山地建筑结构设计问题与处理措施

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摘要：文章针对山地建筑结构设计中的常见问题进行了分析，并提出了具体的处理措施，希望为相关设计工作人员提供参考，促进我国山地建筑行业的发展，提升我国的建筑工程建设水平。

关键词：山地建筑；结构设计；处理措施

随着我国经济的快速发展，建筑行业取得了十分显著的进步，城市建设步伐的不断加快，使土地资源被快速消耗，导致我国面临着十分严峻的土地资源短缺问题。一些大中型城市正在不断扩容，而居民对居住环境也提出了更高的要求，近年来，许多山地建筑不断涌现。然而目前在建筑结构设计方面所提出的规范主要是针对平地建筑结构设计，在山地建筑结构方面缺少相关的理论指导和具体的建设指标。山地建筑结构在设计时往往有许多的重难点环节，而且结构设计过程十分复杂，往往需要处理许多特殊的抗震设计问题。而相关设计人员在对山地建筑结构进行设计时，往往会出现一些漏项或参数取值错误等问题，这些都使山地建筑结构的设计受到了严重的影响。

1山地建筑结构设计中的问题

山地建筑结构设计有一定的特殊性，先天优势不足。目前建筑结构规范以及相关指标均以平地建筑作为基准进行考虑，这导致目前所实行的一些规范和指标以及相关规定对山地建筑结构并不适用。常见山地建筑示意图如图1所示，通常来说，建筑场地设计和方案设计方面对结构设计的合理性考虑较少，而相关结构设计人员在开展设计工作时，也不考虑指标的适应性，往往会直接套用，这会给山地建筑结构的后期施工带来一些不利影响，也容易埋下安全隐患。例如，如果相关设计人员没有对山地结构不利地段进行考虑的话，将会导致在具体施工过程中相关的地震作用有所增大。设计人员如果没有对建筑物实际约束条件进行充分考虑，将可能导致最终的结算结果出现失真。或者相关设计人员没有对边坡处理进行充分的考虑，将会使建筑物的扭转出现增大。而如果在建筑结构设计过程中，没有合理设置相关支挡结构，也将会对建筑物的实际使用安全性产生影响[1]。

2山地建筑结构设计的处理措施

2.1山地建筑地震设计。在对山地建筑结构的抗震功能进行设计时，不能像对平地建筑一样进行简单的处理，或者直接对相关理论进行套用。目前所实行的抗震规范中的相关水平影响系数最大值只针对平地建筑而言，因此如果设计人员直接进行简单套用，将会产生不利影响。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。而在目前所实行的抗震规范相关条文中明确指出，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1.1～1.6内，而地震放大系数需要按照具体的公式进行有效的计算[2]。2.2抗风设计。在对山地建筑结构进行设计时，相关设计人员容易忽略对风荷载的修正，特别是对一些风荷载十分敏感的高层建筑而言，结合目前核载规范在对其受力结构、风载和标准值进行计算时，需要按照具体公式来有效进行。在山地建筑物的结构设计过程中，风压高度变化系数不仅可以按照平坦地面的粗糙度类别确定其现行荷载规范，还需要对地形条件的修正进行考虑，通过建筑物所处的实际位置，按照具体的规定来修正系数。对于位于山峰顶部的相关建筑物，其系数的修正需要大于1。而如果建筑物位于山坡，那么应将系数修正按照1～n的线性差值来进行确定。如果建筑物位于山间盆地或谷底等相关闭塞地形，那么修正系数应在0.75～0.85选取。如果谷口和山口与方向保持一致，则需要在0.75～0.85选取。2.3建筑物周围约束不对称处理。坡地上建筑工程实际施工时受到场地条件方面的限制，往往很难满足双向均匀对称的条件，常常会出现建筑物某面无土而其余几面均有土这样的情况。对此，如果不有效处理建筑物周边的场地，那么当受到地震作用或者风荷载作用时，建筑物将会产生巨大的扭转，对于抗震功能的发挥将会产生影响。而且不仅建筑物本身会造成不均匀扭转，对于场地和建筑物的约束所具有的不均匀也是导致相关建筑物出现扭转的重要原因。这会使坡地建筑物的先天出现弱势，降低了其抗扭能力以及抗震能力。除此之外，由于相关建筑物和周围土体直接接触，因此在受到地震作用后，两者会产生相互作用，进而出现十分复杂的受力作用，目前已有的计算软件无法对其结构的振动特性进行真实反映，而其相关计算结果也无法匹配限制规范。由于这些原因，使得在对坡地建筑进行处理时，为了能更好地结合现行规范，需要在确保建筑物具有较强的抗震能力基础上有效采取相关处理措施。而其中比较简单易行的处理方式为营造局部平地环境，这可以使建筑物获得均匀对称的地面约束力，使建筑物的扭转现象有所减少。与此同时，需要使结构计算假定和建筑物的实际受力能符合，从而更好地规范相关参数。如建筑物的高度、底部加强区高度、周期、位移以及结构基础埋深等。当由于受到场地条件限制，而导致局部平地环境无法营造时，需要合理采取相关结构措施。例如，在建筑物底部的四周可以设置一些具有较大高度的钢筋混凝土剪力墙，从而有效提高建筑物自身的抗扭强度，减少其扭转位移量。相关设计人员还需要考虑场地土对建筑结构所产生的约束作用，从而使结构的抗扭能力能最大限度的提高[3]。2.4挡墙设计处理。在对山体建筑进行设计时，必须设置挡墙结构。而挡墙设计需要根据场地地形、排水以及建筑物的相关使用要求来充分进行考虑。为了营造局部平地环境，需要在靠近山顶的一侧合理设置相关挡墙。而通过设置挡墙可以将建筑物和土坡进行有效分离，并明确结构计算。与此同时，还能将原本挡土的一侧建筑物增加相关的窗井，从而提供开窗、采光以及通风等条件，有效减少灯光照明和机械通风等相关设备的使用，使工程造价得到降低。而在对挡墙设计时，需要对以下相关问题进行有效的分析。首先需要结合边坡高度，按照就地取材的原则对挡墙类型进行合理的选择，当高度小于或等于6m时，应该选择重力式毛石挡墙，而当高度在6～10m时，则可以选择扶壁式钢筋混凝土挡墙，当高度大于10m时，相关设计人员应考虑锚杆支护。相关设计人员在设计挡墙结构时需要进行相关计算，具体包括抗滑移计算、抗倾覆计算以及地基承载力计算。在设计挡墙时，需要结合其高度对窗井的尺寸进行预留，并要确保窗井尺寸和挡墙高度能大致呈正比例关系，当挡墙的高度越高时，窗井的宽度也应该越大。确保窗井具有足够的尺寸，可以确保窗井一侧的建筑物具有良好的采光和通风条件，而且还能有效防止挡墙顶部雨水的溅落[4]。

3结束语

和平地建筑结构对比，山地建筑结构具有特殊性和复杂性。在实施山地建筑相关规范和规章前，设计人员需要对山地建筑的概念设计加大重视，并根据山地建筑的相关受力特点，合理地采取结构处理措施，从而确保能和其所实行的结构设计规范相符合，确保设计过程的概念清晰和受力明确。而相关结构设计人员需要加强学习，具有扎实的理论基础，并不断总结实践经验，进一步提升我国山地建筑结构的设计水平。

参考文献：

[1]刘佳.山地高层建筑结构设计探讨[J].建筑结构,2020(S1):92-96.

[2]李英民,姬淑艳,唐洋洋,等.山地建筑结构特殊问题与研究进展[J].建筑结构,2019(19):76-82.

[3]曹永刚.山地建筑结构设计探讨[J].住宅与房地产,2019(28):66.

[4]刘立平,李英民,罗建,等.边坡变形作用下坡地建筑结构的力学行为探讨[J].土木工程学报,2013(S2):63-67.

作者:袁浪 单位:中国电建华东勘测设计研究院有限公司