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摘要：近年来，随着经济的发展与人民生活水平的提高，人们对住宅的要求越来越高，充分发挥自然资源的优势，使得坡地建筑大量的涌现。但我国目前关于坡地建筑的研究尚少，加之坡地建筑较复杂，所以在进行坡地建筑结构设计时往往会遇到很多问题。本文主要探讨了坡地建筑结构设计的相关问题和应对措施以供参考。
关键词：坡地建筑；结构设计；地基基础；坡地地下室
坡地建筑是指的在高差较大的坡地地形上进行兴建的建筑物，其最大的特点是建筑物底部的嵌固端不在同一个水平面上[1]。通常情况下，在高差较大的坡地地形上进行修整，形成多个连续的台地，并在台地上新建建筑。但是由于坡地地形的特殊性和地质条件的复杂性，一旦坡地建筑结构设计不当，极易给建筑安全使用埋下安全隐患。笔者以实际工程经验，结合相关技术理论，简单探讨坡地建筑结构设计的若干问题和应对措施。
一、坡地建筑的基础设计问题
坡地地形的特殊性使得地质情况一般比较复杂。坡地建筑的基础设计应当满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2012）中的相关要求，即上部建筑的承载能力要求、沉降变形要求以及建筑整体的稳定性要求。
首先，基础埋置深度取决于建筑本身的高度和地下室的层高和层数，由于坡地建筑的特殊性，其基础埋深和计算高度往往是由室外最低点算起。基础可以按照埋深要求分段设置不同的标高，计算时应当综合考虑土压力传递的不平衡性，尽量增强其整体性。其次，建筑基础应根据上部建筑情况选取合理的基础方案。一般在持力层埋藏较浅且分布均匀的情况下，可以考虑天然浅基础，天然浅基础具有开挖深度小、经济性好等优点，当上部结构传至基础的荷载较小时这是一种最为经济合理的基础选择；在持力层埋藏较深且分布起伏变化较大的情况下，上部结构传至基础的荷载较大，天然浅基础不能够满足其承载力要求时，可以选择桩、墩基础，同样造价较低、质量较好；而在持力层埋藏很深的情况下，需要穿越较厚的岩土层，可采用冲钻孔灌注桩，工程造价要比较高，成桩质量不稳定。对于坡地场地部分存在填土，应评价填土稳定性对主体结构的影响，考虑填土固结沉降对桩基础等的产生的负摩阻下拉力的影响。再次，坡地建筑基础持力层起伏，为保障基础稳定性，相邻基础底间的高差应根据基础净距确定。一般土层的相邻基础底的高差不应超过净距的1/2，对于较硬的岩石可以参考勘察地质资料适当放宽。另外，为了防止基础不均匀沉降情况的发生，原则上同一结构单元的基础不能够设置在性质相差较大的地基上，也不能够部分采用天然地基，部分采用桩基。实际建筑设计时，受坡地地形的影响，当基岩面起伏较大时常常不得不采用多种土层作为持力层，造成很多坡地建筑工程出现大部分基础落在土层，另外一小部分基础落在岩石层的情况，从而导致土层上的基础沉降远大于基岩上的基础沉降，进而引发不均匀沉降问题，严重者可能会使建筑结构遭到破坏。对此，常用解决方法有两种：①采用褥垫层对基础与岩石接触区域进行处理，褥垫主要由中粗砂、炉渣等组成，厚度以300-500mm为宜；②采用天然浅基础与墩基础结合的形式，将持力层均引至基岩上，同时还可以通过在基础下布设岩石锚杆来解决基础滑移的问题[2]。
二、坡地建筑的挡土墙设计问题
在坡地建筑中，由于场地受制，坡地边坡一般采用挡土墙支护。挡土墙的设计直接关系着建筑上部结构的整体设计，是上部结构设计的关键。因此，坡地建筑的挡土墙对设计要求较高，必须要满足以下要求：①强度要求：在静止土压力和水压力的共同作用下，挡土墙应当按照实际条件进行计算，其中土压力值以静止土压力取值；②刚度要求：为了增加挡土墙的刚度，可以选择在框架梁位置上设置钢筋混凝土扶壁柱，或是增加地下室顶板和底板的厚度；③稳定性要求：在覆土、自重、土压力及水压力等的共同作用之下，挡土墙必须要满足一定的稳定性要求，一般可以在墙身设计时通过增加墙趾的外挑尺寸来增加挡土墙的抗倾覆力矩和抗滑移摩阻力，并同时稳定土壤性质、缓解墙背土压力。
总体来说，挡土墙的设计应当遵循安全、合理、经济这三项原则，要从工程场地的实际情况出发，充分结合当地的地形地质条件，根据其使用要求，因地制宜进行设计[3]。一般情况下，坡地建筑挡土墙的设计有两种方法：①将挡土墙与建筑的主体结构分开脱离，这种方法的优点是受力简单明确，并且有利于建筑防水防潮，缺点是增加岩土的开挖量，并会使建筑的使用空间缩小；②结合建筑的主体结构布置挡土墙，对挡土墙与相应部位的主体结构进行联合设计，将挡土墙和底板、顶板等组成合理的建筑空间结构，从而减少工程造价、缩短施工工期，增大空间面积[4]。在设计中需要重点考虑土推力对结构主体的影响。
三、坡地建筑的地下室设计问题
坡地建筑的的地下室一般为依山半地下室，即是四个墙面中，至少有一面无岩土遮挡。另外，地下室根据上部多个建筑单体使用要求，顶板可能出现标高不一致的分区域分级情况。因此结构设计中应注意几个问题，第一、对于上部多个结构主体的坡地建筑地下室，一般顶板刚度及侧向土约束难以满足上部结构的嵌固条件，嵌固端下移至下层全埋地下室楼面或基础顶。①可以采取主体在地下室顶板分缝脱离，受力简单明确，但建筑防水较难处理。②地下室顶板与主体整体考虑，解决建筑防水问题，但形成大底盘地下室多塔楼结构，需按规范要求验算上部塔楼结构的综合质心与底盘结构质心的距离。计算时将结构嵌固部位按地下室顶板和基础顶面计算两次，取不利值设计，并对地下室顶板进行加强构造要求。第二、由于地形形成单侧、两侧或三侧带约束的地下室，而约束边的土层性质往往直接影响着其在地震作用下的受力特性，地下室整体计算按实际情况考虑挡土墙的影响及土侧压力作用，必要时结合建筑隔墙布置适当剪力墙，避免结构质心与刚心偏移过大。第三、地下室顶板板根据建筑的使用出现不同的标高，实际计算应考虑高差存在的影响，建议高差不超过梁高范围，楼板连成整体，高差处楼板加腋等加强处理，以有效传递水平力。
四、坡地建筑的上部结构设计问题
坡地建筑的结构不但要满足承载能力极限状态，还应当满足正常使用极限状态。除却基础不均匀沉降外，在风荷载、地震作用等水平荷载的作用下也容易产生局部滑坡、失稳等破坏[5]。
在对坡地建筑的主体结构进行计算时，首先上部结构刚度应均匀布置，根据坡地地形情况按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）放大不利地段水平地震影响系数，使结构满足稳定性、抗倾覆的要求，避免产生较大的偏心位移，尽量避免结构底部零应力区的出现。其次要考虑到侧向土压力的影响。由于坡地建筑的地形情况，一般土侧压力为不对称不均匀作用，对结构整体进行计算分析应按实际情况计算挡土外墙侧向土推力不利作用。再次应分析基础不均匀沉降、抗滑移对上部结构的影响，合理加强底部刚度，增强建筑上部结构与基础之间的协调性，提高结构刚度余量。综合考虑各种不利因素，坡地建筑的上部结构设计中应采取如下措施：①建筑场地尽量避开不稳定的边坡，地质断裂带，对不利地段应考虑放大地震作用；②对复杂链接设置防震缝，减少结构不规则的影响；③选取有利上部结构的基础方案，增强建筑上部结构与基础之间的协调性；④加强对底部的设计，从概念设计上加强抗震措施；⑤加强对基础的监测，及时发现沉降、滑移等情况，并采取有效的措施进行处理。
结束语
综上所述，坡地建筑的复杂性，如何做好建筑结构设计，关系到建筑结构的使用安全。因此在实际设计的过程中，必须详细分析坡地建筑的特性，认真做好建筑结构的设计工作，加强对地基基础、依山半地下室、上部结构、抗震性能等一系列设计质量的控制，这样才能保证坡地建筑结构的安全。
参考文献:
[1]王博.某在建坡地建筑结构设计分析[J].福建建筑,2015,07:46-47.
[2]曾伟,贺渝,黄江.一种坡地建筑结构的设计方法[J].重庆建筑,2013,03:55-57.
[3]凌瑜,彭超.论坡地建筑设计研究[J].门窗,2014,02:205.
[4]彭玉萍.浅析坡地建筑结构设计问题与相应防护措施[J].科技创新与应用,2012,21:249.
[5]林捷.坡地建筑的结构设计分析[J].福建建材,2011,05:21-22.