坡地建筑结构设计的探讨

坡地建筑结构设计的探讨

我国的国土面积有三分之二是山地，全国城镇中有相当大的一部分是与周边山地为邻，坡地建筑已成为一种特色。虽然坡地建筑日益增多，但是坡地建筑结构与常规结构的设计有相当大的不同之处，结构设计时若用常规的设计方法来进行坡地建筑结构设计，必然会与实际情况有较大的不符，造成要么经济上较大的浪费，要么结构安全上有较大隐患，甚至酿成安全事故。鉴于此，本文对坡地建筑结构的设计进行了分析探讨，仅供参考。

标签：坡地建筑；结构；设计

1、坡地建筑

所谓坡地建筑，就是指那些在高差较大的坡地地形上兴建的建筑物，其最大的特点是建筑物底部的嵌固端不在同一个水平面上。坡地建筑即建造在地势相对高起、表面起伏很大的山区及地貌起伏变化较大的非山区的建筑物。坡地地貌的起伏变化既为建筑设计带来很多限制又为建筑创作提供了独特的想象空间，与地形地貌结合得到的好的建筑作品既能满足建筑功能要求又能与自然环境协调，符合生态建筑要求和绿色建筑的特征。就结构设计而言，坡地建筑同样面临着结构安全性和经济性的双重挑战。

2、项目概况

某工程勘察时场区地面标高最大值70.25m，最小值51.43m，地表相对高差18.82m。整个小区包括30～39号共10个单体、一个地下车库以及一排商业网点，其中32号楼和网点位于车库范围之外。由于场地高差大，不同位置的主楼基础方案存在较大的差异，大概可以分为三大类：东侧场地高的部分需要爆破：西侧靠近水库的部分需要打桩；位于冲沟边缘的主楼需要进行地基处理。

3、坡地建筑的基础设计

坡地建筑的基础设计应当满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中的相关要求，即上部建筑的承载能力要求、沉降变形要求以及建筑整体的稳定性要求。坡地建筑持力层分布不均。一般在持力层埋藏较浅并且分布均匀的情况下，首先可以考虑天然浅基础。天然浅基础具有开挖深度小、经济性好等优点。当坡地建筑的上部结构传至基础的荷载较小时这是一种最为经济合理的基础选择。在持力层埋藏较深并且分布起伏变化较大的情况下，由于坡地建筑的上部结构传至基础的荷载较大，天然浅基础不能够满足其承载力要求，此时可以选择人工挖孔墩基础，这种基础造价较低、质量较好。在持力层埋藏很深的情况下，人工开挖基础的施工难度增大，需要穿越较厚的岩土层，此时建议采用冲孔灌注桩，不过采用冲孔灌注桩的工程造价比较高，成桩质量不稳定。

为了防止基础不均匀沉降情况的发生，原则上同一结构单元的基础不能够设

置在性质相差较大的地基上，也不能够部分采用天然地基、部分采用桩基。不过在实际建筑设计之时，受坡地地形的影响，当基岩面起伏较大时常常不得不采用多种土层作为持力层，这造成很多坡地建筑工程出现大部分基础落在土层、另外一小部分基础落在岩石层的情况，从而导致土层上的基础沉降远大于基岩上的基础沉降，进而引发不均匀沉降问题，严重者会使建筑结构遭到破坏。对此，解决方法主要有两种：采用褥垫层对基础与岩石接触区域进行处理，褥垫主要由中砂、粗砂、炉渣等组成，厚度以300～500mm为宜；采用天然浅基础与人工挖孔墩基础结合的形式，将持力层均引至基岩上，还可以通过在基础下布设岩石锚杆来解决基础滑移的问题。

4、坡地建筑的挡土墙设计

在坡地建筑的结构设计中，挡土墙的设计意义重大，因为挡土墙的设计直接关系着建筑上部结构的整体设计，是上部结构设计的关键。总体来说，坡地建筑挡土墙的设计应当遵循安全、合理、经济这三项原则，要从工程场地的实际情况出发，充分结合当地的地形地质条件，因地制宜地进行设计。只有这样，才能够使工程项目取得最佳的社会效益。一般情况下，坡地建筑擋土墙的设计有两种方法：将挡土墙与建筑的主体结构分开脱离，这种方法的优点是受力明确，有利于建筑防水防潮，缺点在于会增加岩石的开挖量，从而增加工程造价，延长施工工期，还会使建筑的使用空间缩小，容易达不到业主的要求：

结合建筑的主体结构布置挡土墙，也就是说对挡土墙与相应部位的主体结构进行联合设计，将挡土墙和底板、顶板等组成合理的建筑空间结构，从而既减少工程造价，缩短施工工期，增大空间面积。当然，坡地建筑的挡土墙本身就对设计要求较高，必须满足如下要求。①强度要求：在静止土压力和水压力的双重作用下，坡地建筑挡土墙的计算模型应当按照一米板带宽度、下端固定、上端简支的单向板进行计算，其中土压力值以静止土压力取值，K以0.5取值②刚度要求：为了增加坡地建筑挡土墙的刚度，可以选择在框架柱位置上设置钢筋混凝土扶壁柱，或是增加地下室顶板和底板的厚度；③稳定性要求：在覆土、自重、土压力及水压力等的共同作用之下，坡地建筑挡土墙必须满足一定的稳定性要求，一般可以在进行墙身设计之时通过增加墙趾的外挑尺寸来增加挡土墙的抗倾覆力矩和抗滑移摩阻力，稳定土壤性质，缓解墙背土压力。另外需要注意，挡土墙内侧不能直接设置泄水孔，而是要在背面底部和中部设置排水盲沟。

5、坡地建筑的上部结构设计

在对坡地建筑的主体结构进行计算时，首先要考虑到侧向压力的影响，利用理正软件得出集中力，再对结构整体进行计算分析。坡地建筑的结构设计不但要满足承载能力极限状态，还应当满足正常使用极限状态。除去基础不均匀沉降外，坡地建筑在风、地震等水平荷载的作用下也容易产生局部滑坡、失稳等破坏。综合考虑各种不利因素，在坡地建筑的上部结构设计中应当采取如下措施：①建筑场地尽量避开不稳定的边坡，并严格控制施工质量；②加强对底部的设计，从概念设计上重视抗震措施；③设置防震缝：④增强建筑上部结构与基础之间的协调性；⑤加强对基础的监测，及时发现沉降、滑移等情况，并采取有效措施进行处

理。

结语：

随着土地资源越来越紧缺，兴建坡地建筑是必然趋势，但坡地建筑对结构设计的要求较高，我国目前又对这方面研究较少，所以未来还应当加强对坡地建筑的研究，找出更加有效的坡地建筑结构设计方案，以提高坡地建筑質量。