斜山坡上多层建筑结构设计研究

袁淋

（贵阳建筑勘察设计有限公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

城市用地紧张一直都是民生工程重点解决问题之一，在部分地区城市规划中由于平原面积较少，为保证基本的城市建设，需要在一些低矮坡上完成多层建筑的建设。在设计阶段需分析目标斜坡山地承重、荷载等信息，再进行综合性的细致处理，明确设计要求，配合《屋面工程技术规范》《住宅建设规范》《建筑工程抗震设防分类标准》等文件中的内容实施建设。

1 工程概况

以贵阳市花溪区南部生活圈配套项目为例，属于停车场综合楼，地上3 层，吊一层及地下一层，使用功能为商场，基础采用孔桩。在工程施工前优先进行地质环境勘察，建筑抗震设防类别为标准设防类。

2 稳定性分析

本文针对目标建设区域的斜边坡稳定性进行分析，为保证施工安全和建筑建设质量，需要优先进行地面整平处理，控制土层厚度避免出现滑坡问题，根据目标建设区域周围情况夯实土层。从多个角度出发，能够应对斜山坡不平衡问题和地震等问题。

地基荷载分析。斜山坡多层建筑务必关注地基存与荷载问题，①要保证荷载水平均衡，否则会造成建筑结构承压倾斜。②要保证荷载实现垂直上的增强，做好竖向受力强化，避免由于荷载大而出现地基裂缝问题。本工程针对楼面、地面均布活荷载标准值和主要设备荷载标准值如表1 所示。

表1 活荷载数值

针对活荷载的取值均按照50 年设计基准期为准。对于施工荷载，主要分为一层地面室外覆土区和一层地面室内区（除悬挑区域），荷载分别为10.0kPa 和5.0kPa。

结构层承重分析。在斜山坡建设多层建筑结构，要对不同结构层承重情况进行分析，包括上、中、下3 个部分[1]。上部受力层承重最小，根据承重计算即可。中部结构需要应对上部支撑和下部压力，控制结构强度和刚度。下部结构承重最为明显，保证控制精准度。针对结构层的设计需要从材料准备角度入手。

3 斜坡山地建筑工程结构设计

3.1 材料准备

3.1.1 钢筋、钢材、焊条

在斜坡山地实施建筑工程建设时，需要根据地理环境稳定性、结构稳定性等数据准备相关材料。本工程中钢筋符合《混凝土结构设计规范》中的要求，强度标准保证在95%以上，热轧钢筋种类选择HPB300、HRB400、HRB400E，钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值比值保证在1.25 以上、1.30 以下，总伸长率实测值控制在9%以上，其中HPB300 最大力总拉伸率控制在10%以上。对于工程中热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋要求符合《钢筋混凝土用钢 第1 部分：热轧光圆钢筋》和《钢筋混凝土用钢 第2 部分：热轧带肋钢筋》标准中的规定，检验钢筋化学成分、力学性能，做好冷弯试验且合格后投入生产。钢材选择Q235-B 钢板和Q235-B 热轧普通型钢。建筑结构中焊条材料选择E43系列和E55 系列，E43 用于Q235B 和HPB300，E55 用于HRB400，根据材质差异选择等级相同的焊条。

3.1.2 混凝土材料

本工程根据施工现场情况以及相关地质分析后选择应用预拌混凝土的方式完成建设，要求技术符合《混凝土结构设计规范》中的规定。斜山坡多层建筑施工对混凝土耐久性的要求很高，根据部位或构件以及环境类别应用混凝土，如表2 所示。

表2 混凝土环境类别及耐久性要求

针对防水混凝土的抗渗等级要求，地下室底板（含承台、地梁）、地下室外墙、电梯基坑、水池、水箱、泳池等，抗渗等级均设计为P8，水泥强度等级保证在42.5MPa 以上，本次工程选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥两种。在施工过程中需要对入泵坍落度进行控制，保证防水混凝土坍落度在120~160mm，针对地下室位置的其他构件，以及建筑60m 以下的位置，坍落度控制在180mm 及以下，高出60m 的部分坍落度控制在200mm 以下[2]。

3.1.3 填充墙砌块和砂浆

本次研究中针对墙体、屋面部分的施工涉及填充墙砌块和砂浆，因此在准备阶段需要对其强度等级要求进行分析，并完成砂浆的预拌。多层建筑不同位置的用料及等级要求如表3 所示。

表3 多层建筑不同位置的用料及等级要求

3.2 地基工程

相较于平原地区地势平坦位置的多层建筑建设，斜山坡上的建设对于基坑的要求更高，由于地理条件的影响，基坑施工中有可能发生滑坡、泥石流、边坡塌陷等多种情况，因此需要优先进行稳定性评价，制定详细方案。完成检测后开始挖槽，满足《建筑地基基础工程施工质量验收规范》中的规范内容。根据工程桩位置应用挖土机开挖，在挖至桩顶标高时需要预留约300~500mm 厚度用于人工修挖，保证不超挖、不扰动，控制土层平整度，开挖过程实时进行标高测量避免超挖[3]。针对集水井位置的挖掘做好引测轴线和标高，控制深度。针对边坡顶部位置减少荷载，开挖线保证在0.8~1.0m，堆积高度控制在1.5m 以下，开挖过程若出现河卵石、砂子等松懈土质，需要根据实际情况架设固壁支撑，结构如图1 所示。完成挖掘后进行基底清理，并在四周挖掘排水沟，设计长宽为300mm×300mm，保证2m间隔设置一个标高控制桩。此时由施工人员检测基底是否存在扰动、危岩、崩塌、断裂等情况，若没有，则继续进行回填和浇捣垫层工序。若存在扰动则需及时上报。整个开挖过程重点保护定位桩、轴线桩、水准控制桩。

图1 支撑结构

在地下室底板施工部分行桩基施工前优先检测桩身情况，包括其自身质量、承载力等。完成基槽检验后开始地基基础、承台、底板部分的施工，除了特殊标注位之外，本次工程针对基础部分底部垫层厚度的设计为100mm，每边扩出基础边缘控制在100mm 以上，针对承台以及基础梁侧面的支护，工程选择应用非黏土砖模办法。由于本次工程属于斜山坡上建筑建设，在回填施工中不方便应用分层夯实技术，因此工程选择搅拌流动性水泥土的办法，按照分层选料进行回填，并分别采用人工夯实和机械夯实两种办法，其中土层厚度在250mm 以下的选择人工夯实办法，其余厚度应用机械夯实办法。为避免夯实施工伤害防水层，应保证压实系数在0.94 以上。

3.3 墙体工程

本次工程针对墙体部分的施工主要应用钢筋混凝土构件，根据表3 中的材料进行施工。在进行砌体填充墙施工时，要求施工人员根据墙体高度设置墙体拉筋，保证每隔500mm 设置2 个ϕ6 的墙体拉筋，对于抗震设防烈度Ⅵ度多层建筑应沿墙全长贯通，Ⅵ度非多层建筑的疏散通道和楼梯间位置拉筋需要全长贯通，其余墙体拉筋应保证在墙长的1/5 以上，且不可低于1000mm[4]。若墙长在5m 以上时，在墙顶与梁板的施工中应进行拉结处理。若墙长在5m 以上同时还超过层高的2 倍，则需要设置钢筋混凝土构造柱。为保证墙体稳固性，保证抗震需求，在施工中针对楼梯、疏散通道位置的填充墙部分，本次工程还采用镀锌电焊网砂浆面层方式进行强化，利用梅花形设置S 型的钢筋穿墙对拉，强度控制为@900，砂浆强度等级保证在M5 及以上，厚度在25mm 以上。针对钢网外部设计保护层，厚度控制在10~15mm。

3.4 楼地面工程

楼地面工程的施工，主要包括钢筋混凝土现浇板、柱墙以及节点构造等部分。

3.4.1 钢筋混凝土现浇板

工程中钢筋混凝土现浇板是楼地面施工的关键部分，应用钢板、钢模板、胶合板等材料用于浇筑，满足模板性能要求，即表面清洁，不存在漏浆、裂缝等情况，避免影响浇筑效果。针对钢筋现浇板，还应预留洞口，当洞口尺寸在300mm 以内时可不设置加强钢筋，将板钢筋绕过洞口；当洞口尺寸在300~1000mm 时，则要在洞边设置补墙钢筋；若洞口尺寸在1000mm 以上，则根据实际需求设小梁。采用混凝土连续浇筑办法，少留施工缝。水平施工缝在高出地板300~500mm 的墙体上，若有预留孔洞，则包含施工缝距离孔边缘在300mm 以内。在浇筑过程中，采用地下室顶板与外墙分离的办法，保证墙体顶部水平施工缝在地板250mm 以下，若一起浇筑时还需加强对墙体内侧面的养护。对建筑工程中不同位置所设置的钢板厚度、直径、间距选择则存在一定差异，板厚为80mm、100mm、110mm、120mm、130mm 的钢筋直径均为ϕ6，板厚140~150mm 的钢筋直径为ϕ8，板厚80mm、100mm 以及140~150mm 的钢筋间距控制为@250，板厚110mm、120mm、130mm 的钢筋间距为@200。针对梁部分的施工，在主、次梁交接的位置需要在次梁处增加主梁箍筋，除特殊位置需要附加3 道箍筋，保证直径同主梁内箍筋间距50mm，悬挑梁与边梁交接位置需要在悬挑梁部分加边梁箍筋。

3.4.2 梁、柱、挡土墙及节点

针对柱梁柱节点区域内的混凝土需要根据施工等级要求进行作业，其中梁、楼板与挡土墙相交节点位置需要以挡土墙强度等级为准，在建设过程中需考虑到当地斜山坡环境，保证施工稳定性。与地下室外墙重合部分的框架柱按照外墙混凝土强度等级施工，连梁混凝土强度等级与墙一致。除特殊标注信息外，连梁高度范围内的强制水平分布筋应在连梁内拉通作用连梁的腰筋，当挡土墙钢筋排数量在2 排以上时，外排水平筋在连梁内拉通，墙体内则应用墙端锚固的形式，同时增设连梁腰筋[5]。针对柱及墙边缘构件位置，应用封闭箍筋提升稳定性。在挡土墙施工过程中需预留非连续性小孔，300mm 以内可不设置补墙钢筋，300~800mm 孔洞尺寸需在洞边设计补墙钢筋。当梁、柱、挡土墙部分纵向钢筋保护层厚度在50mm 以上时，需要配置ϕ4@150mm×150mm，保护层厚度控制在25mm 以上，做好位置定位，避免其与纵筋、箍筋接触。

3.5 沉降观测

完成项目施工后需要对建筑进行沉降观测，需要符合《建筑变形测量规范》中的内容，下沉稳定阶段界定为：最后100d 沉降速率在0.01~0.04mm/d。在实际观测中，需要在首层完工后进行一次观测，而后每层施工后均要进行一次观测，施工竣工验收后第一年观测次数保证在4 次以上，第二年观测次数保证在2 次以上，直至下沉稳定位置。若观测发现异常情况需要及时与相关单位沟通。在进行观测时，观测点距离地面高度控制为0.5m，应用暗装式时保证杆露出建筑面的高度在50mm 以上，若应用明装式观测点，则需要根据现场情况予以保护。

4 结语

总而言之，相较于平原地区的建筑施工，斜山坡上多层建筑施工难度更大，要求更高，因此务必加强对场地稳定性分析的重视，汇总相关数据，满足结构设计强度等级要求，再利用相关措施实现建设目标。本次研究结合实际工程案例，针对施工过程中的各个节点进行分析，总结相关注意事项，从而进一步完善设计，保证施工过程和后期投入使用的安全性、稳定性。