山地建筑结构设计探讨

山地建筑结构设计探讨

何润仲

广东启源建筑工程设计院有限公司523000

摘要：在当前社会土地资源愈来愈稀缺的背景下，开发山地是非常有必要的，我国近年来涌现出了越来越多的山地建筑，这就是对山地进行开发的结果。建筑的结构设计直接关系着最终建筑质量，尤其是对于山地建筑来说，其对结构设计的要求更高。山地建筑结构设计不仅要满足人们对建筑质量和建筑功能的需求，更要同时注重对山地的生态环境进行保护。本文以作者亲身参与的项目某酒庄工程为例分析了山地建筑结构设计的要点，希望对建筑业的发展有所助益。

关键词：山地建筑；建筑结构；结构设计

因为山地丘陵对地形、地质以及自然环境有着一定的影响，对山地建筑进行规划和设计与平原地区的建筑设计有着一定的差异性。适合进行房屋建筑的山地，其坡度一般不能小于8%。进行山地建筑结构设计之前，需要选择适合的地块，对所在区域的自然条件进行合理利用，采用科学的方式进行道路规划，同时还要根据业主需要对公共设施以及公共服务建筑等进行科学设计。在进行建筑规划和设计过程中，尽量不要改变原有的地形结构。考虑建筑所在地的生态平衡，从而使建筑能够有效地满足人们的需要，又能良好的适应自然环境。

1.建造山地建筑的意义

随着当代社会的发展和人口的急剧增长，土地资源越来越稀缺，为了节省城市土地资源，人们将目光放到了山地区域上面，于是越来越多的山地建筑工程项目被提上了日程。建造山地建筑，可以有效扩展人们的居住空间，节约土地资源，同时山地环境还有利于让人们舒缓心情、释放压力，所以建造山地建筑是现代人们的必然需求。根据调查研究显示，开发山地资源、建造山地建筑一来可以适应社会经济发展，二来能够适应现代建筑功能，三来能够有效节约成本，四来具有现代技术保障，所以建造山地建筑是可行的，更是意义重大的。

2.进行山地开发的必要性

（1）山地开发的必要性

山地开发在当代社会发展中占据着重要地位，但是在发展过程中，一直没有受到人们的足够关注。当今，我国人口急剧增长，我们的生活空间却十分有限，当今地球的有限资源已将逐渐被人们吞噬殆尽。因此人类一定要对空间进行扩展，面对当下有限的土地资源，人们开始将目光转向山地的开发。另外，随着现代社会的发展，人们对生活品质的要求越来越高，由于高节奏和高竞争的生活给人类带来较大压力，山地环境有利于舒缓人类紧张情绪，得到精神上的放松。山地开发为人类提供良好的生活环境。可以进行旅游或者休闲胜地的开发，从而使人们在工作之余回归自然。

（2）山地开发的可行性

据有关人士调查研究，进行山地开发具有一定的可行性，其中主要包括：

①经济方面的可行性，主要依靠宏观经济对财富的积累。近年来城市化发展进程不断加快，人类发展到今天，拥有一定的经济实力和物质实力，可以对山地进行合理开发；②宏观经济上的有力因素。虽然进行山地建设的过程中可能要投入大量的资金以及人力，但是山地地价较平原地区相对要低，这样就可以节省一大部分资金投入；③功能的适应性，在传统观念中，人们认为只有体积较小、功能单一、建设分散的建筑工程才能适应山地的条件。但是，随着社会的进步，科学技术不断发展，如今已经有大量的实践证明，大部分建筑种类均可以在山地上建设，其具备完备的功能性以及完整的体量性，这些成果出乎人们的预料；④现代技术的保障，随着科学技术的飞速发展，各个学科之间出现交叉部分，山地建筑技术已经存在先进的技术保障以及理论依据。

3.山地建筑结构设计要点

（1）结构类型选择

目前比较常见的山地建筑结构类型主要有吊脚结构和掉层结构这两类，在实际山地建筑结构设计过程中，基本都是运用这两类结构或者其衍生结构类型。

（2）抗震设计

对于山地建筑而言，其结构设计中的抗震设计一般是通过概念设计、计算及构造措施这三方面来实现的。其中，概念设计指的是对山地建筑结构的整体抗震性能进行总体把控，一般是通过控制山地建筑结构的高度、高宽比、平面及竖向规则性等方面来实现，而平面和竖向规则性则通常是通过对刚度比、强度比以及扭转效应等指标进行控制来实现的。在对这些指标进行实际计算时通常会存在两点问题：第一是如何按照实际计算，第二是计算结果是否适应山地建筑结构特点。在这方面，目前建筑界大多只考虑常规地形下对指标的控制，而对山地建筑的考虑较少。为了加强山地建筑的抗震设计，必须要在对常规地形下建筑指标控制的基础上结合山地建筑结构的特点进行修正。具体来说，在山地建筑的抗震设计中主要应考虑以下问题：

①在概念设计中，首先需要考虑如何确定结构高度界定中的起算点（取最高接地点、最低接地点、还是平均值？），一般建筑设计要求从较低一侧的室外地面起算，但其是否对多层吊脚结构和掉层结构同样适用还需进一步讨论；笔者建议按重庆地区相关规范对山地建筑高度的界定中增加一个补充限值条件，即以不大于主要竖向构件的实际高度为宜。其次需要考虑如何合理选取结构嵌固端，由于山地建筑结构的特点是其底部约束不在同一水平面上，所以其嵌固点也应当根据实际而选择不同的高度。

②在抗震力计算中，必须要模拟出真实的地震力作用。由于山地建筑结构要与地形环境相适应，所以容易形成单侧、两侧或三侧带约束的地下室，而约束边的土层性质往往直接影响着其在地震作用下的受力特点，对此还需进一步完善现有结构计算软件的适应性。

③在抗震构造上，由于山地建筑结构的抗震性能需要具有独特的特点，所以应当在常规抗震规范的基础上根据山地建筑结构的实际抗震性能特点适当增加一部分内容，并对薄弱环节进行有针对性的加强。

（3）边坡支护方案选择

比较常见的边坡支护方案有：

①放坡：放坡的特点是开挖造价成本较低，往往是建筑工程的首选边坡支护方案；

②喷锚支护：喷锚支护的造价也比较低，其是一种依靠喷射混凝土、钢筋网、锚杆与土体共同作用的支护体系；

③重力式挡土墙：重力式挡墙分为多种类型，主要有直立式、仰斜式、俯斜式、悬臂式及衡重式等，其中直立式受力最为经济合理，仰斜式的优势是占地面积较小，而衡重式则比较适用于那些高差较大的位置；

④钢筋混凝土挡土墙：由于钢筋混凝土挡土墙是与建筑的结构主体一起参与工作和抗震计算的，所以在设计中需要重点考虑土推力对结构主体的影响。结合某工程的实际情况对以上几种边坡支护方案进行综合分析和考虑，笔者认为该工程主楼以外的场地高差可以采用放坡支护方案或喷锚支护方案；多层框架结构的主楼应当采用重力式挡土墙支护结构，并且为了避免土推力对结构主体产生较大影响，挡土墙要与建筑结构的主体完全脱开；柱网的间距较小，可以采用仰斜式重力式挡土墙支护结构；而高层由于是剪力墙结构，所以适宜采用钢筋混凝土挡土墙。

（4）基础和基础深埋选型

该工程工程的场地土质、主楼区及单层地下室均采用独立基础，由于场地的高差变化相对较大，所以基础底标高应当在不同高度上，并且要控制好相邻基础的底间距与高差，保证二者之间的关系满足D/H＞1。高层部分的基础可以选择钢筋混凝土筏板，这种材质的基础整体型强、刚度高，能够充分发挥出地基承载力，有效调节不均匀沉降问题，并且比较经济。建筑工程的基础埋置深度通常是取决于建筑本身的高度和地下室的层高和层数，由于山地建筑的特殊性，其基础埋深和计算高度往往是由室外最低点算起。基础可以按照埋深要求分段设置不同的标高，计算时应当综合考虑土压力传递的不平衡性，尽量增强其整体性。

（5）接地形态设计

山地建筑有其独有的特殊性，对其不定基面的设计要注重灵活性，尤其要对建筑出口进行合理设计。建筑的不定基面一是指建筑的入口层面，二是指建筑室外空间所产生的建筑层面。而建筑底面则是指建筑与基底之间的接触面。由于山地建筑自身的特点，导致其底面偶尔会与基面之间出现分离现象，再者也可能会同时出现多个基面。该工程可以采用不定基面的设计原理，将一、二层的出入口与三层以上的出入口设置在不同面，并充分利用电梯实现爬山和退台功能。

结语；随着山地建筑的越来越多，山地建筑结构设计中碰到的独特问题也越来越多，但目前山地建筑结构的抗震特殊性没有足够的理论研究和分析，现行规范也比较少有针对性的条文，理论研究滞后于实际工程。本文从实际工程中碰到的问题出发，提出部分解决办法。但对关于山地建筑实际工程的研究和理论方面的研究还需要广大的设计师和学者做更多的工作，以便尽早编制和颁布有关山地建筑结构的设计规范。参考文献；

（1）浅谈山地建筑结构设计_陈硕

（2）山地建筑结构设计的几点探讨_林滨晖

（3）山地建筑结构设计探讨_吴帅

（4）山地建筑结构设计探讨_张灵燕

（5）山地建筑设计的必要性及设计方法_刘春怡

（6）山地建筑设计的必要性及设计方法探讨_张伯榕

（7）山地建筑设计浅析_陆静