关于坡地建筑结构设计的探讨.pdf

江苏建筑 2 0 1 5年第 5期 总第 1 7 1 期 4 7 关于坡地建筑结构设计的探讨 陈 圆 南 京 军 区空军 勘察 设计 院 。 江苏 南京 2 1 0 0 1 8 [ 摘 要] 对 目 前研究较少的坡地建筑结构设计， 文章结合工程实例提出应首先分析场地的稳定性， 继而采用 S A T W E程序 分别模 拟实际边界 约束条件和 简化边界 约束条件 。 时地 震作 用下得到 的计 算结果进行对 比分析 ， 供设 计人 员参考 。 【 关键 词】 坡地建筑； 稳定性； 不等高嵌固； 扭转效应 【 中 图分类 ] T U 3 7 5 ． 4 [ 文 献标 识码] A【 文 章] 1 o o 5 6 2 7 0 2 0 1 5 0 5 0 0 4 7 0 3 Di s c u s s i o n o n S t r uc t ur a l Ana l y s i s o f Bui l d i ng o n Sl o pe C HE N Yu a n N a n j i n g M i l i t a r y R e g i o n A i r F o r c e P r o s p e c t D e s i g n I n s t i t u t e ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 1 8 C h i n a Ab s t r a c t A s i mp l i fi e d s t r u c t u r a l a n a l y s i s o f b u i l d i n g o n s l o p e i s p r e s e n t e d w h i c h t h e r e h a v e b e e n f e w c o d e rul e s o n t h i s t o p i c ．S i t e s t a b i l i t y s h o u l d b e g i v e n p r i o r i t y b a s e d o n t h e p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g ．A c o n t r a s t i v e c a l c u l a t i o n s a n d a n a l y s i s b e t w e e n a c t u a l a n d s i mp l i fie d fi x e d e n d u n d e r e a h q u a k e a c t i o n w e r e p r o v i d e d b y me a n s o f p r o g r a m S AT WE， t h e n p r e s e n t s s u g g e s t i o n s t o r e f e r e n c e t h e p r a c t i c a l e n g i n e e ri n g ． K e y wo r d sbu i l d i n g o n s l o pe；s i t e s t a b i l i t y；u ne q ua l h e i g h t fix e d e n d；t o r s i o n e f f e c t O引 言 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lT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Ⅲ 。 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 工 程 概 况 该建筑为3 层框架结构 ， 建 于坡地 上 ， 依地形而建 ， 局部 2 层 ， 场地 类别 为 Ⅱ类 ， 设 防烈 度为7 度 ， 设 计基本地 震加速 度为0 ． 1 0 g ， 建筑抗震设 防类别 为丙类 ， 标准层层 高3 ． 0 m。 基 础 埋 深 均 相 对 于室 内地 坪 以 下 1 ． 5 m，柱 网 尺 寸 如 图 1 所 示 ． 剖面如 图2 所示。 2结构 分 析 2 ． 1 边坡稳定性分 析与处理 本例 中依地势将场 地修 整为连续台阶地面 ，人工开挖 后破坏 了原土体 的平衡 状态 ．建筑物的荷载作用亦会对场 t 4 O 0 0 t j 一 L J l } 1 L l ’ 髓 l X Z2 r I 4㈣ 4㈣ 由 幽 由 南 吐 图 1 结 构 平 面 布 置 图 1十 9 引 f r I L 新 蔼 挡 墙 l 1 图 2 剖面示 意图 曼 [ 收稿日,t ／ ] 2 0 1 5 0 5 - 0 7 【 作者简介] 陈 圆 ， 2 1 9 7 8 一 ， 南 京 军 区 空 军 勘 察 设 计 研 究 院 ， 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 5年第 5期 总第 1 7 1 期4 9 将考察 重点放在 框架柱 的内力上 。而 由表3 的分析 又可看 出 ， 当考虑 柱底不 等高嵌 固时 ， 结 构存 在较 大的扭转作 用。 地震作用下 ．结构发生扭转破坏 主要表 现在 变形 受力较大 而又薄弱的边缘部位 ，处 于边缘部位 的竖向受力 构件率先 受到地震冲击作用 。 随着地震作用 的不断积 累， 造成边缘部 位构件较快进入破坏状态 ， 严重者造成结构局部倒塌 ， 甚至 引起结构整体破坏倒塌 。 这里我们重点考察K Z 1 、 K Z 2 、 K Z 3 三柱在地震作用下 的内力 。 由表4 ～ 表6 可以看出 ， 由于模型2 按 简化方 法建模 ， 结构 不存在扭转不 规则 ， 因此在X 方 向地震 作用下 ， 柱底 剪力 即 以x 方 向为主 。 柱底 弯矩也以绕x 轴 为主。 Y 方 向地震 剪力亦 然 。而模 型1 由于柱 底不等高嵌 固 ． 在Y方向地震 作用下 出 现 了较大 的扭转 。因此3 根柱在Y 方 向地震力 作用下2 个方 向的 内力都 要考虑 。从表5 中可 以看 出， K Z 1 由于 柱子计算 高度较 大 ． 剪切刚度最 小 ， 因此分担 的 内力要 小于模 型2 的 计算结果 ，而K Z 2 、 K Z 3 由于剪切刚度大分担 的内力也相应 增加 ， 而且2 个方 向的内力相 当。 这说 明如果按模 型2 简化建 模的话 。 由于忽 略了结构在地震作用下 的扭转受力 ， 会使按 此结果进行的配筋设计给实 际工程 的正常使 用埋下安全 隐 患 ，因此应尽量 按与实际 受力较接 近的模型 1 进行 内 力分 析 。 3结 论 1 坡地建筑在施 工过程中 ， 由于基坑开挖 对岩层 的连 续性和整体性可能造成破坏 ，因此应在进行 基础设计前对 场地稳定性进行评估 ．对评估结果 为不稳定 的场地应采取 必要措施保证坡体 以上岩体 和建筑 物的稳定。 2 坡地建 筑必然有一面依山而建 ， 选择 挡土墙与 主体 结 构 完 全 分 离 的 设计 方 法 ．可 以避 免 结 构 的 刚 心 和质 心严 重偏离 ， 避免主体结构受到不确定 的水平地震 作用 。 3 平面规则 、 对称 的结构 ， 由于基础 的不 等高嵌 同 ， 会 使结构 存垂 直于坡度的方向产生明显的扭转效应 。 4 建模计算时 ， 如将 不等高的嵌固边界条件进行 简化 处理 。会因忽略了地形坡度造成的首层柱子高度不相 等继 而导致 剪切刚度相差较大 ，最后对底层柱子 的内力计算 结 果将 产生较大的误差 ．建议按实际边界约束条件进行 建模 分 析 。 4结 语 由于关 于坡地建 筑结构设 计的实例报道较少 ，结 构设 计 师在 建模 分析中应尽可能按实际 的边界条件进行计算分 析 ．并应加 强上部建筑和岩体的整体性与稳定性 以确保结 构 安全 。 参考文献 ⋯ 1 郑冬菁 ． 坡地 建筑 中挡土墙 的设计 U 1 ．福建建设 科技 ， 2 0 0 2 4 1 4 -1 7 ． [ 2 】 G B 5 0 0 2 1 2 0 0 1 岩土工程勘察规 范 2 0 0 9 - - f 【 s 】 ． 中国建 筑 工 业 出 版 社 ． 2 0 0 9 ． 【 3 】 杨 雪宁 ， 万修 国 ， 杨 治国． 斜 山坡 地砖 混住 宅建 筑结构设 计及基础处理U 1 ． 建筑技 术， 2 0 1 0 1 0 9 5 1 9 5 3 ． 【 4 】 赖 碧君 ， 肖常安 ， 付 波． 坡地 不等 高嵌 固高层建 筑结构的 地 震扭 转效应分析U 1 ． 贵 州大学学报 ， 2 0 0 9 ， 2 6 5 1 2 1 1 2 4 ． 【 5 】高立人 ， 方鄂华 ， 钱稼 茹． 高层 建筑结构 概念设 计【 M】 ． 北 京 中 国计 划 出版 社 。 2 0 0 5 2 1 3 -2 1 6 ． 【 6 ]袁文章 ， 李娟． 坡 地建 筑的结 构设计 实例U 】 ． 建筑与 结构 设 计 实例 ． 2 0 0 9 1 2 3 7 - 3 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m