坡地建筑结构设计的探讨
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坡地建筑结构设计的关键问题与应对措施摘要部分建筑受到地理位置限制,需要建设在坡地上。
因山坡区域地质情况特殊,且地势具有一定的起伏性,也因此对结构设计带来了一定的难度。
在本文中,将就坡地建筑结构设计的关键问题与应对措施进行一定的研究。
关键词:坡地建筑;结构设计;应对措施;1 引言坡地建筑是较为常见的建筑类型,能够在与自然有效结合的基础上,对土方的开挖量进行减少。
在山地城市当中,更是因市内用地紧张而需要大量应用坡地建设建筑。
受到地势与地质因素的影响,结构设计则成为了坡地建筑建设当中的要点,而地基基础更是结构设计当中的重中之重。
对此,即需要能够充分把握要点,以科学措施的应用做好应对,满足建筑的建设需求。
2 案例概述我国某酒店工程,依山傍水建设,建设区域为丘岗地貌,处于边坡边缘,下卧基岩裂隙发育,存在一定的破碎情况,对于建筑抗震具有一定的不利作用。
在建筑地基设计当中,需要重点考虑的因素有:第一,在自然条件当中,建筑厂区是否存在断层破碎带、是否存在滑坡情况;第二,在施工当中,堆载、挖方、填土等情况对山坡稳定性所产生的影响;第三,岩溶发育程度以及地基的不均匀性;第四,泥石流、崩塌等地质灾害发生的可能性。
3 关键问题与应对3.1 基本情况分析在建筑所处区域,整体地势较为陡峭,处于上坡当中,并因此可能影响到山体的稳定性。
同时,工程建设需要对部分山体进行开挖处理,也因此存在安全隐患。
经过对场地稳定性开展的评价,所处结构不存在活动断层,为相对稳定区,适合作为建筑建设的场地,但所处区域为山前地带,具有复杂的地质条件,在极端天气当中有几率发生泥石流与滑坡灾害。
地质构造方面,场所处于相对稳定性,但处于丘岗区域,周边具有较大的坡度,也可能因此影响大建筑建设。
经过项目勘查,发现地下水主要为裂隙水与孔隙潜水,其中,孔隙潜水主要在局部厚填土孔隙中存在,裂隙水则处于底部基岩裂隙当中,在赋水性方面存在不均匀的情况,近3年来最高地下水位可以根据整平场地后地表下1m考虑。
坡地建筑结构设计问题的探讨摘要: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,充分发挥自然资源的优势,使得坡地建筑大量的涌现。
但我国目前关于坡地建筑的研究尚少,加之坡地建筑较复杂,所以在进行坡地建筑结构设计时往往会遇到很多问题。
本文主要探讨了坡地建筑结构设计的相关问题和应对措施以供参考。
关键词:坡地建筑;结构设计;地基基础;坡地地下室坡地建筑是指的在高差较大的坡地地形上进行兴建的建筑物,其最大的特点是建筑物底部的嵌固端不在同一个水平面上[1]。
通常情况下,在高差较大的坡地地形上进行修整,形成多个连续的台地,并在台地上新建建筑。
但是由于坡地地形的特殊性和地质条件的复杂性,一旦坡地建筑结构设计不当,极易给建筑安全使用埋下安全隐患。
笔者以实际工程经验,结合相关技术理论,简单探讨坡地建筑结构设计的若干问题和应对措施。
一、坡地建筑的基础设计问题坡地地形的特殊性使得地质情况一般比较复杂。
坡地建筑的基础设计应当满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2012)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。
首先,基础埋置深度取决于建筑本身的高度和地下室的层高和层数,由于坡地建筑的特殊性,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。
其次,建筑基础应根据上部建筑情况选取合理的基础方案。
一般在持力层埋藏较浅且分布均匀的情况下,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;在持力层埋藏较深且分布起伏变化较大的情况下,上部结构传至基础的荷载较大,天然浅基础不能够满足其承载力要求时,可以选择桩、墩基础,同样造价较低、质量较好;而在持力层埋藏很深的情况下,需要穿越较厚的岩土层,可采用冲钻孔灌注桩,工程造价要比较高,成桩质量不稳定。
坡地建筑结构设计探讨摘要:随着经济的快速发展,土地愈加稀缺。
而坡地是自然地貌中最常见的一种类型,合理利用地形是对地形资源的有效利用和提升,但进行结构设计时存在一定的难度。
本文根据多年结构设计经验,对坡地建筑结构的设计进行探讨。
关键词:坡地建筑;结构设计discussion about structure design in hillsidebuilding/shen jian (china merchants shekou industrial zone co.ltd)abstract: with the rapid development of economy,land became more and more scarce, and hillside land is a sort of common topography in practical project. rational use of topography is very benefic to increase resource utilization rate,but it’s usually difficult for structure design. base on years of design experience, the article discussed about structure design in hillside building.key words: hillside building, structure design中图分类号: tu318 文献标识码: a 文章编号:一、坡地的概念坡地是种倾斜面的概念,具有一定倾斜度的自然或人工场地均属于坡地的范畴。
“坡地”广义的概念是一种具有特殊场所感的建筑场地与环境,给人以独特的心理感受及其客观的可利用性,且其主要识别标志为地形地貌的起伏特征。
既包括由不同复杂的生态及形态构成的综合性地貌(如高原、山地和丘陵中的“坡地”),又包括较小范围内地形地貌小尺度起伏变化的山坡用地(如盆地和平原中的“坡地”)。
坡地建筑结构设计研究近年来,随着城市化进程的加速,越来越多的建筑需要建立在坡地上。
坡地建筑设计与平地建筑设计有着许多不同之处,需要特别注意结构设计方面的问题。
本文主要从地形特点、结构设计和安全性三个方面进行浅谈坡地建筑结构设计研究。
一、地形特点对结构设计的影响坡地建筑的地形特点主要包括地势的坡度、地基稳定性、地震危险等。
这些因素都对建筑的结构设计产生了影响。
首先,坡度对建筑的结构设计有重要影响。
建筑在坡地上建立,需要考虑坡度,即建筑物倾斜的程度。
坡度过大可能会影响建筑物的稳定性和使用功能。
大坡度会使地基承受不均匀负荷,容易引起地基不稳定、裂缝和滑坡等问题。
因此,在坡地建筑中,要根据不同的坡度设计不同的结构形式,以满足建筑物的承载条件和使用要求。
其次,地基稳定性是影响坡地建筑结构设计的另一个重要因素。
坡地的地质条件往往比平地地质条件更复杂,地基的稳定性往往更容易受到地质条件的影响。
如果在地基不稳定的地方建造建筑物,很容易引起地基下沉、崩塌,从而导致建筑物倾斜甚至坍塌。
因此,在坡地建筑设计过程中,应该对地基进行认真的勘测和分析,确保地基的稳定性,以避免安全隐患。
最后,地震危险是影响坡地建筑安全性的重要因素。
坡地建筑往往处于地震带,受到地震的影响较大。
地震会对建筑物的结构产生剧烈的变形,因此在设计时要考虑地震的影响,选择适合的结构形式并采取相应的防震设计措施。
二、坡地建筑的结构设计坡地建筑结构设计,有着一些与平地建筑不同的特点,主要包括以下几点:1、结构形式:坡地建筑结构比平地建筑更为复杂,根据坡度的不同,结构形式也会有所不同。
通常,低坡度的建筑可以采用钢筋混凝土框架结构;高坡度的建筑则需要采用剪力墙、核心筒等承载体系,以增强水平抵抗能力。
2、建筑高度:一般来说,坡地上的建筑高度不宜太高。
建筑高度过高会增加建筑物倾斜和崩塌的风险,因此应根据坡度选择适当的建筑高度。
3、墙体结构:地势的坡度会导致建筑物倾斜,因此在坡度较大的地方,建筑物的墙体应设置倾斜支撑墙,以增加建筑物的稳定性。
关于坡地建筑结构设计的探讨摘要:只有充分认识坡地自然环境,根据具体的坡地形态进行设计和构造,在保护自然环境,促进生态平衡的前提下,最大限度的利用坡地来实施建设,构建富有特色和舒适感的坡度建筑。
整个构建思路中,从整个坡度环境出发,注重地形、山谷以及坡度的起伏变化,结合山势对坡地建筑进行具体设计,满足时代特征并且具有一定的地域性。
为人类创作出富有特色的建筑结晶,回归自然,不断创新建筑新形势,促进当代建筑不断发展与创新。
关键词:坡地;建筑结构;设计1 坡地及其开发的意义坡地是种倾斜面的概念,主要的范畴包含具有一定倾斜度的自然或者人工场地。
本文将坡地应用于建筑领域,通过设计和构造带给人类一种独特的心理感受,有效利用自然,体现生态利用的综合性。
坡地建筑在建设过程中,采用坡度为5~25%的坡地,其建筑的接地条件表现出良好的适地性、节地性以及安全性等特征,满足人类居住的生存环境。
这种独特的建筑风格,将坡地环境与自然环境,最终构造了独特的建筑风格,在设计和构建过程中,充分利用坡地资源以及自然环境,满足生态形态,创造独特的建筑空间,最终给人们带来一种现代建筑风格享受。
在本文提出了对坡地的开发了利用,其目的是缓解人类所面临的生存空间需求和资源危机的双重压力,在充分利用和开拓坡地的场地空间,适应建筑设计的要求以及生态构建特征,充分利用自然环境地形地貌,其建筑风格带给人们居住和精神需求,全面体现当代坡地建筑的独特性和多样性特征。
另外,当代坡地建筑的设计和构建,有利于保持生态平衡,合理利用自然环境,促进坡地人居环境的生态文化建设。
2 坡地建筑结构设计要素、原则和重要环节2.1 坡地建筑六大设计要素坡地建筑的六大设计要素包括历史要素、建筑形态要素、总体布局要素、交通要素、工程成本要素和情感要素。
历史要素是指开发坡地住宅要探寻它的传统,以前的坡地住宅怎么做,人们为什么要做坡地住宅。
建筑形态要素是指对于坡地建筑单体,最复杂的就是住宅和地形结合的地方接地模式。
坡地建筑结构设计问题及要点探讨-结构设计论文-设计论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:现阶段所采取的坡地建筑结构设计方法在实际应用中存在局限之处,实际结果与计算模型存在较大差异。
文章以坡地建筑结构设计的问题作为切入点,探讨相适应的设计方法,总结设计要点,以期给坡地建筑结构设计工作提供参考。
关键词:坡地建筑;结构设计;基础设计1坡地建筑结构设计中的主要问题以及设计方法1.1设计建模问题及其设计方法(1)通过YJK结构设计软件建模,需遵循逐层设置支座的原则,实际操作环节较多、工作量较大,在层数较高的坡地建筑中缺乏可行性,即便在小型坡地建筑结构设计工作中也需要耗费大量时间。
(2)YJK建模楼层组装过程中,与基础相连构件的最大底标高填写与基础相连的最大底标高,即对应的是开始掉层的柱顶,在此工作机制下软件会自动识别支座,操作相对便捷。
上述提到的两种建模方法均需在相应楼层根据土推力的支座反力输入等效水平推力,使软件自动计算各工况作用下的抗倾覆稳定性。
虽然上述两种计算方法现阶段的坡地建筑结构设计中都得到广泛应用,但由于坡地建筑抗震资料不足以及设计人员坡地建筑项目经验不足,导致施工过程中出现失控的现象,建筑施工要素难以得到把控,过于呆板地依据经验开展设计工作,缺乏对实际情况的分析,所得方案与实际需求不匹配。
此时,设计人员需要提高综合水平,广泛收集抗震设计相关资料,兼顾多方面因素系统性地做好结构设计工作,保证各项设计内容都满足要求。
1.2基础设计问题及其设计方法坡地建筑常用基础形式有筏板基础、复合地基基础和桩基础[1]。
筏板基础、复合地基基础是风化岩土层或基岩出露面较浅的坡地建筑常用的基础形式,关键在于尽量保证基底持力层一致,基底标高尽量处于同一水平面及不存在临空面。
当地基基础附近有临空面时,应验算向临空面的倾覆和滑移稳定性。
存在不稳定的临空面时,应将基础加埋深加大至下伏稳定岩体,并满足抗倾覆和抗滑移要求。
坡地建筑结构设计的关键问题与应对措施摘要:科技推动下,使得建筑覆盖面积与范围得以有所提升,部分不适宜施工的地形区域,以现有技术为基础,也得以进行工程。
然而,虽然有技术作为支撑,但是在一些复杂地形,诸如坡地地形上的工程,质量方面仍旧较难把控,需要相关工程方,依据实际地形情况,在结构设计上进行优化,以避免由于地形因素破坏建筑稳定性。
基于此,本文主要针对坡地地形上的建筑结构设计关键问题与应对措施进行探讨,以供参考。
关键词:坡地建筑结构设计;关键问题;应对措施坡地建筑,相较于平地建筑来说,要更为考验建筑本身的稳固性,工程方在规划结构设计时,需充分考虑地形因素影响,无论是基础结构亦或是上层结构,都需进行稳固性上的优化,同时,也需要尽可能兼顾到美观性,实现建筑设计与自然相融合的理念体现。
一、选址问题与应对措施通常,坡地建筑的选址,都会选在地质条件较好的地带,对土质、水文等,都具有较高的要求。
选址后,需要依据实际坡地形状、朝向等,进行整体上的设计,例如,为保证采光,需得保证建筑整体朝向日照停留时间较长的方向;若想提升美观性,则可以适当结合树木河流或湖泊,以生态、绿色为设计理念。
除此之外,由于坡地地形存在特殊性,基础层的不平衡,较有可能导致稳定性的破坏,减弱其抗震能力,为此,就需在设计上,依据地质实质情况,提升抗震等级。
实际工作中,通常需要进行的步骤为爆破、打桩与勘察三个方面,并通过模拟试验的方式,测定强度与等级。
通常,以素填土、粉质黏土为主要土质类型的坡地地形,由于其土质较为柔软且容易变形、稳定性较差的特点,进行地基建设时,不能够保证基础结构的稳固,因而并不利于开展坡地建筑工程。
而以上层粘粉质土和强风化云母岩为主要成分的地形,虽然该成分地形属于较为普遍的类型,然而实质上也并不是工程开展的最佳地形。
最为适宜坡地工程的土质类型为中风化云母片与中风化片岩这两类,不仅具有较高的强度与硬度,构成也相对稳定,得以最大程度保证建筑整体稳固性。
坡地建筑特点和设计初探我国经济飞速发展,建筑工程建设大规模开展,坡地建筑作为建筑工程中重要的组成,其建设目标是更合理的,经济效益和社会效益以及生态效益更高的坡地建筑。
作为坡地建筑建设的重要环节,坡地建筑设计工作对坡地建筑建设目标的达成意义重大,本文就对这个问题进行专门讨论。
一、坡地1.环境特征坡地是一个广义词,包括对建筑造成直接影响的因素,如地形地貌、水文地质、气候植被等因素,还包括社会经济、文化等人文环境。
环境因素对建筑创作非常重要,建筑是依附环境生存的,坡地建筑设计的成功与否,和建筑师的环境意识以及对环境特征的把握密切相关。
在环境因素中,对建筑结构形式影响最大的是坡度[1]。
坡度在3度以下的平坡地道路和房屋建设可以自由布置,但是需要对排水设计格外重视。
坡度在3-10°的缓坡地内建筑无需设置梯级,建筑群的布置不受地形约束。
坡度在10-25°之间的中坡地建筑区需要设置梯级,建筑群的布置需要考虑坡度的影响。
坡度在25-50°之间的陡坡地建筑群布置和设计会受到严重影响,坡度在50°以上的建筑设计需要采取特殊处理,在100°以上则不再适用于房屋建设[2]。
坡地形态特殊,进行坡地建筑的建设需要考虑其不稳定性。
地表岩层在风化作用下会受到各种地质作用力的影响,出现断裂、褶皱,导致大规模的地貌地形变化,无论是在内力和外力作用下坡地的地质都是不稳定的,容易在自然环境或者人类活动影响下发生滑坡泥石流等自然灾害。
2.人文环境人文环境是非物质的,在人与人之间关系和人思想意识以及深层结构中指导其行为和行动。
不同的坡地环境的地理和气候环境会孕育出迥然不同的地域文化特质。
从生活习俗、宗教信仰、行为方式和道德情趣等方面均会表现出很大的不同[3]。
坡地的人文环境是建筑设计的重要依据,中国地大物博,不同地域、民族、时代,坡地的人文环境均存在着很大的差异性,其中坡地人文环境最基本的特征。
坡地建筑结构设计的探讨
我国的国土面积有三分之二是山地,全国城镇中有相当大的一部分是与周边山地为邻,坡地建筑已成为一种特色。
虽然坡地建筑日益增多,但是坡地建筑结构与常规结构的设计有相当大的不同之处,结构设计时若用常规的设计方法来进行坡地建筑结构设计,必然会与实际情况有较大的不符,造成要么经济上较大的浪费,要么结构安全上有较大隐患,甚至酿成安全事故。
鉴于此,本文对坡地建筑结构的设计进行了分析探讨,仅供参考。
标签:坡地建筑;结构;设计
1、坡地建筑
所谓坡地建筑,就是指那些在高差较大的坡地地形上兴建的建筑物,其最大的特点是建筑物底部的嵌固端不在同一个水平面上。
坡地建筑即建造在地势相对高起、表面起伏很大的山区及地貌起伏变化较大的非山区的建筑物。
坡地地貌的起伏变化既为建筑设计带来很多限制又为建筑创作提供了独特的想象空间,与地形地貌结合得到的好的建筑作品既能满足建筑功能要求又能与自然环境协调,符合生态建筑要求和绿色建筑的特征。
就结构设计而言,坡地建筑同样面临着结构安全性和经济性的双重挑战。
2、项目概况
某工程勘察时场区地面标高最大值70.25m,最小值51.43m,地表相对高差18.82m。
整个小区包括30~39号共10个单体、一个地下车库以及一排商业网点,其中32号楼和网点位于车库范围之外。
由于场地高差大,不同位置的主楼基础方案存在较大的差异,大概可以分为三大类:东侧场地高的部分需要爆破:西侧靠近水库的部分需要打桩;位于冲沟边缘的主楼需要进行地基处理。
3、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》(GB50007-2011)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,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,这种基础造价较低、质量较好。
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,此时建议采用冲孔灌注桩,不过采用冲孔灌注桩的工程造价比较高,成桩质量不稳定。
为了防止基础不均匀沉降情况的发生,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,严重者会使建筑结构遭到破坏。
对此,解决方法主要有两种: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;采用天然浅基础与人工挖孔墩基础结合的形式,将持力层均引至基岩上,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。
4、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。
总体来说,坡地建筑挡土墙的设计应当遵循安全、合理、经济这三项原则,要从工程场地的实际情况出发,充分结合当地的地形地质条件,因地制宜地进行设计。
只有这样,才能够使工程项目取得最佳的社会效益。
一般情况下,坡地建筑擋土墙的设计有两种方法:将挡土墙与建筑的主体结构分开脱离,这种方法的优点是受力明确,有利于建筑防水防潮,缺点在于会增加岩石的开挖量,从而增加工程造价,延长施工工期,还会使建筑的使用空间缩小,容易达不到业主的要求:
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,增大空间面积。
当然,坡地建筑的挡土墙本身就对设计要求较高,必须满足如下要求。
①强度要求:在静止土压力和水压力的双重作用下,坡地建筑挡土墙的计算模型应当按照一米板带宽度、下端固定、上端简支的单向板进行计算,其中土压力值以静止土压力取值,K以0.5取值②刚度要求:为了增加坡地建筑挡土墙的刚度,可以选择在框架柱位置上设置钢筋混凝土扶壁柱,或是增加地下室顶板和底板的厚度;③稳定性要求:在覆土、自重、土压力及水压力等的共同作用之下,坡地建筑挡土墙必须满足一定的稳定性要求,一般可以在进行墙身设计之时通过增加墙趾的外挑尺寸来增加挡土墙的抗倾覆力矩和抗滑移摩阻力,稳定土壤性质,缓解墙背土压力。
另外需要注意,挡土墙内侧不能直接设置泄水孔,而是要在背面底部和中部设置排水盲沟。
5、坡地建筑的上部结构设计
在对坡地建筑的主体结构进行计算时,首先要考虑到侧向压力的影响,利用理正软件得出集中力,再对结构整体进行计算分析。
坡地建筑的结构设计不但要满足承载能力极限状态,还应当满足正常使用极限状态。
除去基础不均匀沉降外,坡地建筑在风、地震等水平荷载的作用下也容易产生局部滑坡、失稳等破坏。
综合考虑各种不利因素,在坡地建筑的上部结构设计中应当采取如下措施:①建筑场地尽量避开不稳定的边坡,并严格控制施工质量;②加强对底部的设计,从概念设计上重视抗震措施;③设置防震缝:④增强建筑上部结构与基础之间的协调性;⑤加强对基础的监测,及时发现沉降、滑移等情况,并采取有效措施进行处
理。
结语:
随着土地资源越来越紧缺,兴建坡地建筑是必然趋势,但坡地建筑对结构设计的要求较高,我国目前又对这方面研究较少,所以未来还应当加强对坡地建筑的研究,找出更加有效的坡地建筑结构设计方案,以提高坡地建筑質量。