某山区物流园建筑与土体脱开方案的探讨

苏建强

（福州市城乡规划设计院有限公司，福建 福州 350007)

0 引言

随着日益增长的土地资源压力，山区建筑越来越受到工程设计人员的关注[1]。山区建筑由于其地形特性，建筑物的竖向设计繁琐复杂，同时也形成了建筑主体紧邻山边的情况。本文例举的物流园项目为无地下室的框架结构，与山体紧邻时为防止土体的水平推力对建筑主体造成的扭转效应，采用挡土墙将山边土体与建筑结构主体脱离一定的安全间距[2]，使主体结构不受土体水平推力影响。本文结合实际设计探讨几种主体结构与土体脱开的方案。

1 工程概况

某物流园项目位于山区，物流仓库为4 层现浇钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度7 度，50 年一遇基本风压0.7kN/m2，抗震设防类别为丙类[3]。仓库四周为园区车道，整体走势为西北高东南低，高差约7.8m（见图1）。

为充分利用地形高低差，结合物流仓库使用功能，功能上设置为双首层物流仓库。主体建筑与土体交接处剖面示意图见图2。

图2 主体与土体交接处剖面

2 建筑与土体脱开方案探讨

2.1 方案概述

因框架结构自身抗侧刚度较弱[4]，为避免土体水平推力对主体结构产生的不利影响，需将主楼与土体脱离一定的安全间距，结合工程实际，考虑以下几种方案将土体与主体结构脱开（见图3）。

图3 土体与主体结构脱开的四种设计方案示意图

方案一：采用钢筋混凝土悬臂挡墙直立于基础上，与主体留缝100mm并填充聚苯板，墙顶利用楼面板挑出，防止雨水进入挡墙内侧。

方案二：在主体边柱基础外设置独立的重力式挡土墙，主楼地梁挑出抬柱，与框架柱伸出的梁组合形成一个闭合框架，用于处理卸货平台处悬挑过大的问题。

方案三：与方案二类似，在主体外设置独立的挡土墙，但采用基础上立柱，平台梁一端支撑于平台柱，另一端卧于挡土墙顶面的做法。平台梁与挡土墙顶面之间，在水平方向上留设100mm 的变形缝。

方案四：与方案三类似，仅顶部平台梁支承方式改为左侧与平台柱顶设置滑动支座，右侧与挡土墙不留变形缝，设置限位措施。

2.2 方案分析

通过计算分析，方案一中钢筋混凝土挡墙悬臂，在受土体水平力作用时，所有弯矩均由挡墙底部承担，且无泻水措施。本工程7m 多高的土体若采用此方式，较高的水压及土压力造成挡墙厚度较厚且所有弯矩传递到与主楼柱相连的基础上，不利于基础受力，理论上并没有真正意义上的将土体与主体脱开。但对于挡土高度不大时，采用此方案可以大量节省土方开挖及结构构造上的费用。

方案二至方案四均采用了独立的重力式挡土墙[5]，将土体与主楼脱开一定距离。若室内外高差不大的情况下，挡土墙与主楼的间距，可以利用主楼梁出挑的形式处理，简单快捷，受力简单直接。但由于本工程双首层的设置，二层北面同样设置了物流车的卸货平台，导致楼层面与室外存在1.2m 的高差，无法采用主楼挑梁的方式处理挡墙与主楼的距离。方案二至方案四采用3 种做法处理脱开的挡土墙与主楼的关系。

在方案二中，地梁出挑托柱与平台处框架柱伸出的梁共同组成了一个从主楼出挑类似于空腹桁架的构造体系，这种做法使在平台上所受的荷载通过立柱大部分传递到出挑的地梁上，可以平衡部分内跨地梁在边跨处的支座弯矩。但仍然有部分弯矩通过平台处梁传到框架柱上，其实际受力弯矩图如图4 所示，平台梁打断框架柱，造成柱弯矩突变，平台梁至楼层面部分的柱会形成短柱，对抗震较为不利。在设计构造上，由于出挑的部分连于主楼，所采取的抗震措施均需与主楼相同。

图4 方案二竖向荷载下弯矩图

方案三与方案四中，低标高的卸货平台与主楼采用双柱独立设置，平台与右侧重力式挡土墙共同形成一个构筑物。虽然平台柱与主楼共用基础，但平台处所受力相对于主楼柱底力来说较小，对主楼基础产生的影响也较小。在设计上，方案三与方案四独立的平台梁、柱可按构筑物设计，采用低于左侧主楼的抗震措施，设计上更为简单、直接。

方案三与方案四的不同之处在于平台梁的支座条件不同。方案三为平台梁右侧与挡土墙留设变形缝；方案四为在平台柱与平台梁间设置滑动支座。从相对沉降上分析，若主楼与挡土墙间存在明显的差异沉降时，方案三的平台梁左端由于固支于平台柱上，会形成悬挑梁的受力模式，在平台梁左端易出现裂缝；而方案四中平台梁左侧与平台柱顶铰接，具有更好的变形协调能力。从实际使用上分析，方案三将变形缝留设在平台梁右侧与挡墙交接处，由于此处为卸货平台，在日常使用中，会频繁承受物流车辆车轮的制动及碾压，久而久之此处变形缝会被尘土填满并被碾压密实，逐渐失去变形作用，从而对平台柱产生不利影响；而方案四在平面尺度上没有留设变形缝，利用平台梁左右两端的变形协调能力，更好地适应卸货平台的长期使用。本工程采用方案四的做法。

根据以上对四种方案的分析，总结出各自的优缺点，见表1。

表1 各方案优缺点对比

综上所述，若场地施工作业区域足够，有条件可采用方案四实现主楼与土体脱开。

3 结束语

山区建筑中，为消除地形带来的不利影响，保证主体结构的安全性，需要将土体与主楼脱开的做法在山区建筑设计过程中时常碰到，如何考虑主楼与土体脱开是设计人员常碰到的一个问题，本文根据某山区物流园项目的实际设计经验，结合在设计过程中碰到的问题，本着安全、经济合理的设计原则，分析对比了四种在山区建筑中，单侧挡土时主楼与土体脱离的方案，为此类建筑设计提供参考。