山地建筑结构设计难点研究

山地建筑结构设计难点研究

张文挺

广东博意建筑设计院有限公司，广东佛山， 528318

摘要：近年来，随着我国社会的经济持续发展，土地利用的问题正在变得日渐紧张，面对当前社会的发展需求，在这种供求关系之下，建筑行业得到了快速的发展。但是随着土地资源的不断开发利用，资源不足的现状也随之而来。为了满足社会发展、减少使用建设用地，大量的山地建筑不断的涌现出来，面对其建筑结构设计难度大、基础设计困难等问题本文将进行浅析，分析其工程特点，在满足工程质量的前提下，达到工程成本最优化。

关键词：山地建筑；建筑结构；基础；事项

一、山地建筑布局

（一）山地建筑特点

山地建筑最大的特点是同一建筑场地，地形存在较大的高差，不同楼栋接地端标高不同，甚至有很大高差，甚至同一栋建筑的接地端也存在高差。场地内通常需要进行边坡支护。

（二）山地建筑布局：

1、地形改造形式：

A、自由式空间布局：建筑顺应山地的等高线规划，形成建筑、山体、水景一体化的空间布局，对山体的破坏最小，适用于容积率较小的地块。

B、台地式空间布局：建筑分台处理，形成多层次景观空间，最大化降低景观视线干扰。对山体进行适当改造，能够有效提高容积率。

C、混合式空间布局：适用于功能类别较多的建筑群体，应综合运用自由式及台地式来处理复杂的场地关系。

2、天际轮廓线的打造：

A、低地低建，高地高建顺应山势形成不同高度的空间层次，让视线无遮挡。

B、保留视线通廊：建筑群体不应将背景山完全遮挡，应在适当位置保留通向背景山体和水域的视线通廊。

C、保留山脊线：保护具有突出特征的山体轮廓，且建筑轮廓应尽量与山脊线走势相协调呼应。

3、山地生态观：

A、迎合市场需求：在钢筋水泥的灰色建筑群中生活的消费者心里始终渴望亲近地面、亲近绿色。在城市生活惯了的对自然、野趣的田园生活充满向往，拥有山、水、林等生态绿色景观的楼盘成了楼市的香饽饽，更能满足购房者的需求。

B、顺应地势，显山露水：在山地开发时如果强行将坡地挖成平地，肯定

不利于城市风貌，同时也无法保留山地相对于平地的山脉、植被、水流等优势。坡地建筑应和地势相结合，虽在设计和施工上难度会有所增大，但能保留原有坡地山水自然的美也更容易获得消费者青睐，能为购房者提供更健康自然的生活环境。

二、山地建筑结构设计

山地结构与平地普通结构相比其显著的特点是边坡对结构安全性的影响，工程地质条件复杂，同一建筑场地，地形存在较大的高差，岩土工程特性可能存在差异，不良地质现象普遍，结构与基础相互影响明显，不同的建筑接地（坡）形式及其影响程度不同，山区地基设计时应考虑这些不利因素，重点考虑边坡自身的稳定性及动力稳定性，查明影响边坡稳定性和结构安全性的各种工程水文地质情况，进行详细的评价，并采取针对性的设计措施确保边坡和结构的安全。

由此可见，山地建筑必须做好边坡支护，先护坡，后建房。山地建筑应避开泥石流、滑坡、滑塌、崩塌、矿山、地面塌陷等地质灾害易发地段。当建筑位于边坡上时首先应由地勘单位做出边坡整体稳定性判断，只有整体稳定才能在其场地上修建工程。否则应对边坡进行相应的加固支护处理使边坡达到整体稳定，否则应另选场地。

山地建筑设计主要包括边坡支护设计和山地建筑设计。本次主要介绍山地建筑的结构设计内容。最常见的山地建筑结构形式有掉层结构和吊脚结构。

（一）吊脚结构

吊脚结构多用于多层框架结构（如车库、多层商业等）。将地坪放坡，首层架空处理，基顶标高沿场地标高变化，基底应满足刚性角要求（建议用桩基础），并且基础应进入边坡滑动面以下稳定的岩层中。高层或剪力墙结构因为吊脚层墙肢线刚度差异大，地震力分配不均，不建议采用吊脚结构，如须做成吊脚结构则建议做抗震专项分析。吊脚结构首层楼盖及以下部位抗震等级应提高一级，已为特一级的不再提高。吊脚结构吊脚柱及接地端柱箍筋应全高加密。在边坡上的桩可能受到土的水平推力时配筋应加强。

当高层剪力墙结构或框架-剪力墙结构所在场地为坡地时，不建议做吊脚结构，避免底层墙体线刚度差异大，抗震不利。此时地坪做平，首层架空。抗震烈度不大，结构沿坡向刚度较大时，场地较高边可用结构自挡，结构自挡建议不超过两层，此时结构计算时应将挡土侧土推力输入模型。当高烈度、建筑范围边坡高差较大或结构沿坡向刚度较弱时建议单独做支护与结构脱开，此时结构为独立的结构体系，受力较简单。建筑位于边坡上时还应注意抗震不利地段的地震放大系数的选择。

（二）掉层结构

掉层结构常出现在车库周边的塔楼，塔楼一部分在车库范围内，一部分在车库外，车库范围外的地坪较高和车库范围内存在高差。

或者在坡地上的建筑沿坡向两端高差较大，不能在一个标高用结构自挡时，可分成两台分别自挡。底部上下嵌固端的基底之间应满足刚性角要求，并且上接地端建议采用桩基础。当挡墙分成两台时，上下两台挡墙底之间也建议满足刚性角要求，此时上台挡墙的土压力不会传到下台挡墙上,上台挡墙也可用独立的挡墙做支挡，和结构脱离开。

（三）掉层和吊脚结构设计时应注意以下事项：

1、掉层结构各接地端上下一层抗震等级应提高一级，已为特一级的可不再提高。上下接地端柱箍筋应全高加密。

2、掉层结构上接地端宜设置与掉层部分连接的楼盖。当设置接地端楼盖时，多层掉层结构接地楼盖楼板厚度不宜小于120mm，高层掉层结构接地端楼盖板厚不宜小于150mm。当未设置接地端楼盖时，上接地层楼盖楼板厚度不应小于150mm。接地楼盖、无接地楼盖时的上接地层楼盖楼板应双层双向通长配筋，单层配筋率不应小于0.25%。

3、掉层结构两相邻嵌固端之间的掉层高度，当为岩质边坡时，设防烈度为6、7度时分别不宜大于20m和15m；当为土质边坡时，设防烈度为6、7度时分别不宜大于10m和8m。

4、结构平面布置应减小扭转影响。应避免较多数量的长短柱共用和细腰形平面可能造成的整体结构扭转的不利影响。

5、高层山地建筑结构同一结构单元不应采用同时具有两种类型及以上的复杂结构形式。

6、高层山地建筑结构竖向体型突变部位不宜位于掉层结构上接地层及相邻上一层。

山地结构设计时，还需要注意以下相关事项：

1. 山地建筑结构不宜兼作挡土墙。当主体结构兼作挡土墙时，应考虑主体结构与岩土体的共同作用及其地震效应；

2. 山地建筑主体结构兼作挡土墙时，结构、挡墙和岩土间会产生静力和动力相互作用，应采取适当的方法充分考虑其不利影响，需将岩土静力或动力地震作用到挡墙与主体结构组成的结构体系上，岩土体对其产生的静力作用和动力地震作用应区分岩质和土质分别按照《建筑边坡工程技术规范》GB50330中坡顶有重要建筑物基础时的情况确定，地震角取值与《建筑抗震鉴定标准》GB50023相同。

3. 有条件时尽量避免结构自挡，单独设置挡墙，使结构和土体脱离开，结构受力简单，抗震更有利。

4. 考虑到山地建筑结构具有不可避免的不规则性，以及与坡地或边坡的复杂相互作用，抗震设防烈度9度区不推荐采用山地结构形式，若无法避免时应进行专门研究论证（《山地建筑结构设计标准》JGJT 472-2020）。

三、山地建筑基础设计

山地建筑主要采用桩基础和浅基础：

1、建筑位于较陡的边坡上因建筑抗滑移和抗倾覆及边坡稳定性考虑，需采用桩基础，并采取加强措施（如按柱配筋，箍筋全长加密等）；

2、当建筑位于高低两个台地上，如果较低的台地岩石出露，可考虑此部分采用浅基础（独立基础、条形基础或筏型基础），但较高的台地需采用桩基础；

3、如果建筑位于较缓（一般＜15°）的斜坡上且基岩较浅，则可考虑采用浅基础。重庆地区的地基持力层一般选择岩石，因场地中可作为持力层的覆盖土层一般较薄且不均匀，不适宜作为持力层；

4、基岩埋置较深时选用桩基础。

结束语

综上所述，对山地建筑结构设计时的注意事项作出以下总结：

1、首先应判断场地稳定性，判断场地是否适合修建房屋，是否需要做边坡支护等。如需做边坡支护，则应先护坡，后建房。

2、确定采用什么样的结构形式：吊脚结构还是掉层结构（有条件时不采取结构自挡模式）。掉层结构应考虑土推力。

3、应对山地结构采取相应加强措施和合理计算方式，再根据实际情况决定是否做罕遇地震下的抗倾覆验算。

4、高烈度（9度）不建议采用山地结构形式。

5、陡峭边坡上的建筑和掉层上接地端应做桩基础，缓坡和掉层下接地端根据持力层深度决定基础形式。

参考文献：

[1]吴思 土掌房对现代山地民居的启示 建筑 2010（6）

[2]林滨辉 山地建筑结构设计的几点探讨 门窗 2014（7）

[3]《山地建筑结构设计标准》JGJT 472-2020