川東地區建筑方案、動力設計淺談

（四川文理學院建筑工程學院， 四川 達州 635000）

0 引言

由于川東地區以山地地形為主，近年來為了更好地利用川東地區的土地資源，逐步呈現了許多依山而建以及直接將建筑物修建在坡體上的現狀。

本文結合有限的相關資料進行川東地區所面臨的動力設計問題的探討研究，提出相關建議。

1 山地建筑動力設計現狀

現目前全世界針對山地建筑設計的專著，在實際設計過程中所面臨問題的解決方案也沒有，然而針對山地建筑動力設計的規范規定更是少之又少，在建筑過程中所面臨的諸多問題也只有參照平整場地的解決辦法，更好的解決山地建筑的結構設計是在設計過程中首先需要解決的問題。

山地建筑的結構容易被破壞，特別是在外界環境的影響下更容易產生變化影響其安全性能，所以在設計中要對山地建筑脆弱部分進行加強減少對周圍山體的植被、自然環境、自然條件的破壞，做到源于自然，融于自然，尋找一個山地建筑設計的新模式。由于現目前川東地區、全國的地形情況，為了更好地利用有限的土地資源，現在有必要對山地建筑進行大力的發展和關注。

2 川東地區山地建筑受力特點

山地建筑結構樁基承受上部結構的荷載和坡體的下滑力，水平方向上承受兩側的推力和抗力、頂水平剪力；豎直方向上承受樁側摩阻力、樁頂豎向作用力和樁底反力。山地建筑由于特有的建筑特色使得建筑物不論在靜力還是動力的作用下都會產生彎矩和剪力.

由于山地建筑地質環境變化多樣，因此山地建筑的受力并不是受單一條件制約，而是多個因素共同影響，共同影響建筑物的受力，在設計中需要多個因素綜合考慮，得出最有設計方案。

3 川東地區山地建筑動力設計要素

在山地建筑設計的動力設計過程中，由于山地建筑的地形、地質等條件的制約，使其動力設計的難度也受到多方面的影響。較平整場地的設計，山地建筑的動力設計也面臨這許多新的問題需要解決，同時建筑物越高設計難度也就越大，要更好地做好山地建筑動力設計需要重點注意以下幾點：

3.1 水平荷載

水平荷載會隨著高度的增加而增加，在控制建筑物的水平荷載時，要首先控制建筑物的風荷載和地震荷載的影響。水平荷載產生的影響由主要表現為建筑物發生側移和產生動力。在設計時還應注意的是在水平場地上，多層建筑中水平荷載會產生傾覆力矩，同時對于高度確定的建筑來說豎向荷載不變，風荷載和地震作用的數字是隨著結構動力性能的不同會有不同的變化，在水平場地的建筑中應注意以上幾點，在山地建筑中更應注重對其的控制。

3.2 、建筑物側移的控制

控制側移是為了保證建筑物在使用過程中能夠保證建筑物的安全性和適用性、舒適性，不會發生由于建筑物質量問題所引起的重大安全事故。在山地建筑設計過程中，應加強對建筑物發生側移的預見性，山地建筑所處的場地較水平場地更易發生變化，應加強樓板對側移的控制、根據平面及豎向布置原則合理布置剪力墻，從而破除平衡避免建筑物產生側移。如：倒塌。

3.3 樁基受力

受地形地勢的各種因素影響，大多數川東地區建筑物的樁基受力情況和水平場地的樁基受力情況差異較大。同時山地建筑結構樁基存在水平位移、具有較大的彎矩和剪力；但是水平場地不存在水平位移也不存在彎矩和剪力。在動力作用下，水平場地和山地建筑的彎矩和剪力受力情況差異也比較明顯。

3.4 抗震性能

（1）山地建筑隔震結構的地震后的反饋表現出無速度脈沖<向前方向性效應脈沖<滑沖切效應脈沖，脈沖山地建筑的地震效應影響最為明顯，并且滑沖切效應脈沖的影響最大。

（2）山地建筑的近斷層地震震動方向性效應山地建筑多層接地基礎隔震結構的影響明顯[2]。

（3）加強山地建筑接地層的抗震性能，減少抗震性能的薄弱點。

（4）山地建筑坡地上的建筑受到自然條件的限制，一般情況下不會出現雙向對稱的情況，經常會出現建筑物某面無土而其余幾面有土的情況。如果出現這樣的情況又不處理的話，在外力的作用下會產生較大的扭轉，會使建筑物的抗震性能大大降低。

3.5 抗風設計

在山地建筑設計時，現目前的設計都容易忽略對風荷載的修正，尤其是對風荷載反應明顯的高層建筑更應加強對風荷載的修正。在設計時，不能理所應當的沿用平整場地的設計思路。對于山地建筑對風荷載的修正除了依據平整場地對風荷載的修正外，還應考慮山地建筑地形對風荷載的影響，位于坡頂、坡谷、山間盆地、以及和風向一致的谷口和山口的修正系數各不相同，在設計時應根據當地具體地形地勢進行修正設計。

4 山地建筑樁基動力有限元分析

動力作用下位移圖山地條件下位移圖

靜力作用下位移圖水平場地條件下位移圖

以上幾幅圖是利用ANSYS 有限元分析方法在不同條件下樁基的位移圖，從圖中可以看出在動力作用下樁身位移較靜力作用大，在山地條件下樁高程越大位移越大且增大的速率越來越緩慢[3]。

5 山地建筑設計建議

5.1 山地建筑地基設計方法

由于山地建筑的地基復雜性和特殊性，山地建筑的地基非常的不均勻，在以往的經驗中，山地地區的地基情況變化較大，一般情況下單是依據地勘報告是有較大的局限性和不足的。地勘報告只能作為山地地區地基情況的一個參考文件，一般情況下，在建造施工過程中實際的地質情況會和地勘報告會有較大的區別，遇到這種情況，往往需要進行多次地質勘查。

5.2 基礎沉降

山地建筑的高差變化大，巖層跌宕起伏，地基的沉降量不好控制，需要在實際工程經驗中結合實際，進行實際分析，而不僅僅是依靠地基沉降量的計算，控制好地基的沉降是做好山地建筑設計的必然前提，這是山地建筑的核心問題之一。

5.3 邊坡支護

由于山地建筑的山地結構變化大，不規則，在建筑方案設計時應該加強各專業間的協調配合，針對山地建筑的特殊點進行加強設計，特別是在初期對于建筑物位置的擺設和邊坡支護的方案要進行統一，重視結構的布置。

山地建筑的邊坡支護結構應該和建筑的主體分開，而不能沿襲平原地區將兩者結合的方案，這樣是為了避免建筑物主體結構、支護結構和土層之間的相互作用，減少對主體結構的影響因素[4]。

6 結語

山地建筑對施工工藝、技術水平的比平整場地的要求高的多，設計單位和規劃單位需要配備設計和現場實戰經驗豐富的人員進行溝通配合，相關的技術人員在前期需要對項目進行全方位的考察分析，盡量減少項目在后期的建設中出現不可預見性的問題，從源頭上發現問題并解決問題，從而減少該項目的設計和施工難度。

在本文中，僅僅只是對川東地區山地建筑的主要動力特性、設計方案進行了簡要的探討，對設計工作提出了意見和建議，但是并沒有提出具體的數據和經實踐后的具體解決措施。在以后的工作學習生活中會繼續深入研究，盡力做到提供確切可靠的數據依據和經過實踐檢驗并行之有效的解決方案方法，希望本文所提針對山地建筑設計工作的意見和建議以及注意事項能夠為廣大學者提供一定的幫助。

[1]李勇, 金星.山地建筑結構樁基受力特性研究[J].水利與建筑工程學報,2016,(1):172-177,222./p

[2]楊佑發, 劉泳伶, 凌玲.近場地震動作用下山地隔震框架結構抗震性能[J].鐵道工程學報,2014,(5):6-11,27.

[3]李勇, 金星.山地建筑結構樁基受力特性研究[J].水利與建筑工程學報,2016,(1):172-177,222./p

[4]GB50011—2010建筑抗震設計規范[S]．重慶：重慶大學2016．