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山地建筑结构设计管理

发布于:2022-12-19 10:20:19 来自:建筑结构/结构资料库 [复制转发]

01

什么是山地建筑


《山地建筑结构设计标准》(JGJ/T?472-2020)中对山地建筑结构的定义:建于坡地上,底部抗侧力构件的约束部位不在同一水平面上且不能简化为同一水平面时的结构。按接地类型可分为吊脚结构、掉层结构等形式,接地类型是指山地建筑结构嵌固端与地面或边坡的连接形式。


掉层结构 :在同一结构单元内有两个及以上不在同一水平面的嵌固端,且上接地端以下利用坡地高差设置楼层的结构体系。

吊脚结构 :顺着坡地采用长短不同的竖向构件形成的具有不等高约束的结构体系。吊脚结构是不改变坡地环境,采用长短不同的柱(或桩)将坡地架空成平台,然后在其上修建建筑物。

02

规划设计管理要点


 

·  管理原则   

山地建筑应充分利用山地自然环境,将建筑有机地融合于山地自然环境中,尽可能保留原有绿化(坡地绿化)生态环境,创造一个富有优雅环境的山地建筑。

为更好地落实方案的实施性,做到工程的合理性,同时为降低成本、节约投资,山地建筑设计应结合地形,因地制宜,依山就势,控制风险,顺应自然,减少挖填。

· 总体规划   

道路布置、建筑布局应结合地形因地制宜,依山就势布置,尽可能减少土石方量的挖填量,最大限度地降低成本

· 道路布置   

道路布置应尽量顺山势而走,道路标高尽可能按原始地形标高,以挖方为主,减少填方,保证路基的稳定性,最大限度地降低成本。

方案中道路标高高于现状标高,如此,则会使得项目需要较多架空或填方量。  

·建筑设计   

建筑形态考虑与山地自然环境的协调与融合,可采取错层、退台、吊脚楼等形式,形成高低错落有致的建筑,充分体现山地建筑的特色。  

· 利用原始高差   

充分利用原始地形高差,采用 架空层,既减少填方量,减少挡墙,节约了投资成本,同时又有利于下层 空间的自然通风。  

· 利用原始地貌   

充分利用原始地形地貌,尽量不采用高挡墙,和较大的填土;建议采用架空层,既减少填方量,减少挡墙,又节约了投资成本。  

03

结构设计管理要点

· 地质勘察   

1)勘察应在拿地后立即开始初勘,初勘成果作为山地建筑方案布置的重要依据。

2)工程勘察方法除钻探手段外,应重视工程测绘、物探、槽探及坑探等方法。

3)地层变化较大时,当相邻两个勘探点揭露的持力层层面坡度较大时,通过加密详勘孔来完善判断。

4)场地条件复杂或有特殊要求的工程,宜进行施工勘察。对于极端复杂地质情况(如溶洞、孤石等),有必要时进行一桩一勘。

5)对山地地下抗浮水位的判定,应结合场地高差、台地宽度、地下室开合情况综合与地勘单位进行沟通。

6)基础地基开挖后应结合地勘资料对地层情况进行直观复核,判断是否进行设计修正。

7)边坡位置土层开挖后应复核竖向地层面与地勘是否相符,岩层应检查岩面裂隙发育情况和完整性。  

 

· 荷载与作用   

1)风荷载的计算和考虑地形条件的风压高度变化系数的修正应按《荷载规范》规定执行。  

2)当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外,尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用。

3) 支挡结构应同时考虑岩土压力和水压力的作用。作用于支挡结构的土压力和水压力,对砂性土应按水土分算计算;对黏性土可按水土合算计算,也可按地区经验确定。

4)对于岩质边坡,当桩基础埋深穿越岩层破裂面且基础周边与岩石间设有软性弹性材料隔离层或进行了空位构造处理时,可不考虑桩基础的竖向荷载对边坡支挡结构的影响,嵌固端以上桩身应按框架柱进行设计。           

· 一般规定   

1)对建筑物有潜在威胁或直接危害的滑坡、泥石流、危岩崩塌、滚石、落石以及岩溶、土洞强烈发育地段,不应选作建设场地。
 
2)山地建筑结构设计应保证基础嵌固条件的有效性,用作结构嵌固的边坡应达到罕遇地震作用下不破坏的性能要求。应采取措施保证场地及边坡的稳定性。  
3)山地建筑应结合山地地形、岩土边坡条件和建筑功能等因素布置。应充分利用地形、地貌,平面和场地竖向高程设计应考虑山地斜坡的走向和坡角,依山就势,采用合理的山地建筑结构形式,不应对原地貌进行大开挖和深填方。  
4)建筑总平方案阶段,可采用土方计算软件或BIM软件分析计算拟建建筑标高和场地标高之间的关系,使场地挖填尽量平衡。  
5)对道路的总长度和宽度进行严格的控制,采用适合场地特点的路网结构和断面设计,路基尽量放在挖方地带。  
6)施工过程中,需考虑因挖方、填方、堆载和卸载等对山坡稳定性的影响。  
7)掉层结构两相邻接地端之间的高度差、吊脚结构最低和最高接地端之间的高度差应符合规定。  

· 结构基础   

1)山地建筑除进行地基承载力和变形计算外,还须进行稳定性的计算。
 
2)高层基础埋深不满足规范要求时,需验算大震工况下的整体抗倾覆稳定,必要时需设置抗倾覆岩石锚杆。  
3)结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基持力层上。一般同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基。若持力层为岩石地基时可部分采用天然地基部分采用桩基,但应考虑水平荷载对桩基的影响。  
4)天然独立基础的底标高不同时,一般情况下,高差与水平距离之比应满足1:1.5~2(一般土),1:1~1.5(强风化岩),1:1(中风化岩)。  
5)浅基础持力层局部超挖时,应针对不同深度制定不同措施,如深换填、加高柱长或桩(墩)承载等。  
6)位于斜坡或邻近坡顶的桩基础应考虑桩与坡地的相互影响,不宜采用挤土桩,桩端应设置在边坡或斜坡潜在破裂面以下足够深度的稳定岩土层内。  
7)施工顺序一般先建深后建浅,先建重、高部分,后建轻、低部分,先桩基、后天然基础。先进行位于下部的边坡挡墙施工,再进行上部主楼结构施工。  

· 边坡挡墙   

山地建筑中,设计好挡土墙的意义重大,挡土墙是影响到上部结构设计的关键。

通常坡地建筑挡土墙设计做法有两种:

(1)考虑挡土墙与主体结构分开。该做法受力清晰,并有利于室内防水及防潮,但挡土墙单独设置会增加岩石的开挖量,延长工期并增加工程造价,而且挡土墙与主体结构分开施工会使施工周期加长,同时由于挡土墙单独设置建筑使用空间变小,影响建筑效果。  
(2)结合主体结构布置挡土墙。该做法将挡土墙与相应部位主体结构联合设计,底板、顶板及挡土墙等组成合理的空间结构,可避免方法(1)的缺点。受力分析相对复杂,可采取相应分析方法和构造措施保证结构安全。此时,挡土墙须要有足够刚度,使墙身在土压力作用下不发生移动或转动。  
当土质边坡高度大于5m、岩质边坡高度大于8m时,边坡的侧向土压力较大,在有地震作用效应参与组合时,对主体结构的受力和变形的影响较大。考虑到支挡结构与主体结构相连会导致主体结构的传力不明确,故宜设独立的支挡结构。当岩土侧压力较小、采用主体结构及地下室兼做支挡结构时,主体结构、基础应考虑边坡岩土侧压力和水压力的作用;主体结构应考虑地下室侧墙引起的结构刚度偏心,并采取相应的措施;地下室外墙应进行防水抗渗设计。  

山地建筑结构上接地与下接地之间的边坡宜采用独立的支挡结构。当设防烈度为7度及以下、土质边坡高度小于5m或岩质边坡高度小于8m,且主体结构能适应相应的岩土侧压力作用时,可利用主体结构或地下室侧墙兼做支挡结构,并计算复核主体结构的抗倾覆及滑移验算。

控制挡土墙高度,可采用分台、顶部放坡等方法降低挡墙高度。高差1.5m以内的填方无须设置挡墙,建议以240mm厚砖墙支挡。  
挡墙高度在8m及以上造价较高,应尽量采用高度在8m及以下墙型。挡土墙在4m及以上高度采用衡重式较为经济,4m以下采用俯斜式较为经济。  

· 上部结构   

1)地下室外墙为一面以上开口时,侧面无覆土不能形成有效侧限约束,主楼结构高度嵌固端宜设置于地下室底板。
 
2)位于坡顶的地下室侧面有覆土要求,当支护平面尺寸限制且竖向高度较大时,可考虑采用结合地下室设置结构空腔的方式。  
3)对于吊脚、掉层结构,结构计算高度需要从较低标高算起,按竖向构件的实际高度来界定结构的计算高度。应注意避免因此主楼由多层结构变为高层结构的情况。  
4)结构嵌固端的选取需复核地下室或吊脚结构等是否满足下部刚度大于上部建筑刚度的2倍。并对顶板采取接近嵌固层的加强措施,对地上一层进行包络设计。  
5)靠近挡墙位置应考虑主楼基础附加应力对挡墙的不利影响,靠近挡墙区域的基础应落在挡墙土体的滑裂面下。  
6)对于吊脚结构,吊脚部分抗侧刚度不宜小于上层相应结构部分,受剪承载力不宜小于其上层相应部位竖向构件的受剪承载力之和的1.1倍;对于掉层结构,上接地层掉层范围内结构抗侧刚度不宜小于上层相应结构部分,掉层层间受剪承载力不宜小于其上层相应部位竖向构件的受剪承载力之和的1.1倍。  
7)下列情况应进行相关稳定性分析:  

a)填土底面的天然坡度大于 20%时,应验算稳定性;

b)下卧基岩表面坡度大于 10%时,除考虑不均匀沉降外,还要考虑地基的稳定性;

c)拟建场地的周边,存在影响建筑物安全的边坡临空面;

d)建在坡上或坡顶的建筑物;

e)对于整个场地不同标高处的边坡支护,应联合进行整体稳定性分析。

· 专业协同   

1)景观方案设计需与建筑方案、边坡方案设计同步推进,互提资料交圈,特别注意入户及室外平台、楼梯位置。
 
2)对于山地项目的台地、挡墙位置,在必要的地方应考虑增加栏杆,增强安全性。  
3)沿边坡挡墙的景观设计,应结合边坡挡墙的具体做法进行绿化。高差较大,放坡困难地段,挡土墙进行阶梯式处理结合植物营造垂直景观;对于土质较好,高差不大的场地,尽量设置斜坡,节约成本。  
4)管线敷设穿挡土墙时应同挡墙设计单位配合管道敷设具体位置,注意穿挡墙位置预留洞做法。  
5)管线布置应尽量避开高回填区域,降低由于地基沉降引起管网漏水、爆管、线缆断裂等情况的发生概率。  

04

常见问题及处理


· 问题1:   

由于地势陡峭,勘察孔部分无法施工,导致在设计阶段勘察资料不确定,仅能根据周边孔位及经验进行参考。 山地持力层变化大,勘察孔之间的基础由于持力层实际埋深不同,导致实际的基础形式与设计图纸有差异。  
勘察钻探取芯的方式对于岩石裂隙发育程度的判定有局限性。当场地土层有存在岩脉侵入,形成垂直陡变时,通常的详勘孔可能不会揭示此类情况。  
处理: 结合规范要求,适当增加详勘钻孔数量并结合物探等勘察方法; 场地开挖后补充进行施工详勘; 场地开挖过程中,及时对地层情况进行查勘并调整设计; 基础和边坡支护设计图纸做好事前成本调整风险提示。  

· 问题2   

山地建筑方案设计中,边坡挡墙的边界条件及做法没有及时准确反馈,对方案落地实施造成不利影响。  
处理: 应提早确定边坡支护设计单位,宜与建筑施工图设计单位同时确定,参与到建筑方案设计的配合过程。  

· 问题3   

山地建筑设计对于红线范围外可能影响到本项目的相关因素没有特别加以考虑。例如山体河道的排洪泄洪,红线外高土坡等影响。 原始地形地貌因山地开发过程中发生变化,原勘测资料中的地形标高发生调整, 设计过程中忽视此影响  
 
处理: 对山地项目应加强地质及环境灾害性分析,探明是否存在不良的地质构造, 对断层、滑坡、下陷等地质灾害及山洪等发生可能性做出判断及提出解决方案; 在开展设计前应及时对山地地形现状进行勘测复核。  

总  结  

山地建筑项目设计要点,包括山地建筑整体布局设计,山地建筑功能区结构设计,山地建筑地下室结构设计。进行山地建筑设计时,把握整体布局的结构特点,在山地建筑功能区的设计上满足用户需求,在进行山地建筑地下室结构设计时考虑其结构的合理性和最终抗震效果,保证山地建筑的工程质量,达到最佳的设计效果。

山地建筑的结构形式应有效的结合山地的地形以及当地的水文地质条件,以提升山地建筑的设计质量。 



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