邊坡變形作用下坡地建筑結構的力學行為

劉穎

（無錫太湖學院 江蘇無錫 214064）

邊坡變形作用下坡地建筑結構的力學行為

劉穎

（無錫太湖學院 江蘇無錫 214064）

在山地結構的建立過程中，不等高接地是一種常見的結構模式，邊坡變形導致不等高接地的建筑位置會出現不同種類的變形。因此，在現階段技術設計的過程中，應該充分考慮到建筑過程中土地的力學問題，從而優化基本的設計。

邊坡變形；坡地建筑；結構力學

對于山地城鎮而言，在整個建筑的過程中經常會遇到錯落有致的山體形式。因此，在山地建筑的過程中就會經常采用常規性的建筑模式。如果在山地結構建立的過程中出現較為嚴重的地震性災害，沒有根據力學中的相關問題進行建立，就會使整個地區出現較為嚴重的結構破壞。所以，在對力學行為進行分析的過程中發現，邊坡如果發生微小的變化，坡地中的建筑結構也會產生較大的內動力，從而使整個力學結構發生變化。因此，在現階段坡地建筑結構的設計過程中，可以根據設計方法、設計結構等方面，對邊坡形變的問題進行充分的思考，從而為后續的問題研究提供充分性的保證。

1 簡化模型的建立分析

1.1 簡化模式設計過程中的相關計算

在研究邊坡形變的不等高結構建筑設計的過程中，整個模型的建筑會受到力學的影響，在設計的過程中應該改將不等高的接地坡中的相關建筑演化設計的結構，設置為單層單跨的不等高的柱框架結構。與此同時，應該注意邊坡形變會在整個結構的橫向以及豎向發生一定的形變現象，而在這個種現象發生的過程中豎向的形變會遠遠小于橫向力的變化，因此，在設計的過程中往往會忽視框架基礎處的豎向形變變化，只是充分的考慮到橫向所發生的變化，將這種力作用在接地柱的底部。因此，根據圖1（a）中的現象分析，就可以充分展現不等高接地坡結構設計過程中的相關模型。

所以，我們在問題分析的過程中，可以將上接地柱底端的水平位移差設置為為Δx，其中的框架梁A與B端的轉角分別設置為為θA、θB，然后在將結構中的平動位移設置為Δ，如圖1（b）圖像的顯示，通過對力學理論的分析，可以得到以下結論，如下式所示。所以，根據相關的公式就可以充分的得出整個建筑過程中所涉及到的彎矩力以及剪力。

圖1 邊坡變形下坡地建筑結構的簡化分析模型

因此，通過對相關問題的問題可以發現，在整個坡地結構的建筑過程中，如果坡地中的水平位移差之間的距離只有1mm，在整個坡地建筑的過程中，其結構也會發生較大的內力變化，在結構中兩個柱底以及與長柱相連的梁，都會產生較大的彎矩，而在框架梁的中間也會產生相對較大的軸力。但是，在現階段坡地的設計過程中，相關的設計人員并沒有充分的考慮到設計過程中存在的內力問題，因此，在整個施工的過程中會產生一些不利的因素。

1.2 設計過程中梁跨對整個結構內力的影響

通過對簡化結構模型的分析，可以發現，在設計的過程中，如果不改變其他參數，只是將橋梁的跨度進行相關的改變，就會發現，在數值改變的過程中隨著梁跨度的增加，其中梁的線剛度就會隨之減小，也就是說，如果在設計的過程中將整個梁跨度的距離增加，就會在一定程度上大大降低整個設計過程中的內力問題。與此同時，在梁跨度增加的過程中，梁與柱之間的彎矩也就隨之減小，從而導致剪力逐漸縮小，其中的水平位移在整個結構中也會出現內力減小的現象。

1.3 邊坡頂的柱高對設計結構的內力影響

與梁跨度的問題分析相似，在整個設計的過程中，若保持其他參數的不改變，知識改變整個建筑中的柱高，其中變化的范圍設置在0.5～6m之間，就會發現，在數據測算的過程中，整個柱的線剛度會逐漸減小，從而減小了內力的承受能力，與此同時，在問題分析的過程中，隨著邊坡頂柱的增高，結構中的彎矩以及建立也會隨之減小，從而導致設計過程中的結構內力減小。

2 算例的設計與相關問題的分析

2.1 算例設計問題的研究

在邊坡問題的設計過程中，為了充分考慮到邊坡變形差會對不等高接地結構的設計產生一定的影響，因此，要設計不等高結構的結構問題分析。在數據分析的過程中將結構的總層數設置為11層，而邊坡頂柱中的結構層設置為8，其中結構中的中跨度為4，邊坡的柱列是3，在整個結構層的設置過程中，總的跨度層可以設置為3m，其中的跨度為6m，因此，就可以準確的計算出彈模的數值為3.0×1010N/m。在平坡結構發生形變的過程中，會導致基礎結構中的水平位移差出現不確定性的變化，很難確定出相關數據的大小。

2.2 內力問題的分析

通過對邊坡結構的問題設計：①在整體上可以發現，邊坡的形變在不等高結構的設計過程中其內力會發生一定的變化，內力主要產生在接地的第二層以及其位置以下的更層面，而對上接地層中的相關數據影響也就最大，以下的層級也會產生一定的內力，但是相對第一層而言，相對較小。因此，對于相關的設計人員而言，在整個結構的設計過程中應該對地第二層及以下的相關區域的受力問題得到充分的重視，他們是發生形變最主要的區域。②從設計過程中內力方面進行分析，可以發現，在建筑過程中軸力消耗力相對較大的位置時接地一層以及二層中的梁，而且，對于掉層部分的邊側柱也會出現相對較大的軸力，而軸力最大的部位是與水平的梁柱相連接的。對于剪力而言，其中較大的位置是上接地第一層與第二層中的柱，而發生水平位移的剪力也相對較大。邊坡的頂在靠近邊坡的邊緣時，會在一定程度上發生水平位移，從而在整個結果中產生不同的力，但是相關力在產生的過程中會出現內力分布不均勻的現象，其主要的原因就是在設計的過程中，特定的點在一定程度上發生了形變，導致整個結構中的柱出現差異性的變化，由于各個部位在設計的過程中承受力的程度有所差異，就會在一定程度上產生不同形式的力。而在邊坡頂柱底發生水平位移的過程中，可以根據桿件產生內力的差異性，將相關的設計加以區別，特別是對于位置相對較為特殊的柱位置，其中內力的產生主要是剪力以及彎矩的出現，而軸所產生的向心力相對較小，要根據第一層以及第二層中的受力現象，進行問題的分析。因此，在現階段邊坡問題的設計過程中，應該充分考慮到不同的問題，從而優化相關的設計。

3 結束語

總而言之，在邊坡問題的設計過程中，應該充分提高技術人員的專業水平，不同的地區所形成的原因大不相同，因此，對于相關的設計人員而言，在邊坡變形作用下坡地建筑結構的設計過程中，一定要充分的考慮到力學中的相關問題，同時將基本的技術形式進行優化，提高基本的設計理念，減少設計過程中內力的出現。而在現階段邊坡變形作用下坡地建筑結構的設計過程中，很多設計人員沒有充分考慮到數據變化會給其他項目建立所帶來的影響，因此，要及時改變這種現狀，從而為我國建筑事業的發展提供充分的保障。

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TU311

：A

：1673-0038（2015）05-0097-02

2015-1-16

劉穎（1980-），講師、工程師，碩士研究生，主要從事土木工程教學工作。