关于坡地建筑结构设计的探讨

摘要：经济的快速发展使建筑设计有高档化发展的趋势。坡地工程作为能够缓解用地紧张、高美观度的建筑，在我国已有大量的兴建。坡地工程独特的地势也有利于设计出独特风格的新型建筑，给居民带来视觉、生活上的享受。我国关于坡地建筑的理论研究相对偏少，而坡地建筑的实际设计与施工的难度极大，对抗震有极高的要求，导致坡地建筑的结构设计阶段会有较多的问题。本文以某城区的坡地建筑工程为例，分析了坡地建筑的地形特点与设计原则，并探讨了坡地建筑结构设计的一些问题。

关键词：坡地建筑；结构设计；探讨

前言：

坡地建筑在外觀上有较高的美感，能在特殊地上满足人们的基本居住需求。在用地日益紧张的情况下，坡地建筑也是一种对建筑用地的缓解方式，且更易建造错落有致的立体景观，减少对原生地的破坏工作。坡地建筑的地形条件有较强的独特性，设计不当易发生安全事故。在山地等地区的坡地建筑需与地形相适应，导致建筑的结构难以进行调整，无法对底部构件的约束部位进行统一水平面的设计，使坡地建筑在抗震设计上有较强的特殊性。

1.坡地建筑的地形特点

坡地建筑地形特点主要是地势高低不平，相差悬殊，地基薄厚不均。施工时边坡稳定性问题相对严重，地基结构受力复杂，可能有同一建筑物同时有人工和天然两种地基。

2.坡地建筑的设计原则

坡地建筑在设计时应遵循相应的原则。在对坡地进行开发前，应先调查以往的坡地建筑的结构设计，和在当地建设坡地建筑的必要性。建筑结构设计的难点主要在于与地形结合的接地方式，因地形的限制导致工程的成本相对偏高，要在保障坡地建筑的稳定性的情况下进行成本预算工作。

对坡地建筑进行设计时应先保障建筑的周边环境适宜居住，可设计多样化的建筑结构。但要在设计时注重工程地区的植被，减少因建筑工程造成的坡地伐木现象，不能大量挖土，挡土墙和架桥的高度也要有相应限制。

坡地建筑的结构设计要重视对坡地特点的利用，结合平地建筑的设计元素来进行坡地建筑的结构设计，建造独特的居住环境和建筑结构，来吸引客户。对山体的排洪泄水工作也要有规划，在建筑工程前期就要关注工程地区的降水和雨水收集、山体排洪情况，并将排水沟渠设计成建筑环境绿化的一部分，在提高结构设计时关注建筑外表。在设计早期还要考虑消防车的出入，对消防车的道路坡度进行设计，避免后期调整对工程的干扰。坡地建筑的通风防潮与噪声问题也应进行相应的设计来降低其对居民的影响。

3.坡地建筑结构设计分析

本文对坡地建筑结构设计的分析是以某城区的A工程为例，该坡地建筑工程为两栋住宅高层，一栋位于地势高的西北侧，另一栋位于低处的东南侧，两侧高度差为10米，有整体连通的一层地下室。

3.1 坡地建筑结构的基础设计

坡地建筑结构设计应有足够的承载能力，满足上部建筑的沉降变形要求，保障建筑的稳定程度。天然浅基础作为经济合理的设计形式，工程量少且成本较低，是持力层分布均匀时的主要设计方式。持力层埋藏相对较深，导致底部承载较大，应采取人工挖孔桩，来提供足够的承载力。针对建筑的不均匀沉降问题，在建筑结构的抗震设计上要避免统一结构单元处在性质不同的地基上，但在实际中部分坡地起伏较大，地基区有多重土层存在，易发生不均匀沉降现象，会对建筑结构造成一定的破坏，应结合实际来设计褥垫层或岩石锚杆进行处理。

3.2 地下室埋深设计

A工程的地基主要为含碎石粉质黏土层，工程性质一般。地下室部分应利用抗拔桩与防水板的结合，地下室结构设计应考虑地震情况下结构的动力效应与埋置深度的关系，地势偏高的部分与地势低相连的裙楼，可采取控制埋置深度、限制滑移的策略，来满足高层建筑地下室基础埋深的需求。

A工程在垂直于两栋建筑界线处设置了较多的剪力墙，以提供足够的侧限条件。

3.2 坡地建筑的挡土墙设计

坡地建筑的挡土墙对上部建筑结构有着决定性的影响。挡土墙在设计时应重视安全程度，提高可行性，并进行成本控制，结合工程地形来进行相应的设计，提高工程的经济效益与社会效益。挡土墙计算模型按板带宽度上端简支下端固定的单向板进行计算，并在挡土墙底部及中部进行排水沟渠的设计，沿挡土墙顺坡导入地下室外侧边沟。挡土墙应注重建筑的防水防潮作用，将挡土墙与相应结构进行联合设计，保障空间结构的合理程度。挡土墙应有足够的刚度来避免墙身的移动或偏转，加大地下室的顶底板厚度和设置钢筋混凝土结构都能有效加强挡土墙的刚度。

部分的坡地建筑未经营造局部平地环境处理，在进行高层建筑的结构设计计算分析时，因嵌固端对建筑结构的内里分配和结构局部的经济性有重要的影响，其选取可能因建筑物的各种不同情况而有所差异，设计人员应先确定结构嵌固端的位置，选出最不利的情况，再进行后续结构计算。

3.3 PKPM建模计算

对坡地建筑上部结构的模型计算一般采取PKPM软件。当工程建筑的空间与工期难以另建挡土墙，则应在PKPM建模中对挡土墙的影响进行考虑，模拟并分析上部建筑结构的受力问题。掉层结构的重要结构指标判断也需利用PKPM软件进行。

3.4 坡地建筑的上部结构

坡地建筑因地形条件而需增加其抗震能力。提高坡地建筑的抗震作用应在坡地建筑工程选址时避开不稳定的边坡结构，并加强抗震构造设计，提高施工质量，还要设置防震缝来避免地震导致的建筑不均匀沉降问题。加强对底部的设计，重视抗震措施，增强建筑上部结构与基础之间的协调性。高层建筑则应使各个层面的强度和刚度匀称，薄弱的楼层会因地震影响而发生变形或成为变形集中区。坡地建筑工程在施工过程的各个阶段，因地基承载的变化易导致地基变形，应加强对地基的检测，及时发现地基变形沉降滑移等问题并采取相应的解决手段。

结束语：

在山区较多、地势复杂的城市里，坡地建筑在缓解土地资源紧张的现状有着重要的作用。坡地建筑的建设也成为了城市的独特风景之一，在自然条件下利用地形建设造型独特的建筑能够满足居民的需求。坡地建筑因其特殊性而无法成为建筑开发设计的风潮，在工程设计施工时应先保障当地的植被与生态环境不受破坏，这也增强了坡地建筑的贵重程度。坡地建筑对结构设计要求极高，施工难度大，要注重与常规建筑结构的差别，提高地基、挡土墙的承载力与刚度，减少建筑沉降与地震对建筑的影响，加强坡地建筑结构设计方案的科学性，提高坡地建筑质量。

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作者简介：

秦玲，女，贵州，1970年12月11日，现任职称：高级工程师，主要从事工作方向：结构设计。