山地建筑场地稳定及结构设计理论综述

邵海涛

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[摘要]：现如今，随着我国经济的快速发展，在山地建筑设计工作中，常会遇到一些边坡支挡技术难以满足坡体场地稳定的难题，边坡稳定分析与适宜的设计工作能有效防范边坡失稳，且有些支挡难题若能在规划总图时就充分与地勘、结构等相关专业参与讨论、定案，可能会大大化解或避免一些难题的产生。现结合设计工作中看到的一些山地建筑工程被忽略的隐患及工程实践，分别从问题的提出、分析与对应措施总结了一些工作体会，以供探讨。

[关键词]：山地建筑;场地稳定;结构设计理

引言

山地建筑中的场地设计是极其重要的工作。山地建筑中场地设计难度较大，不仅要对场地内地势低的地方进行填埋，同时也要消掉地势高的凸出区域，真正实现各区域的有效串联。这一过程中，面临着诸多难点，例如填埋方式、挖掘土方数的协调都是需要考虑的重点，需始终本着土方平衡的原则，进一步协调填挖方数。除此之外，在地形改造与设计的同时，也要减少对于周边环境的影响，保护原有的景观环境，不破坏已有地形地貌，仅作有效调整，这样方可使得场地设计方案更具可行性。

1建筑场地稳定性

施工场地的稳定性是山地建筑施工中首先要考虑的问题，也是工程设计的前提。场地不稳定将给工程建设带来灾难性的后果。对此，对场地的稳定性有明确具体的规定。《抗震条例》第3.3.1条规定，场地应按抗震有利段、一般段、不利段和危险段进行评价和划分，并根据建筑物抗震设防类型采取相应措施。

在勘察阶段和工程建设初期，对山区施工现场进行边坡稳定性评价和防治建议，边坡设计的稳定性验算和边坡附近建筑物基础的抗震稳定性验算。针对局部突出地形如突出山口、孤立小山、陡坡等，规定了水平地震影响系数最大值的增大系数值。在调查方面要求划分场地地段，评估场地类型和岩土抗震性能(包括滑坡、崩塌、液化和地震沉降)。对岩土的稳定性进行评价，并提出相应的抗震措施。这些规定的反规定，都在建筑工地的稳定性中具有重要意义。

在施工过程中，我们经常遇到这样的困境:勘察和设计属于施工的两个阶段，通常由两个不同的单位承包。在稳定性方面，调查单位的重点是根据调查情况对原场地的稳定性进行评价，并提出相应的处理措施。建筑设计单位的重点是建筑物的主体和基础。对于位于平地上的项目，建筑设计单位不需要对地形进行重大改造，不会给场地的稳定性增加新的隐患。在山地建筑的设计中，特别是在垂直设计的过程中，往往对原有的地形进行改造。由于重视不够，会出现一个盲点:对竖向设计结果的稳定性进行重新评价。包括一级平台的稳定性评估和多级平台的整体稳定性评估。面对这样的问题，为了保证建筑场地的稳定性，在山区的施工中采用了竖向设计与场地稳定性评价相结合的交互设计方法，效果良好。即作为建设方，由岩土勘察院和建筑设计院有机地组织在一起，将场地稳定性评价工作向后延伸，共同开展建筑场地稳定性评价和管理工作，从而达到整体合理性的最大化。具体来说，可以按照以下步骤进行:①在岩土工程勘察报告中，对原场地的稳定性进行评价，论证场地管理方案，并提出建议，作为施工方案的依据;(2)对建筑竖向设计的初步场地平整方案进行稳定性评估，并对竖向设计进行修改和优化;(3)对于相邻的多级平台，为避免连续失稳，应检查整个平台的整体稳定性。竖向设计阶段是山地建筑施工的关键环节。在施工现场的稳定性方面，还应考虑以下因素:(1)尽量减少对原有地形的改造，尽量以山为基础，避免大挖大填。大开挖后，会形成新的边坡，产生新的失稳。充填后，因洪水引起的整体滑坡或泥石流风险增加;(2)对于高差较大的陡坡地形，应采用多级高差消解方法，避免形成单一梯级过高的高差，不利于稳定。

2山地建筑场地稳定及结构设计

2.1主体设计

在斜山坡地建筑工程主体结构设计中，对于一侧有土一侧开敞的建筑高差，一般采用主体挡土和挡土墙与主体分离的两种方案进行处理。当采用主体挡土方案时，主体结构需同时考虑土体的侧压力与结构自重，尤其在地震作用时其不同标高的土体面层造成地震剪力分布与常规设计不同，结构内力分析复杂。当采用整体刚度较差的框架结构时，地震剪力对结构的破坏影响较大。因此，按照《建筑抗震设计规范》条文说明中第6.1.14条规定“在山（坡）地建筑中出现地下室各边填埋深度差异较大时，宜单独设置支挡结构”，采用挡墙与主体分离的设计方案。

2.2支护结构与主体脱开

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）条文规定：由于本工程地下室各边填埋深度差异较大，需要单独设置支挡结构。如果将主体结构作为挡土墙，需要充分考虑到主体结构与岩土体的地震效应。因此，需要单独设置主体结构，将它与支护结构分开，确保主体结构的受力，消除主体结构与岩土之间产生的作用力，避免受到不利的影响。结构支护形式分为自然放坡和挡墙两种，在选择时，应根据掉层段高度来确定，以此来确保边坡的稳定性、减少开挖量，提升建筑的经济效益。

2.3采用桩基础建筑

桩基础是一种有效的工程方法,它不仅可以确保建筑物的附加负载可以传播到更稳定的土层较低的层。但桩基的使用并不意味着滑坡的稳定性可以忽略不计。对于有潜在滑坡的场地，特别是在形成陡台的情况下，不采用桩基础来解决问题。虽然采用桩基，但挡墙由于基础失稳而向前倾斜，导致挡墙后场地土体变形。因此，基础桩受到水平力的牵引，桩体随着土体的变形而发生位移。在这种情况下，仅通过加强桩基础的竖向阻力来解决问题，不能完全改变建筑安全的隐患。首先要解决桩土的稳定性问题，然后再考虑竖向加固问题。对于边坡滑坡引起的建筑桩基“下沉”变形，应注意“下沉”可能是水平位移引起的竖向变形的出现，特别是地梁被拉裂的情况更能说明水平位移问题的存在。从桩土滑动部分的分析,通常容易随着土壤的水平位移第一弯曲变形,但也会导致出现桩头的垂直位移,桩基础作为一个整体的抗侧力刚度不足,弹塑性弯曲变形,虽然并不意味着桩)的剪切破坏,和桩基钢筋倾向于注意垂直承载力的强化,同时,如果桩的水平位移过大或桩承受大偏心受压桩弯曲和断裂也会发生。因此，在边坡施工中采用桩基础的前提是边坡体稳定，桩基础有有效的侧向极限。

2.4山地建筑地震设计

在对山坡建筑进行设计时，需要具体结合岩土工程勘察报告，从而对建筑抗震地段的类别进行明确。如果其位于一些不利地段，则需要有效调整地震动参数。当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘以及非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸、边坡边缘等不利地段进行建筑建造时，一方面需要充分保障在受到地震作用后能保持稳定，另一方面应该估计不利地段对设计地震动参数可能会产生的相关放大作用，应使用水平地震影响系数的最大值与增大系数进行相乘。而该值需要结合不同地段的实际情况来进行明确，并控制在规定范围内。

结语

综上所述，在斜山坡地上施工建设具有较高的危险性，所以，在斜山坡地上的建筑施工，必须要对场地稳定和结构设计引起足够的重视，通过一系列措施来提升各项因素之间的协调性，为工程进度的持续推进以及施工安全提供保障。

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