摘要：近年来，随着经济的发展与人民生活水平的提高，人们对住宅的要求越来越高，个人住宅也越来越趋于高档化发展，这促使了大量坡地工程的兴建。不过，由于我国目前关于坡地建筑的研究尚比较少，加之坡地建筑本身就难度较大，所以在进行坡地建筑结构设计之时往往会遇到很多问题。如果按照常规平原地形上的建筑结构设计方法对坡地建筑进行结构设计的话，会导致很多计算模型与实际情况不符。本文以烟台万科御龙山工程为例，探讨了关于坡地建筑结构设计的相关问题和措施要点，希望对该方面工作有所助益。
关键词：坡地建筑；建筑结构；结构设计
随着个人住宅向高档化趋势发展，大量坡地别墅正在兴建之中。建筑形式根据地形的变化将斜山坡修整为若干连续台地，在各台地上建造多层房屋，修建出的房屋错落有致，风格独特，既节约用地，又减少挖填土方量，但这种建筑形式却给结构设计者带来不少难题。如在台阶的施工过程中因破坏了场地的整体稳定，造成了土体的坍塌滑移，酿成重大事故。有关这方面的解决方案已有不少实例，如通过在挡土墙施工过程中选择合理的基础方案，确保场地的稳定性[1]，设计与施工密切配合等加以解决。有了合理的基础设计方案后，上部结构的工程设计质量是否就能保证，对此的设计实例与报道研究较少，在此，本文通过一建设在坡地上的多层建筑，具体论述设计过程中应注意的问题。
1 坡地建筑的基础设计
坡地建筑的基础设计应当满足《建筑地基基础设计规范》中的相关要求，即上部建筑的承载能力要求、沉降变形要求以及建筑整体的稳定性要求。坡地建筑持力层分布不均。一般在持力层埋藏较浅并且分布均匀的情况下，首先可以考虑天然浅基础,天然浅基础具有开挖深度小、经济性好等优点，当坡地建筑的上部结构传至基础的荷载较小时这是一种最为经济合理的基础选择；在持力层埋藏较深并且分布起伏变化较大的情况下，由于坡地建筑的上部结构传至基础的荷载较大，所以天然浅基础不能够满足其承载力要求，此时可以选择人工挖孔墩基础，造价较低、质量较好。而在持力层埋藏很深的情况下，人工开挖基础的施工难度增大，需要穿越较厚的岩土层，建议采用冲孔灌注桩，不过其工程造价要比较高，成桩质量不稳定。
另外，为了防止基础沉降不均匀，原则上同一结构单元的基础不能够设置在性质相差较大的地基上,也不能够部分采用天然地基、部分采用桩基。不过在实际建筑设计之时，受坡地地形的影响，当基岩面起伏较大时常常不得不采用多种土层作为持力层，这造成很多坡地建筑工程出现大部分基础落在土层、另外一小部分基础落在岩石层的情况，从而导致土层上的基础沉降远大于基岩上的基础沉降，进而引发不均匀沉降问题，严重者更可能会使建筑结构遭到破坏。对此，解决方法主要有两种:①采用褥垫层对基础与岩石接触区域进行处理，褥垫主要由中砂、粗砂、炉渣等组成，厚度以300~500mm为宜；②采用天然浅基础与人工挖孔墩基础结合的形式，将持力层引至基岩上，同时还可以通过在基础下布设岩石锚杆来解决基础滑移的问题。
2 坡地建筑设计的关键点
2.1 山体特征的利用
在坡地中，平地资源是极为有限的，因此，无需按照平地建筑设计方式来考虑各种设计元素，应根据坡地山体自身的特征，利用山体自身的植物、地质景观等事物，来形成坡地建筑特有的绿化、装饰体系，提高建筑空间、居住环境的品质和舒适度。
2.2 容积率的处理
容积率是房地产开发商关注的重点内容。一般情况下，地块容积率在0.8及以下、1.0、1.5和2.0时，分别适用于别墅、高低搭配的多层建筑、多层建筑及高层建筑，因此，在坡地建筑中，尽量扩大容积率是房地产开发商的重要工作。
2.3 坡地排水设计
在坡地建筑中，地质灾害是威胁坡地建筑安全的重要因素，因此，要特别重视坡地的排水设计。在坡地建筑设计时，要根据坡地的实际情况、当地降水情况等，设计合理、高效的排水体系，包括排水沟、雨水收集管道等，保证降水能及时沿着排水体系排出，以确保山体结构、建筑基础的稳固。
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2.4 通风防潮设计
在坡地建筑中，环境湿度较大，做好通风防潮设计，是确保建筑室内环境的舒适的基本要求。在坡地建筑通风防潮设计中，通常将建筑外墙与山体分开，通过设置挡墙或放坡等方式，使建筑外墙与挡墙、放坡之间形成一定空间，并在两个端头处开设通风洞口，促进空气流动，起到缓解潮湿的作用。
3 坡地建筑设计中的结构安全
3.1 基础设计方法
在坡地建筑的基础设计中，对于持力层较浅、分布均匀的地质且基础需承担荷载较小的情况，优先选用性价比高、施工方便的天然浅基础；对于持力层相对较深、分布不规范且基础需要承担较大荷载的情况，应采用桩基础的方式，利用挖孔桩、钻孔桩等方式，来提高基础承载能力；对于基岩埋藏较深、基础承担荷载较大的情况，人工开挖难度较大，通常采取冲孔灌注桩的方式，来满足坡地建筑对基础承载力的要求。
3.2 挡土墙设计方法
坡地建筑的挡土墙设计在坡地建筑的结构设计中，挡土墙的设计意义重大，因为挡土墙的设计直接关系着建筑上部结构的整体设计，是上部结构设计的关键。坡地建筑挡土墙的设计应当遵循安全、合理、经济的原则，从工程场地的实际情况出发,结合当地的地形地质条件，遵循其使用要求，因地制宜地进行设计。要结合建筑的主体结构布置挡土墙，也就是说对挡土墙与相应部位的主体结构进行联合设计，将挡土墙和底板、顶板等组成合理的建筑空间结构，从而既减少工程造价、缩短施工工期，又增大空间面积。
挡土墙是避免周边土层影响建筑基础的重要结构，其具体设计方法有：①挡土墙与主体结构结合布置的方式，需要将挡土墙与顶板、顶板等结合在一起，构成合理空间结构，共同发挥对周边土体的抵抗作用；②挡土墙单独设计的方式，把挡土墙与主体结构分割开来，单独承担挡土作用，具有受力明确、利于室内防水防潮等优点。
挡土墙设计的基本流程为：①确定挡土墙强度，考虑土压力和水压力的作用，计算出挡土墙需要承担的荷载大小；②挡土墙刚度设计，挡土墙刚度主要取决于自身材料、地下室顶板厚度及框架柱刚度；③挡土墙稳定验算，验算内容主要有抗滑移和抗倾覆，需要在综合考虑覆土、墙身自重、上部结构自重等共同荷载的基础上，验算挡土墙稳定性是否符合要求。
3.3 上部结构设计方法
坡地建筑上部结构可采取的设计方法有：①在选择建筑场地时，尽量选择边坡稳定的地区，提高上部结构的稳定性，为上部结构抗震性能设计创造良好条件；②由于坡地建筑本身存在竖向刚度不规则的情况，具有较为明显的扭转效应，需要充分做好底部设计，提高底部强度，并采取抗震措施，减少建筑中短柱的数量，尽量避免上刚下柔情况的出现；③在高差变化较大的部位、主体结构与地层连廊相接位置，需要设置防震缝，起到良好抗震作用，预防不均匀沉降对上部结构造成的不良影响；④上部结构的设计还应充分结合基础型式，做好两者间的协调，比如采用墩基础型式时，需要将上部结构中的柱体与墩柱通过连系梁形成统一的整体，使两者可以共同工作，提高水平力传递效率，有效防止个别墩失稳对建筑整体稳定性造成的不良影响。
4 结语
综上所述，坡地建筑设计由于坡地地质特征，其设计与平地设计存在较大差异，掌握坡地建筑设计的关键点，做好建筑结构安全设计，对提高坡地建筑设计水平、保障坡地建筑的安全具有重要意义。
参考文献
[1]范雅利.探析山区坡地建筑结构设计存在的问题及其措施[J].工程技术：全文版，2016（6）：00003.
[2]李密，张海涛.对某大楼坡地的建筑结构设计之探讨[J].建材与装饰（旬刊），2011（9）：104-105.
[3]申健.坡地建筑结构设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2013（9）：56.
论文作者:赖明理
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：坡地论文; 建筑论文; 挡土墙论文; 基础论文; 结构论文; 结构设计论文; 荷载论文; 《基层建设》2019年第15期论文;