山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題與處理措施

王占良 李冬艷

摘要：我國幅員遼闊，地理地質(zhì)極為復(fù)雜，各類建筑項目實施時，常常會遭遇復(fù)雜的地質(zhì)條件限制，一些建筑位于山地地區(qū)，加劇了結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度。與常規(guī)的建筑相比，山地建筑對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求更高，設(shè)計人員在設(shè)計時要綜合從山地的具體特征出發(fā)，做好結(jié)構(gòu)加固設(shè)計，預(yù)防結(jié)構(gòu)失穩(wěn)所引起的工程事故?；诖耍疚膹纳降亟ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計方面的常見問題著手，探析了相應(yīng)的處理措施，對于提升山地建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、穩(wěn)定性與安全性都有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：山地建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;常見問題;處理措施

山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最為關(guān)鍵的就是要嚴(yán)格根據(jù)山體的具體形態(tài)、走向和坡度等，來形成更為穩(wěn)定、安全的結(jié)構(gòu)，在當(dāng)前的山地建筑數(shù)量日漸增多的過程中，人們也對山地建筑提出了更高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，山地建筑必須要具備良好的抗震性、抗風(fēng)性，以避免結(jié)構(gòu)缺陷所引起的工程事故?，F(xiàn)階段，很多的山地建筑中常常會存在諸多的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，這些結(jié)構(gòu)性問題不僅加大了施工的難度，還影響了施工作業(yè)的順利進(jìn)行，因此，任何的山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都應(yīng)該依據(jù)山體形態(tài)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式的有效選擇。

1、山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題

1.1抗震能力不足

山地建筑由于面臨的地質(zhì)條件比較復(fù)雜與惡劣，在地震作用力下建筑結(jié)構(gòu)受到的沖擊力非常大，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，往往對于抗震等級有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。山地建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，與平地建筑的抗震設(shè)計有著明顯的區(qū)別，在設(shè)計的過程中，專業(yè)設(shè)計人員需要根據(jù)前期的巖土工程勘察結(jié)果，來確定最終的抗震地段類別，如果處于不良地段條件下，需進(jìn)行地震動參數(shù)的相應(yīng)調(diào)整。根據(jù)當(dāng)前的山地建筑抗震設(shè)計要求，如果建筑面臨的是條狀突出山嘴、高聳孤立山丘等不良的山地條件時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面除了要保障結(jié)構(gòu)在地震作用下的穩(wěn)定性外，還需要分析不良地質(zhì)條件下對地震動參數(shù)存在的放大效應(yīng)。但是，顯然很多的山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面并未做到這一點，導(dǎo)致整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計存在漏洞。

1.2抗風(fēng)設(shè)計的缺陷

山地所處的自然地理條件比較特殊，山風(fēng)非常大，如果建筑的抗風(fēng)穩(wěn)定性不足，強(qiáng)風(fēng)力作用下可能會造成結(jié)構(gòu)的破壞，因此，山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于抗風(fēng)性也有著較高的要求，尤其是對于一些對風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑而言，在整個的設(shè)計過程中，尤其要注意對風(fēng)荷載的計算和受力分析。但是，很多設(shè)計人員在山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，常常會忽略抗風(fēng)設(shè)計，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)難以抵御較大的風(fēng)力作用。

1.3周圍約束不對稱的結(jié)構(gòu)問題

山地的坡度大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，場地條件是非常關(guān)鍵的限制性因素，由于場地條件的特殊性，使得在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，往往很難實現(xiàn)雙向均勻?qū)ΨQ，比如，可能會出現(xiàn)建筑物某面有土而其余面無土的現(xiàn)象，這種條件下，如果有關(guān)工程人員沒有及時對工程現(xiàn)場的場地加以適當(dāng)處理，強(qiáng)大的地震作用和風(fēng)荷載條件下，建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)將難以避免，影響了整個建筑結(jié)構(gòu)的美觀性和協(xié)調(diào)性。

2、山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的處理

2.1采用天然地基建筑

在山地建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，如果選用的是天然地基建筑類型，將天然地基作為淺基來開展結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須要綜合進(jìn)行多種作用力的分析，使得基底可以順利傳力到持力層中，避免基底傳力過大所引起的邊坡塌陷等問題。根據(jù)我國現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定，設(shè)計人員需在山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，詳細(xì)對土層的穩(wěn)定邊坡坡角與基底傳力擴(kuò)散角加以分析，根據(jù)最終的分析結(jié)果，有關(guān)人員就可以直接推算出建筑基底邊緣與擋墻墻背的最小水平距離，如果在條件允許的情況下，還應(yīng)該逐步加深前排的基礎(chǔ)埋深，通過這一方式來消除設(shè)擋墻以后基礎(chǔ)對擋墻的附加力作用。對于建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)防區(qū)域，在抗震設(shè)計時要嚴(yán)格根據(jù)山地建筑物的抗震等級要求來進(jìn)行，且在設(shè)計時還需要重點加強(qiáng)對基底地震水平附加推力對支擋結(jié)構(gòu)作用力的影響分析。

2.2采用樁基礎(chǔ)建筑

山體建筑所處的環(huán)境比較特殊，淺基附加荷載下，山體建筑處于坡體環(huán)境中，發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的概率非常高，而樁基礎(chǔ)的應(yīng)用可以改善這一局面，通過樁基礎(chǔ)建設(shè)，建筑附加荷載可以被傳遞到更為穩(wěn)定的下層持力土層中，且還可以有效改善淺層的不穩(wěn)定坡層的情況，對該不穩(wěn)定坡層起到了重要的抗水平滑移作用。但是，樁基礎(chǔ)施工的過程中，同樣需要注重對滑坡穩(wěn)定問題的考慮，如果在工程現(xiàn)場的坡地存在滑坡隱患，需進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。比如，以某山地建筑為例，該山地建筑處于6m高墻厚的頂面平臺上，雖然使用了樁基結(jié)構(gòu)，但是擋墻地基的穩(wěn)定性不足，存在前傾現(xiàn)象，墻后場地內(nèi)的土體隨著該種失穩(wěn)現(xiàn)象存在變形情況，基樁被水平力拖帶導(dǎo)致樁身上段存在變形、位移的威脅。針對這一現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)處理的過程中，如果設(shè)計人員只進(jìn)行了樁基豎向抗力的加固，難以完全消除該山地建筑中的結(jié)構(gòu)威脅，還需要適當(dāng)對樁側(cè)土體的穩(wěn)定性加以適當(dāng)考察，先解決樁側(cè)土體的穩(wěn)定問題以后，再進(jìn)行豎向加固，只有這樣，才是有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

2.3結(jié)構(gòu)架空（吊腳樓）方式調(diào)整坡地建筑場地

針對一些特殊的山地建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，專業(yè)的設(shè)計人員要嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，按照抗震、抗風(fēng)等結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，來開展有針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計。一些山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)架空方式能夠有效進(jìn)行坡地建筑場地的些微調(diào)整，因為僅僅采用挖填方方式下，很難達(dá)到場地平整度的要求，尤其是對一些框架結(jié)構(gòu)而言，“±0.00”以下逐步下沉架空的結(jié)構(gòu)方式非常實用，具體的應(yīng)用過程中，就是直接利用建筑物自身的構(gòu)件來形成新的使用環(huán)境，減少施工時的挖填方作業(yè)量，并有效利用地下架空層來實現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

結(jié)語：

隨著山地建筑項目的增多，此類建筑的結(jié)構(gòu)性問題越來越突出，因此，為了保障山地建筑結(jié)構(gòu)的良好性能，有關(guān)設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，就需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，綜合山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗風(fēng)、抗震等結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和加固，最大程度上保障山地建筑良好的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提升其結(jié)構(gòu)耐久性。

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