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【摘要】在當(dāng)前社會(huì)土地資源愈來愈稀缺的背景下，開發(fā)山地是非常有必要的，我國近年來涌現(xiàn)出了越來越多的山地建筑，這就是對山地進(jìn)行開發(fā)的結(jié)果。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接關(guān)系著最終建筑質(zhì)量，尤其是對于山地建筑來說，其對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求更高。山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要滿足人們對建筑質(zhì)量和建筑功能的需求，更要同時(shí)注重對山地的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。本文以煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程為例分析了山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，希望對建筑業(yè)的發(fā)展有所助益。

【關(guān)鍵詞】山地建筑；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于山地自身的特性，導(dǎo)致對山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與平原地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的差異。在進(jìn)行山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前首先要選擇適合的山地地塊，通常情況下，適合建造房屋建筑的山地坡度要不小于8%，確定地塊之后要結(jié)合該區(qū)域的自然條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能地合理利用自然條件，不隨意改變原有地形結(jié)構(gòu)，科學(xué)規(guī)劃道路，并根據(jù)業(yè)主要求科學(xué)設(shè)計(jì)公共設(shè)施和公共服務(wù)建筑等[1]。以下筆者就以煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程為例，探討山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

一、建造山地建筑的意義

隨著當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展和人口的急劇增長，土地資源越來越稀缺，為了節(jié)省城市土地資源，人們將目光放到了山地區(qū)域上面，于是越來越多的山地建筑工程項(xiàng)目被提上了日程。建造山地建筑，可以有效擴(kuò)展人們的居住空間，節(jié)約土地資源，同時(shí)山地環(huán)境還有利于讓人們舒緩心情、釋放壓力，所以建造山地建筑是現(xiàn)代人們的必然需求。根據(jù)調(diào)查研究顯示，開發(fā)山地資源、建造山地建筑一來可以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，二來能夠適應(yīng)現(xiàn)代建筑功能，三來能夠有效節(jié)約成本，四來具有現(xiàn)代技術(shù)保障，所以建造山地建筑是可行的，更是意義重大的[2]。

二、山地建筑工程概況

1、工程概況

以煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程為例：本工程一期共15個(gè)單體酒莊，位于煙臺(tái)市萊山區(qū)，5號(hào)酒莊建筑高度為21.90m，建筑面積為4486.19m2，地下二層為葡萄酒作坊展示、品酒廳，地下一層為中餐廳，一層為大堂、客房；二、三層為客房、休閑吧；建筑的基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)，采用天然地基，結(jié)構(gòu)類型為掉層框架結(jié)構(gòu)。

2、地層結(jié)構(gòu)及承載力

根據(jù)實(shí)地勘察顯示，煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程位于山谷沖溝中，場地地形起伏較大，場區(qū)地貌類型屬山谷沖溝。素填土層結(jié)構(gòu)松散，分布于場區(qū)5號(hào)、6號(hào)樓溝底地帶，顏色為褐黃色，主要由粘性土角礫、風(fēng)化巖石碎塊、碎屑等組成；5號(hào)樓厚度一般為0.50-4.90m，6號(hào)樓厚度一般為0.50-1.80m。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層厚度一般為5.00-10.00m，場區(qū)分布較廣泛，顏色為褐黃色，巨斑中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份為石英、長石、角閃石等，礦物蝕變強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，裂隙面多氧化物渲染，呈粗砂狀，手搓易散；巖體屬極破碎的軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V級。

三、山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)類型選擇

目前比較常見的山地建筑結(jié)構(gòu)類型主要有吊腳結(jié)構(gòu)和掉層結(jié)構(gòu)這兩類，在實(shí)際山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，基本都是運(yùn)用這兩類結(jié)構(gòu)或者其衍生結(jié)構(gòu)類型。

2、抗震設(shè)計(jì)

對于山地建筑而言，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)一般是通過概念設(shè)計(jì)、計(jì)算及構(gòu)造措施這三方面來實(shí)現(xiàn)的。其中，概念設(shè)計(jì)指的是對山地建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能進(jìn)行總體把控，一般是通過控制山地建筑結(jié)構(gòu)的高度、高寬比、平面及豎向規(guī)則性等方面來實(shí)現(xiàn)，而平面和豎向規(guī)則性則通常是通過對剛度比、強(qiáng)度比以及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等指標(biāo)進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)的。在對這些指標(biāo)進(jìn)行實(shí)際計(jì)算時(shí)通常會(huì)存在兩點(diǎn)問題：第一是如何按照實(shí)際計(jì)算，第二是計(jì)算結(jié)果是否適應(yīng)山地建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在這方面，目前建筑界大多只考慮常規(guī)地形下對指標(biāo)的控制，而對山地建筑的考慮較少。為了加強(qiáng)山地建筑的抗震設(shè)計(jì)，必須要在對常規(guī)地形下建筑指標(biāo)控制的基礎(chǔ)上結(jié)合山地建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行修正。具體來說，在山地建筑的抗震設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮以下問題：①在概念設(shè)計(jì)中，首先需要考慮如何確定結(jié)構(gòu)高度界定中的起算點(diǎn)（取最高接地點(diǎn)、最低接地點(diǎn)、還是平均值？），一般建筑設(shè)計(jì)要求從較低一側(cè)的室外地面起算，但其是否對多層吊腳結(jié)構(gòu)和掉層結(jié)構(gòu)同樣適用還需進(jìn)一步討論；筆者建議按重慶地區(qū)相關(guān)規(guī)范[3]對山地建筑高度的界定中增加一個(gè)補(bǔ)充限值條件，即以不大于主要豎向構(gòu)件的實(shí)際高度為宜。其次需要考慮如何合理選取結(jié)構(gòu)嵌固端，由于山地建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是其底部約束不在同一水平面上，所以其嵌固點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際而選擇不同的高度。②在抗震力計(jì)算中，必須要模擬出真實(shí)的地震力作用。由于山地建筑結(jié)構(gòu)要與地形環(huán)境相適應(yīng)，所以容易形成單側(cè)、兩側(cè)或三側(cè)帶約束的地下室，而約束邊的土層性質(zhì)往往直接影響著其在地震作用下的受力特點(diǎn)，對此還需進(jìn)一步完善現(xiàn)有結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的適應(yīng)性。③在抗震構(gòu)造上，由于山地建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能需要具有獨(dú)特的特點(diǎn)，所以應(yīng)當(dāng)在常規(guī)抗震規(guī)范的基礎(chǔ)上根據(jù)山地建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗震性能特點(diǎn)適當(dāng)增加一部分內(nèi)容，并對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行有針對性的加強(qiáng)。

3、邊坡支護(hù)方案選擇

比較常見的邊坡支護(hù)方案有：①放坡：放坡的特點(diǎn)是開挖造價(jià)成本較低，往往是建筑工程的首選邊坡支護(hù)方案；②噴錨支護(hù)：噴錨支護(hù)的造價(jià)也比較低，其是一種依靠噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、錨桿與土體共同作用的支護(hù)體系；③重力式擋土墻：重力式擋墻分為多種類型，主要有直立式、仰斜式、俯斜式、懸臂式及衡重式等，其中直立式受力最為經(jīng)濟(jì)合理，仰斜式的優(yōu)勢是占地面積較小，而衡重式則比較適用于那些高差較大的位置；④鋼筋混凝土擋土墻：由于鋼筋混凝土擋土墻是與建筑的結(jié)構(gòu)主體一起參與工作和抗震計(jì)算的，所以在設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮土推力對結(jié)構(gòu)主體的影響。結(jié)合煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程的實(shí)際情況對以上幾種邊坡支護(hù)方案進(jìn)行綜合分析和考慮，筆者認(rèn)為該工程主樓以外的場地高差可以采用放坡支護(hù)方案或噴錨支護(hù)方案；多層框架結(jié)構(gòu)的主樓應(yīng)當(dāng)采用重力式擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)，并且為了避免土推力對結(jié)構(gòu)主體產(chǎn)生較大影響，擋土墻要與建筑結(jié)構(gòu)的主體完全脫開；柱網(wǎng)的間距較小，可以采用仰斜式重力式擋土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)；而高層由于是剪力墻結(jié)構(gòu)，所以適宜采用鋼筋混凝土擋土墻[4]。

4、基礎(chǔ)和基礎(chǔ)深埋選型

煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程的場地土質(zhì)、主樓區(qū)及單層地下室均采用獨(dú)立基礎(chǔ)，由于場地的高差變化相對較大，所以基礎(chǔ)底標(biāo)高應(yīng)當(dāng)在不同高度上，并且要控制好相鄰基礎(chǔ)的底間距與高差，保證二者之間的關(guān)系滿足D/H＞1[5]。高層部分的基礎(chǔ)可以選擇鋼筋混凝土筏板，這種材質(zhì)的基礎(chǔ)整體型強(qiáng)、剛度高，能夠充分發(fā)揮出地基承載力，有效調(diào)節(jié)不均勻沉降問題，并且比較經(jīng)濟(jì)。建筑工程的基礎(chǔ)埋置深度通常是取決于建筑本身的高度和地下室的層高和層數(shù)，由于山地建筑的特殊性，其基礎(chǔ)埋深和計(jì)算高度往往是由室外最低點(diǎn)算起?；A(chǔ)可以按照埋深要求分段設(shè)置不同的標(biāo)高，計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮土壓力傳遞的不平衡性，盡量增強(qiáng)其整體性。

5、接地形態(tài)設(shè)計(jì)

山地建筑有其獨(dú)有的特殊性，對其不定基面的設(shè)計(jì)要注重靈活性，尤其要對建筑出口進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。建筑的不定基面一是指建筑的入口層面，二是指建筑室外空間所產(chǎn)生的建筑層面。而建筑底面則是指建筑與基底之間的接觸面[6]。由于山地建筑自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致其底面偶爾會(huì)與基面之間出現(xiàn)分離現(xiàn)象，再者也可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)基面。煙臺(tái)鋪拉谷酒莊工程可以采用不定基面的設(shè)計(jì)原理，將一、二層的出入口與三層以上的出入口設(shè)置在不同面，并充分利用電梯實(shí)現(xiàn)爬山和退臺(tái)功能。

結(jié)語

綜上所述，目前山地建筑在我國已經(jīng)有了較大的發(fā)展，在建造山地建筑時(shí)，必須要根據(jù)山地的地形特點(diǎn)，充分利用山地區(qū)域的環(huán)境條件，對山地建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，將建筑與地勢有機(jī)結(jié)合，以滿足人們對建筑的需要。

參考文獻(xiàn)

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[2]林濱暉.山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討[J].門窗,2014,07:237-238.

[3]DB50/5019—2001重慶市住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].重慶:重慶大學(xué)出版社.

[4]瞿淼鑫.某坡屋頂山地建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].四川建材,2015,02:65-67.

[5]陳碩.淺談山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾,2015,45:117-118.

[6]楊鳳梅.山地城市在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的一些建議[J].四川建筑,2014，04:182-183.

作者：張靈燕 劉松 單位：中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司山東建筑設(shè)計(jì)院 山東圣凱建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司