山地建筑结构设计探讨

黄 波

（成都华宇建筑设计有限公司贵州分公司，贵州 贵阳 550000）

随着社会经济的快速发展，土地资源紧缺问题越来越严重，平地资源开发量比较大，已经很难满足人们生存发展实际需要。我国山地面积较大，在土地资源开发中，要求增加山地资源开发力度。在山地建筑工程结构设计中，应注意与山地自然环境相适应，同时由于其地质条件复杂，应采取针对性的设计措施确保边坡和结构的安全。因此，亟需对山地建筑结构设计要点进行分析。

1 山地建筑结构接地的主要形式

山地建筑工程接地形式指的是建筑工程与山地地表之间的关系。山地建筑常见接地形式有掉层式、吊脚式、附崖式，如图1 所示。（1） 掉层结构接地形式，是指在同一结构单元内有两个及以上不在同一平面的嵌固端，且上接地端以下利用坡地高差按层高设置楼层的结构体系的布置方式。掉层结构分为脱开式和连接式两种，脱开式指的是边坡与主体结构脱开，对于边坡可单独设置支护结构；连接式指的是边坡与结构不脱开，结构外墙可作为边坡挡土墙。（2） 吊脚结构接地形式，是指顺着坡地采用长短不同的竖向构件形成的具有不等高约束的结构体系的布置方式，分为架空式和半架空式两种。（3） 附崖式，是指贴附于陡峭岩壁上的一种建筑竖向布置方式。

图1 山地建筑常见接地形式

2 山地建筑结构设计注意事项

山地建筑结构的设计，应重点关注结构布置、边坡稳定性、地震作用及风荷载作用计算参数调整、构件内力调整及特殊构件分析等问题。在山地建筑工程结构设计时，要做好以下常见问题的把控：（1） 结构布置应尽量规则并减小扭转影响；（2） 应提请勘察单位分析论证边坡在自然状态及动力状态下的稳定性；（3） 地震作用及风荷载作用计算参数调整。要依据岩土勘察报告，进行地震动参数的调整，包括场地类别、地震动参数的放大等；风压高度变化系数应考虑地形条件的修正。 （4） 构件内力调整及特殊构件分析。应注意对掉层和吊脚部分的框架柱地震剪力进行适当放大；接地层上一层框架梁应按偏拉构件设计；吊脚结构接地层、掉层结构上接地端楼盖（有拉梁时） 以及上接地层上层楼盖（无拉梁时） 宜考虑楼板的弹性变形，同时应按山地结构高度起算点进行结构重力二阶效应计算。

3 工程概况

本文以某办公楼作为研究对象，该建筑工程总建筑面积4486.2m2，建筑总高度26.9m。该建筑工程的基础结构形式为独立基础，结构接地形式采用掉层框架结构，一层开敞地下室，北面与主体结构连接的地下室外墙兼做挡土墙，其余两面为与主体脱开的边坡支护。

根据项目初勘报告，该项目持力层为极破碎的软岩，岩体基本质量等级为V 级。

4 山地建筑结构设计

4.1 抗震设计

掉层结构，由于先天存在不规则且扭转效应明显，结构布置应尽量规则并尽量减小扭转的不利影响，同时结构计算模型应尽量与实际相吻合，应注意以下几点：（1） 合理布置抗侧力构件，尽量减少掉层部分的层数和跨数。本工程控制上接地部分刚度在本层刚度的占比不小于85%，掉层数为1 层，所吊跨数为2 跨，以便对结构的受力特性更好的把控，同时尽量减小扭转效应带来的不利影响。（2） 合理确定建筑结构高度界定中的起算点。掉层结构计算房屋高度时，当大多数竖向受力构件都嵌固于上接地端时（上接地部分结构抗侧刚度不小于本层结构总刚度的80%），在边坡稳定及变形得到有效控制的前提下，结构受力特性将主要取决于上接地端以上部分，结构高度可从上接地端起算。（2） 计算时应注意计算模型与实际相符。本项目地下室外墙兼做挡墙且与主体结构相连，因此，应按照实际情况将地下室外墙输入模型与主体结构一起计算，同时对挡墙本身用单向板或双向板受力模式复核配筋。（3） 应注意内力调整和特殊构件分析。对于掉层或吊脚结构，一方面考虑到其掉层或吊脚部分的框架柱为结构关键构件，抗震设计时宜加强，另一方面，由于该部位柱刚度相对较小，从而分担的地震剪力也较小，从多道防线角度出发，宜对其该部位框架柱计算的地震剪力放大1.1 倍。

接吊脚结构接地层、掉层结构上接地端楼盖（有拉梁时） 以及上接地层上层楼盖（无拉梁时） 由于受力复杂，宜考虑楼板的弹性变形，结构分析结果表明，上接地柱在地震作用下自身的扭转较为明显，因此在结构整体分析时，宜考虑其影响。

4.2 边坡支护方案选择

山地建筑工程常见边坡支护方案有放坡、喷锚支护、重力式挡土墙以及钢筋混凝土挡土墙，具体如下：（1） 放坡：放坡支护方案的开挖成本比较低，在建筑工程施工中的应用也比较广泛。（2） 喷锚支护：喷锚支护的施工成本也比较低，其是一种由钢筋网、锚杆、混凝土、土体所组成的支护体系。（3） 重力式挡土墙：重力式挡土墙的类型有很多种，包括衡重式、直立式、仰斜式等等，其中，衡重式主要被应用于高差较大的位置，直立式受力最为经济合理，仰斜式占地面积较小但承载力要求较高。（4） 钢筋混凝土挡土墙，要求与主体结构一起计算，需要考虑土推力对结构主体的影响。

在本工程边坡支护方案选择方面，根据勘察单位勘察结果及意见对上述几种边坡支护方案进行分析，对于该工程除北面以外的场地高差，可采用放坡或喷锚支护方案，对于北面边坡，高度较小（5m） 不存在滑坡且结构沿北面尺寸较大，为防水处理方便，采用与主体结构相连的钢筋混凝土地下室外墙兼做挡土墙，设计时已考虑其对主体结构的影响。

4.3 基础和基础深埋选型

本工程采用独立基础，同时设置拉梁与各独立基础相连，基础埋深除按地勘建议标高外埋置于稳定持力层下1.0m。掉层结构由于天生竖向不规则，受扭转影响较大，为加强结构的整体性，宜设置拉梁与基础相连，同时结算结果标明，设置拉梁后可有效减小柱子剪力分配的不均匀性，因此本项目基础间均设置基础拉梁。同时为考虑山地建筑结构不等高接地特点，基础埋深宜适当加大。

5 结语

综上所述，本文介绍了山地建筑结构接地形式及设计注意事项，并结合工程实例，对山地建筑工程结构设计要点进行了叙述。在山地建筑结构设计时，需要综合考虑场地地质条件、建筑工程项目建设方案等因素，选择合理的接地形式和结构体系，进行合理的结构布置，以减小山地结构由于先天性的竖向不规则对结构带来的不利影响。同时由于山地结构周边复杂的地形条件，应结合勘察单位意见选择合理的支护方案，尽量避免支护形式与主体结构相连，如必须利用主体结构或地下室侧墙兼做支护结构，则边坡坡度不能太高，同时主体结构应能适应相应的岩土侧压力作用。