允许地基存在性质上的高度差异，但由于实际地质情况相对复杂，如在坡地地形基岩面起伏明显的情况下，则仅能以多种土层作为持力层。

常见的解决办法包括2种：一是结合天然浅基础与人工挖孔墩基础，将持力层完全引向岩石层，这可能会造成基础滑移的情况出现，因此还需额外设置岩石锚杆；二是以厚度300~500mm的中砂、粗砂、炉渣等物料构成褥垫层，并用这种褥垫层处理基础与岩石接触部分。

4通风
处于坡地的多层建筑又独具特点，坡地的建筑群间的涡旋呈现统一的风向，且涡旋的风速随上坡高度的增加涡旋风速呈上升趋势，在出风口建筑迎风面处于风速最大值，出风口建筑背风面风涡旋的状态。

坡地条件下迎风口建筑顶部风速变化不大，但出风口建筑顶部会出现风速急剧增加的大面积区域。

坡地条件下，随着建筑群高宽比的降低建筑群间的风涡旋的风速却逐渐增大，且涡旋数量出现了不同的变化，入风口出建筑背立面涡旋均1个。

(1)行列式多层建筑的高宽比数值和风环境的优劣不逞同向变化关系，风环境的构成要素风速、风向随着高宽比的变化呈现特殊变化规律，高宽比数值极大与极小对风环境都不利。

(2)不同地形条件下的风环境呈现不同的变化情况;坡地条件下的风环境相比平地条件变化较多，尤其是风环境的主要构成要素风速、建筑间的涡旋数量及风向，较比平地条件的变化更为多样。

(3)坡地条件下的围合式布局有效阻挡了冬季冷风的侵入，降低了围合空间内的风速与强度，使建筑群空间环境呈现较为舒适的状态。

5消防设计
地上和地下部分的分界恰好在中庭的边界，而中庭在《建规》中是允许适当放宽设计的：①中庭采用防火卷帘不受长度限制；②中庭允许采用等效性的防火玻璃替代防火墙。

基于这两点，我们反复与消防部门沟通，希望能够采用防火卷帘或防火玻璃+水幕的形式代替防火
墙，以保证中庭两侧的商铺可以通透而满足商业功能需求。

结束语
坡地建筑随着我国社会的发展日益增加，但在结构上与平地建筑本质上的不同，使得其设计方案往往具有非常规性，不仅要处理好防土墙以保障建筑的安全性，在通风防潮上还需要达到更高的标准，因此其整个结构设计应在坚持相应设计原则的基础上，具备较高的灵活性与应用性，以确保坡地建筑的安全性与经济性，并充分保障工程质量。

参考文献
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