坡地建筑结构设计探讨

坡 地 建筑 结 构 设计 探 讨 申健招商局蛇口工业区有限公司 深圳 518067摘要 ： 随着经济的快速发展 ， 土地愈加稀缺 。 而 坡地是自然地貌中最常见的一种类型 ， 合理利用地形是对地形资源的有效利用和提升 ， 但进行结构设计时存在一定的难度。本文根据多年结构设计经验，对坡地建筑结构的设计进行探讨 。关键词： 坡地建筑；结构设计Discussionaboutstructuredesigninhillsidebuilding/ShenJian(ChinaMerchantsShekouIndustrialZoneCo.Ltd)Abstract:Withtherapiddevelopmentofeconomy,Landbecamemoreandmorescarce,andhillsidelandisasortofcommontopographyinpracticalproject.Rationaluseoftopographyisverybenefictoincreaseresourceutilizationrate,butit susuallydifficultforstructuredesign.Baseonyearsofdesignexperience,thearticlediscussedaboutstructuredesigninhillsidebuilding.Keywords:hillsidebuilding,structuredesign中图分类号： TU318文献标识码： A 文章编号：一、坡地的概念 坡地是种倾斜面的概念 ,具有一定倾斜度的自然或人工场地均属于坡地的范畴 。 “ 坡地 ” 广义的概念是一种具有特殊场所感的建筑场地与环境 ,给人以独特的心理感受及其客观的可利用性 ,且其主要识别标志为地形地貌的起伏特征。既包括由不同复杂的生态及形态构成的综合性地貌 (如高原 、 山地和丘陵中的 “ 坡地 ” ),又包括较小范围内地形地貌小尺度起伏变化的山坡用地 (如盆地和平原中的 “ 坡地 ” )。坡地建筑 ,即建于地面不同地形坡度的建筑物。坡地建设用地常采用坡度 为5%-25%的坡地 ,其建筑的接地条件表现出良好的适地性、节地性、通达性和安全性等人居环境的条件要素。坡地建筑因其独特的坡地环境和自然资源 ,塑造了独特的建筑个性。 一、工程概述某工程为坡地建筑，依山而建，层次有致。部分采用人工挖孔灌注桩基础 ，地下室两层。图 1整体效果图该项目总体分区如图 2所示 其中 区为普通客房区 区为套房客房区、 区 为公共 服务区 、 、 区 主入口 至其屋 面建筑 高度为 35.45m。 各区域 采用结构形式及抗震等级见表 1：图 2总体分区平面图表 1各区域结构形式及抗震等级分 区 结 构形 式 抗 震等 级框 架 抗 震墙 区 框 架 二 级 -1区 框 架 -剪 力墙 三 级 二 级 2区 框 架 -剪 力墙 二 级 一 级 区 框 架 -剪 力墙 二 级 -1区 框 架 三 级 二 级IV 2区 框 架 剪力 墙 二 级 二、工程地质（一）场地地质情况 根据岩土工程勘察报告 ， 在勘察深度范围内 ， 自上而下各地质土层特性见 表2。 （二）地下水场区历史最高水位及近 3 5年最高水位高程均不高于 219m， 因此建筑物无抗浮问题，同时不考虑地下水对建筑物混凝土及混凝土中钢筋的腐蚀性。地质土层参数 表 2土 层 最 大层 厚 /m ka/kPa qp/kPa Es/MPa1杂 填土 2.30 2素 填土 含碎 石层 10.80 粉 质黏 土夹 碎石 4.0 160 5.0 1碎 石 5.0 180 8.0 黏 土 3.20 160 6.0 1含 碎石 黏土 10.0 180 8.0 全 风化 强 风化花 岗片 麻岩 19.50 20 100 10.0三、基础设计本工程地基基础设计等级为乙级，根据提供的工程地质勘察报告等资料 ， 本工程 区采用天然地基 ， 地基持力层为 强风化花岗片麻岩 ， 地基承载力标准值ka对 局 部 存 在 的 黏 土 层 和 1含 碎 石 黏 土 层 采 用 级 配 砂 石 换 填 处 理 .对 于 区 此部分 建筑完 成标高 与实际 地形标 高相差 较大， 最大处 达 16.78m。 采用人 工挖孔扩底墩 (桩 )基础，桩端标准值 qp=1000kPa。本工程为坡地建筑 ， 为确保结构的整体稳定和抗滑移能力 ， 保证边坡的整体稳定性 (尤其是罕遇地震时的稳定性 )， 在相关部位 ( 区 、 区全部 ， 区局部 )挡土墙设置永久性锚杆 (锚杆的设计使用年限不低于 50年 )，为减轻雨水渗透对填土稳定性的影响 ， 在挡土墙外 ， 设置截水盲沟 ， 具体做法如图 3所示 。 为避免超厚填土引起的过大沉降，设计采取了以下措施 : 对回填土要求，采用天然级配的砂石分层回填压实 ， 压实系数为 0.95， 地基承载力标准值不小于 ka=120kPa。在桩周采用注浆以消除回填缺陷。 在地面层结构建筑防潮要求设置防潮板 ， 可以减轻由于填土造成的不均匀沉降而引起的地面裂缝。图 3永久性锚杆设置示意图四、结构计算分析考虑到本工程的复杂性 ， 区采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软 件SATWE以及 MidasGen进行结构计算分析 以 Midas计算结果为主， SATWE计算结果作为辅助，按两种软件的计算结果进行包络设计。 (一 )采用 Midas计算时，挡土墙及各斜向抗震墙按实际情况输入模型，用于结构主要设计指标 (周期位 、 移位 、 移比等 )的控制以及构件配筋计算 。 Midas墙体模拟时 ， 目前的结构计算软件一般仅能模拟非斜向抗震墙 ， 对于本工程中斜向抗震墙，采用厚板模型，以模拟结构的受力状态。 Midas整体模型如图 4所示 。(二 )本工程采用 SATWE进行补充计算，将倾斜的抗震墙简化为斜撑，用于结构构件配筋复 核 SATWE整体模型如 图 5所示采用两种软件进行整体计算时的主要计算结果如表 3所示。图 4Midas整体计算模型图 5SATWE整体计算模型整体计算主要结果 表 3振 型号 周 期（ Midas） /s 周 期（ SATWE） /s1 0.6398 0.53932 0.4139 0.41283 0.3847 0.36144 0.3757 0.36105 0.351 0.30706 0.305 0.2927 、 区主要采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件 SATWE为主要计算程序 ， 挡土墙按实际情况输入模型 ， 土压力简化为节点荷载作用于楼层标高处 。用于结构主要设计指标 (周期 、 位移位移比等 )的控制以及构件配筋计算 。 并且因两个区域为坡地上多层建筑，进行如下的补充计算 :(一 )挡土墙简化为框架柱，按照整体模型进行构件的配筋计算。(二 )采用平面框架计算程序 PK进行考虑实际情况下土压力的典型框架配筋计算，弯矩包络图如图 6所示。图 6典型框架 PK弯矩包络图五、结构构造措施（一）楼板 本工程平面及空间关系复杂 ， 受斜柱斜墙的影响 ， 楼面构件 (梁板 )承受拉力 ，因此 ( 区 )除进行楼板应力分析外，各层均采用双层双向正交布置的通长钢筋 ，局部采用通长钢筋与附加钢筋间隔布置的楼板配筋方式 。 采用此种方式不仅能提高结构的整体性能，同时，还可以提高楼板在地震作用下抵抗拉应力的能力。 （二）边框梁的设置由于建筑专业的整体要求 ， 某些区域的 “ 石头 ” 为双向成多向倾斜 ， 如图 7所示 ， 并且石头转折处并非楼层位置 。 在转折及楼层标高位置设置边框梁 ， 边框梁围合设置，以提高 “ 石头 ” 的整体抗震能力（三）异形洞口本工程建筑门洞形状不规则，在设置连梁的基础上，在不规则洞边附加设置洞边加强钢筋 416，图 8为某 “ 石头 ” 一墙面开异形洞口的加筋处理方式示意图。图 7石头示意 图 8异形洞口加筋示意图 9Revit三维模型六、结束语协 同 建筑 Revit三 维 模型 (图 9),采 用 了 Midas和 SATWE两