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1、【結構設計論文】坡地建筑結構設計問題及要點探討 摘要：現(xiàn)階段所采取的坡地建筑結構設計方法在實際應用中存在局限之處，實際結果與計算模型存在較大差異。文章以坡地建筑結構設計的問題作為切入點，探討相適應的設計方法，總結設計要點，以期給坡地建筑結構設計工作提供參考。 關鍵詞：坡地建筑；結構設計；基礎設計 1坡地建筑結構設計中的主要問題以及設計方法 1.1設計建模問題及其設計方法 （1）通過YJK結構設計軟件建模，需遵循逐層設置支座的原則，實際操作環(huán)節(jié)較多、工作量較大，在層數(shù)較高的坡地建筑中缺乏可行性，即便在小型坡地建筑結構設計工作

2、中也需要耗費大量時間。（2）YJK建模樓層組裝過程中，與基礎相連構件的最大底標高填寫與基礎相連的最大底標高，即對應的是開始掉層的柱頂，在此工作機制下軟件會自動識別支座，操作相對便捷。上述提到的兩種建模方法均需在相應樓層根據(jù)土推力的支座反力輸入等效水平推力，使軟件自動計算各工況作用下的抗傾覆穩(wěn)定性。雖然上述兩種計算方法現(xiàn)階段的坡地建筑結構設計中都得到廣泛應用，但由于坡地建筑抗震資料不足以及設計人員坡地建筑項目經(jīng)驗不足，導致施工過程中出現(xiàn)失控的現(xiàn)象，建筑施工要素難以得到把控，過于呆板地依據(jù)經(jīng)驗開展設計工作，缺乏對實際情況的分析，所得方案與實際需求不匹配。此時，設計人員需要提高綜合水平，廣泛收集抗震

3、設計相關資料，兼顧多方面因素系統(tǒng)性地做好結構設計工作，保證各項設計內(nèi)容都滿足要求。 1.2基礎設計問題及其設計方法 坡地建筑常用基礎形式有筏板基礎、復合地基基礎和樁基礎[1]。筏板基礎、復合地基基礎是風化巖土層或基巖出露面較淺的坡地建筑常用的基礎形式，關鍵在于盡量保證基底持力層一致，基底標高盡量處于同一水平面及不存在臨空面。當?shù)鼗A附近有臨空面時，應驗算向臨空面的傾覆和滑移穩(wěn)定性。存在不穩(wěn)定的臨空面時，應將基礎加埋深加大至下伏穩(wěn)定巖體，并滿足抗傾覆和抗滑移要求。同一基礎的地基可以根據(jù)坡地地形或臺地要求放階處理，但應滿足抗傾覆和抗滑移要求。因坡地多為地層起伏且基

4、巖上部可壓縮層厚度不均，筏板基礎、復合地基基礎較難控制建筑物的最大沉降量和整體傾斜量，此時宜設置200~300mm的褥墊層作為調(diào)節(jié)上述不利因素的措施，或加大埋深，使同一基礎處于相同穩(wěn)定的地基持力層。筏板基礎或復合地基基礎能提高坡地建筑抗滑移安全系數(shù)，建議根據(jù)地質情況優(yōu)先采用或與樁基礎組合使用。樁基礎關鍵在于做平樁底，盡量保證樁底處于同一水平面標高及同一巖層，樁端應進入潛在滑動面以下穩(wěn)定巖土層內(nèi)，并對樁進行整體穩(wěn)定性驗算及水平承載力驗算。坡地樁基礎易形成露樁，即因坡地地形差異，部分樁出露基巖外，部分樁則埋于基巖內(nèi)?；鶐r外的樁主要采取短柱樁的形式，難以獲得側向基巖的約束，為獲得足夠的基巖約束需增加

5、柱樁的設計長度，因此會出現(xiàn)與實際模型不匹配的情況并增加施工難度。有研究表明，對于地震高發(fā)區(qū)而言，在坡地建筑結構設計工作中，露樁設計的方式會導致外露地面處的樁身缺乏穩(wěn)定性，表現(xiàn)出受損、變形等問題，并作用于建筑整體。綜上，需要注重樁基礎設計要求，采取合適的措施以維持基巖外樁的穩(wěn)定性，確保其與實際模型保持一致，且在條件允許的情況下盡可能避免短柱樁的形式。 1.3坡地建筑結構設計缺乏針對性 常規(guī)設計方式在坡地建筑中存在可行性不足的情況，缺乏對各項特殊施工內(nèi)容的針對性分析，僅停留在“虛模型”的層面。若采用常規(guī)設計方式無法提供準確的加強量度，同時坡地建筑結構的受力也將處于異

6、常狀態(tài)，影響到建筑整體的穩(wěn)定性。部分坡地建筑工程中，豎向構件均采取相同的標高控制標準，此時計算模型變得更加精簡，但存在較明顯的偏差，不符合實際要求。豎向構件采取相同的標高時，則要分別計算不等高嵌固后的模型，確定各高度所對應的豎向構件的具體設置方式，使其能夠下落至一層掉層的底標高上，再分別展開計算與對比分析。此方法的優(yōu)勢在于便捷性較高，但缺乏可靠性，即在實際使用中存在諸多不適用之處。對此，坡地建筑結構設計時必須富有針對性，不可完全依賴常規(guī)方法展開設計工作，要以實際情況為立足點，兼顧地形、地質等因素對建筑結構所造成的影響，將其作為坡度建筑結構設計的重點考慮對象，采取正確的設計方法，提高結構設計方案

7、的可行性。 1.4坡地建筑結構設計抗滑移與抗傾覆的驗算問題 坡地建筑常見一面為高填土區(qū)，一面為臨空面，使建筑物承受較大的水平推力。設計階段必須準確計算建筑物的抗滑移及抗傾覆穩(wěn)定性，確保建筑物的安全，可在方案階段根據(jù)地形坡度設置獨立重力式擋土墻及階梯型半地下室，形成“類卸荷平臺”作用，可減少土推力對建筑物的影響。在設計過程中，除常規(guī)驗算土推力對建筑物的整體穩(wěn)定性的驗算外，對于高層及超限高層建筑還需進行大震作用下的基底剪力與地震工況下的土推力的合力對建筑物整體穩(wěn)定性的驗算，風荷載工況作用下的基底剪力與土推力的合力對建筑物整體穩(wěn)定性的驗算。 2工程實例

8、 某3層底商高層住宅樓建于坡地上，0.000以上共設置16層、0.000以下共設置4層，總高度64m，北面路面絕對標高36.50，南面路面絕對標高22.00，采取階梯型半地下室建筑布置，北面為純地下室及裙房，南面為塔樓，純地下室底板面絕對標高23.70，塔樓底板面絕對標高20.20，高差3.5m。建筑采用框架-剪力墻的結構形式?；酒陲L壓W0=0.50kN/m2，地面粗糙程度B類，體形系數(shù)1.4，根據(jù)規(guī)范，風荷載承載力設計取基本風壓的1.1倍采用，抗震設防烈度7度，基本地震加速度0.1g，設計地震分組第一組，建筑場地類別Ⅱ類，因裙房底層框架部分承受的地震傾覆力矩＜結構總地震傾覆

9、力矩的10%，按剪力墻結構進行設計、綜合考慮，框架及剪力墻抗震等級均為三級。 3地基基礎結構設計 3.1基礎設計圖 本工程塔樓采用CFG樁復合地基筏板基礎，純地下室部分（裙樓部分）采用鉆孔灌注樁及筏板基礎。復合地基設計褥墊層下方樁間土為粉質粘性土，fak=200kPa，CFG樁樁徑均為500mm，樁體采用C25混凝土，有效樁長＞6m，樁端持力層為全風化粉砂巖，樁端進入持力層＞5.0m，單樁承載力特征值要求Ra≥550kN，復合地基承載力特征值fspk≥350kPa，筏板高差變化處需60放坡形成剛性角。鉆孔灌注樁樁徑800mm，樁端持力層為中風化粉

10、砂巖，單樁承載力Ra=3700kN，Rh=550kN，樁長約20h，需結合現(xiàn)場實際地質情況及超前鉆情況確定入巖深度，樁端進入潛在滑動面以下穩(wěn)定巖土層內(nèi)。 3.2掉層部分結構設計 （1）控制好各樁底標高，使其達到相齊平的狀態(tài)。（2）樁體澆筑過程中嚴格控制好樁頂標高，各樁結構采取相同的控制標準，再預留豎向構件插筋。（3）加強對掉層豎向構件的抗震構造措施，通過板式結構實現(xiàn)與坡上基礎的穩(wěn)定連接，構成穩(wěn)定性較好的整體結構。（4）相應樓層根據(jù)土推力的支座反力輸入等效水平推力。采取上述所提的方法完成處理工作后，僅通過常規(guī)方法即可建模并計算。 3.3抗滑移與抗傾

11、覆的驗算 經(jīng)模型計算，建筑物上部恒荷載標準值Gd=280626kN，活荷載標準值Gl=18173kN，塔樓筏板自重標準值G_FB=29625kN，純地下室（裙房）底板自重標準值G_DB=16262kN，樁豎向承載力總標準值Nk=54990kN，樁水平承載力總標準值Nk_h=30800kN，大震作用下的基底剪力V_Ehk=39115kN，風荷載作用下基底剪力V_wk=3968kN，土壓力合力（含水）Ea=39342kN，地震工況下的土壓力合力（含水）Ea_S=52885kN。塔樓筏板基礎底板為250厚級配砂石褥墊層，密實狀態(tài)，內(nèi)摩擦角35,摩擦系數(shù)u=0.35。經(jīng)模型計算及結果，

12、風荷載作用下及大震作用下，建筑物抗傾覆穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）抗滑移驗算如下：（1）風荷載作用下：Fr_W=98213kN，F(xiàn)_W=43310kN，F(xiàn)s=2.26＞1.3，滿足規(guī)范要求；（2）大震作用下：Fr_S=98213kN，F(xiàn)_S=92000kN，F(xiàn)s=1.06＜1.1，不滿足規(guī)范要求。需增加考慮樁的水平承載力，F(xiàn)r_S=98213+30800=129013kN，F(xiàn)_S=92000kN，F(xiàn)s=1.40＞1.1，滿足規(guī)范要求。以上計算均未考慮筏板（底板、承臺）側面土的被動土壓力對抗滑移計算的貢獻，作為安全儲備考慮。 4結束語 土地資源有限，社會經(jīng)濟的發(fā)展導致土地資源緊缺的局面愈發(fā)明顯。在此背景下坡地建筑成為重要突破口，其建設規(guī)模隨之擴大，但地形、地質條件錯綜復雜，必須做好坡地建筑結構的設計工作，使建筑各部分維持穩(wěn)定，構成完整的整體結構，保證建筑物的安全可靠。 參考文獻 [1]胡琪磷.坡地建筑結構設計研究[J].建材與裝飾，2018（40）：113-114.