山地建筑結(jié)構(gòu)設計問題與處理措施

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摘要：文章針對山地建筑結(jié)構(gòu)設計中的常見問題進行了分析，并提出了具體的處理措施，希望為相關(guān)設計工作人員提供參考，促進我國山地建筑行業(yè)的發(fā)展，提升我國的建筑工程建設水平。

關(guān)鍵詞：山地建筑；結(jié)構(gòu)設計；處理措施

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)取得了十分顯著的進步，城市建設步伐的不斷加快，使土地資源被快速消耗，導致我國面臨著十分嚴峻的土地資源短缺問題。一些大中型城市正在不斷擴容，而居民對居住環(huán)境也提出了更高的要求，近年來，許多山地建筑不斷涌現(xiàn)。然而目前在建筑結(jié)構(gòu)設計方面所提出的規(guī)范主要是針對平地建筑結(jié)構(gòu)設計，在山地建筑結(jié)構(gòu)方面缺少相關(guān)的理論指導和具體的建設指標。山地建筑結(jié)構(gòu)在設計時往往有許多的重難點環(huán)節(jié)，而且結(jié)構(gòu)設計過程十分復雜，往往需要處理許多特殊的抗震設計問題。而相關(guān)設計人員在對山地建筑結(jié)構(gòu)進行設計時，往往會出現(xiàn)一些漏項或參數(shù)取值錯誤等問題，這些都使山地建筑結(jié)構(gòu)的設計受到了嚴重的影響。

1山地建筑結(jié)構(gòu)設計中的問題

山地建筑結(jié)構(gòu)設計有一定的特殊性，先天優(yōu)勢不足。目前建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范以及相關(guān)指標均以平地建筑作為基準進行考慮，這導致目前所實行的一些規(guī)范和指標以及相關(guān)規(guī)定對山地建筑結(jié)構(gòu)并不適用。常見山地建筑示意圖如圖1所示，通常來說，建筑場地設計和方案設計方面對結(jié)構(gòu)設計的合理性考慮較少，而相關(guān)結(jié)構(gòu)設計人員在開展設計工作時，也不考慮指標的適應性，往往會直接套用，這會給山地建筑結(jié)構(gòu)的后期施工帶來一些不利影響，也容易埋下安全隱患。例如，如果相關(guān)設計人員沒有對山地結(jié)構(gòu)不利地段進行考慮的話，將會導致在具體施工過程中相關(guān)的地震作用有所增大。設計人員如果沒有對建筑物實際約束條件進行充分考慮，將可能導致最終的結(jié)算結(jié)果出現(xiàn)失真?；蛘呦嚓P(guān)設計人員沒有對邊坡處理進行充分的考慮，將會使建筑物的扭轉(zhuǎn)出現(xiàn)增大。而如果在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，沒有合理設置相關(guān)支擋結(jié)構(gòu)，也將會對建筑物的實際使用安全性產(chǎn)生影響[1]。

2山地建筑結(jié)構(gòu)設計的處理措施

2.1山地建筑地震設計。在對山地建筑結(jié)構(gòu)的抗震功能進行設計時，不能像對平地建筑一樣進行簡單的處理，或者直接對相關(guān)理論進行套用。目前所實行的抗震規(guī)范中的相關(guān)水平影響系數(shù)最大值只針對平地建筑而言，因此如果設計人員直接進行簡單套用，將會產(chǎn)生不利影響。在對山坡建筑進行設計時，需要具體結(jié)合巖土工程勘察報告，從而對建筑抗震地段的類別進行明確。如果其位于一些不利地段，則需要有效調(diào)整地震動參數(shù)。而在目前所實行的抗震規(guī)范相關(guān)條文中明確指出，當需要在條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘以及非巖石和強風化巖石的陡坡、河岸、邊坡邊緣等不利地段進行建筑建造時，一方面需要充分保障在受到地震作用后能保持穩(wěn)定，另一方面應該估計不利地段對設計地震動參數(shù)可能會產(chǎn)生的相關(guān)放大作用，應使用水平地震影響系數(shù)的最大值與增大系數(shù)進行相乘。而該值需要結(jié)合不同地段的實際情況來進行明確，并控制在1.1～1.6內(nèi)，而地震放大系數(shù)需要按照具體的公式進行有效的計算[2]。2.2抗風設計。在對山地建筑結(jié)構(gòu)進行設計時，相關(guān)設計人員容易忽略對風荷載的修正，特別是對一些風荷載十分敏感的高層建筑而言，結(jié)合目前核載規(guī)范在對其受力結(jié)構(gòu)、風載和標準值進行計算時，需要按照具體公式來有效進行。在山地建筑物的結(jié)構(gòu)設計過程中，風壓高度變化系數(shù)不僅可以按照平坦地面的粗糙度類別確定其現(xiàn)行荷載規(guī)范，還需要對地形條件的修正進行考慮，通過建筑物所處的實際位置，按照具體的規(guī)定來修正系數(shù)。對于位于山峰頂部的相關(guān)建筑物，其系數(shù)的修正需要大于1。而如果建筑物位于山坡，那么應將系數(shù)修正按照1～n的線性差值來進行確定。如果建筑物位于山間盆地或谷底等相關(guān)閉塞地形，那么修正系數(shù)應在0.75～0.85選取。如果谷口和山口與方向保持一致，則需要在0.75～0.85選取。2.3建筑物周圍約束不對稱處理。坡地上建筑工程實際施工時受到場地條件方面的限制，往往很難滿足雙向均勻?qū)ΨQ的條件，常常會出現(xiàn)建筑物某面無土而其余幾面均有土這樣的情況。對此，如果不有效處理建筑物周邊的場地，那么當受到地震作用或者風荷載作用時，建筑物將會產(chǎn)生巨大的扭轉(zhuǎn)，對于抗震功能的發(fā)揮將會產(chǎn)生影響。而且不僅建筑物本身會造成不均勻扭轉(zhuǎn)，對于場地和建筑物的約束所具有的不均勻也是導致相關(guān)建筑物出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的重要原因。這會使坡地建筑物的先天出現(xiàn)弱勢，降低了其抗扭能力以及抗震能力。除此之外，由于相關(guān)建筑物和周圍土體直接接觸，因此在受到地震作用后，兩者會產(chǎn)生相互作用，進而出現(xiàn)十分復雜的受力作用，目前已有的計算軟件無法對其結(jié)構(gòu)的振動特性進行真實反映，而其相關(guān)計算結(jié)果也無法匹配限制規(guī)范。由于這些原因，使得在對坡地建筑進行處理時，為了能更好地結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范，需要在確保建筑物具有較強的抗震能力基礎上有效采取相關(guān)處理措施。而其中比較簡單易行的處理方式為營造局部平地環(huán)境，這可以使建筑物獲得均勻?qū)ΨQ的地面約束力，使建筑物的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象有所減少。與此同時，需要使結(jié)構(gòu)計算假定和建筑物的實際受力能符合，從而更好地規(guī)范相關(guān)參數(shù)。如建筑物的高度、底部加強區(qū)高度、周期、位移以及結(jié)構(gòu)基礎埋深等。當由于受到場地條件限制，而導致局部平地環(huán)境無法營造時，需要合理采取相關(guān)結(jié)構(gòu)措施。例如，在建筑物底部的四周可以設置一些具有較大高度的鋼筋混凝土剪力墻，從而有效提高建筑物自身的抗扭強度，減少其扭轉(zhuǎn)位移量。相關(guān)設計人員還需要考慮場地土對建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的約束作用，從而使結(jié)構(gòu)的抗扭能力能最大限度的提高[3]。2.4擋墻設計處理。在對山體建筑進行設計時，必須設置擋墻結(jié)構(gòu)。而擋墻設計需要根據(jù)場地地形、排水以及建筑物的相關(guān)使用要求來充分進行考慮。為了營造局部平地環(huán)境，需要在靠近山頂?shù)囊粋?cè)合理設置相關(guān)擋墻。而通過設置擋墻可以將建筑物和土坡進行有效分離，并明確結(jié)構(gòu)計算。與此同時，還能將原本擋土的一側(cè)建筑物增加相關(guān)的窗井，從而提供開窗、采光以及通風等條件，有效減少燈光照明和機械通風等相關(guān)設備的使用，使工程造價得到降低。而在對擋墻設計時，需要對以下相關(guān)問題進行有效的分析。首先需要結(jié)合邊坡高度，按照就地取材的原則對擋墻類型進行合理的選擇，當高度小于或等于6m時，應該選擇重力式毛石擋墻，而當高度在6～10m時，則可以選擇扶壁式鋼筋混凝土擋墻，當高度大于10m時，相關(guān)設計人員應考慮錨桿支護。相關(guān)設計人員在設計擋墻結(jié)構(gòu)時需要進行相關(guān)計算，具體包括抗滑移計算、抗傾覆計算以及地基承載力計算。在設計擋墻時，需要結(jié)合其高度對窗井的尺寸進行預留，并要確保窗井尺寸和擋墻高度能大致呈正比例關(guān)系，當擋墻的高度越高時，窗井的寬度也應該越大。確保窗井具有足夠的尺寸，可以確保窗井一側(cè)的建筑物具有良好的采光和通風條件，而且還能有效防止擋墻頂部雨水的濺落[4]。

3結(jié)束語

和平地建筑結(jié)構(gòu)對比，山地建筑結(jié)構(gòu)具有特殊性和復雜性。在實施山地建筑相關(guān)規(guī)范和規(guī)章前，設計人員需要對山地建筑的概念設計加大重視，并根據(jù)山地建筑的相關(guān)受力特點，合理地采取結(jié)構(gòu)處理措施，從而確保能和其所實行的結(jié)構(gòu)設計規(guī)范相符合，確保設計過程的概念清晰和受力明確。而相關(guān)結(jié)構(gòu)設計人員需要加強學習，具有扎實的理論基礎，并不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗，進一步提升我國山地建筑結(jié)構(gòu)的設計水平。

參考文獻：

[1]劉佳.山地高層建筑結(jié)構(gòu)設計探討[J].建筑結(jié)構(gòu),2020(S1):92-96.

[2]李英民,姬淑艷,唐洋洋,等.山地建筑結(jié)構(gòu)特殊問題與研究進展[J].建筑結(jié)構(gòu),2019(19):76-82.

[3]曹永剛.山地建筑結(jié)構(gòu)設計探討[J].住宅與房地產(chǎn),2019(28):66.

[4]劉立平,李英民,羅建,等.邊坡變形作用下坡地建筑結(jié)構(gòu)的力學行為探討[J].土木工程學報,2013(S2):63-67.

作者:袁浪 單位:中國電建華東勘測設計研究院有限公司