某山區物流園建筑與土體脫開方案的探討

蘇建強

（福州市城鄉規劃設計院有限公司，福建 福州 350007)

0 引言

隨著日益增長的土地資源壓力，山區建筑越來越受到工程設計人員的關注[1]。山區建筑由于其地形特性，建筑物的豎向設計繁瑣復雜，同時也形成了建筑主體緊鄰山邊的情況。本文例舉的物流園項目為無地下室的框架結構，與山體緊鄰時為防止土體的水平推力對建筑主體造成的扭轉效應，采用擋土墻將山邊土體與建筑結構主體脫離一定的安全間距[2]，使主體結構不受土體水平推力影響。本文結合實際設計探討幾種主體結構與土體脫開的方案。

1 工程概況

某物流園項目位于山區，物流倉庫為4 層現澆鋼筋混凝土框架結構，抗震設防烈度7 度，50 年一遇基本風壓0.7kN/m2，抗震設防類別為丙類[3]。倉庫四周為園區車道，整體走勢為西北高東南低，高差約7.8m（見圖1）。

為充分利用地形高低差，結合物流倉庫使用功能，功能上設置為雙首層物流倉庫。主體建筑與土體交接處剖面示意圖見圖2。

圖2 主體與土體交接處剖面

2 建筑與土體脫開方案探討

2.1 方案概述

因框架結構自身抗側剛度較弱[4]，為避免土體水平推力對主體結構產生的不利影響，需將主樓與土體脫離一定的安全間距，結合工程實際，考慮以下幾種方案將土體與主體結構脫開（見圖3）。

圖3 土體與主體結構脫開的四種設計方案示意圖

方案一：采用鋼筋混凝土懸臂擋墻直立于基礎上，與主體留縫100mm并填充聚苯板，墻頂利用樓面板挑出，防止雨水進入擋墻內側。

方案二：在主體邊柱基礎外設置獨立的重力式擋土墻，主樓地梁挑出抬柱，與框架柱伸出的梁組合形成一個閉合框架，用于處理卸貨平臺處懸挑過大的問題。

方案三：與方案二類似，在主體外設置獨立的擋土墻，但采用基礎上立柱，平臺梁一端支撐于平臺柱，另一端臥于擋土墻頂面的做法。平臺梁與擋土墻頂面之間，在水平方向上留設100mm 的變形縫。

方案四：與方案三類似，僅頂部平臺梁支承方式改為左側與平臺柱頂設置滑動支座，右側與擋土墻不留變形縫，設置限位措施。

2.2 方案分析

通過計算分析，方案一中鋼筋混凝土擋墻懸臂，在受土體水平力作用時，所有彎矩均由擋墻底部承擔，且無瀉水措施。本工程7m 多高的土體若采用此方式，較高的水壓及土壓力造成擋墻厚度較厚且所有彎矩傳遞到與主樓柱相連的基礎上，不利于基礎受力，理論上并沒有真正意義上的將土體與主體脫開。但對于擋土高度不大時，采用此方案可以大量節省土方開挖及結構構造上的費用。

方案二至方案四均采用了獨立的重力式擋土墻[5]，將土體與主樓脫開一定距離。若室內外高差不大的情況下，擋土墻與主樓的間距，可以利用主樓梁出挑的形式處理，簡單快捷，受力簡單直接。但由于本工程雙首層的設置，二層北面同樣設置了物流車的卸貨平臺，導致樓層面與室外存在1.2m 的高差，無法采用主樓挑梁的方式處理擋墻與主樓的距離。方案二至方案四采用3 種做法處理脫開的擋土墻與主樓的關系。

在方案二中，地梁出挑托柱與平臺處框架柱伸出的梁共同組成了一個從主樓出挑類似于空腹桁架的構造體系，這種做法使在平臺上所受的荷載通過立柱大部分傳遞到出挑的地梁上，可以平衡部分內跨地梁在邊跨處的支座彎矩。但仍然有部分彎矩通過平臺處梁傳到框架柱上，其實際受力彎矩圖如圖4 所示，平臺梁打斷框架柱，造成柱彎矩突變，平臺梁至樓層面部分的柱會形成短柱，對抗震較為不利。在設計構造上，由于出挑的部分連于主樓，所采取的抗震措施均需與主樓相同。

圖4 方案二豎向荷載下彎矩圖

方案三與方案四中，低標高的卸貨平臺與主樓采用雙柱獨立設置，平臺與右側重力式擋土墻共同形成一個構筑物。雖然平臺柱與主樓共用基礎，但平臺處所受力相對于主樓柱底力來說較小，對主樓基礎產生的影響也較小。在設計上，方案三與方案四獨立的平臺梁、柱可按構筑物設計，采用低于左側主樓的抗震措施，設計上更為簡單、直接。

方案三與方案四的不同之處在于平臺梁的支座條件不同。方案三為平臺梁右側與擋土墻留設變形縫；方案四為在平臺柱與平臺梁間設置滑動支座。從相對沉降上分析，若主樓與擋土墻間存在明顯的差異沉降時，方案三的平臺梁左端由于固支于平臺柱上，會形成懸挑梁的受力模式，在平臺梁左端易出現裂縫；而方案四中平臺梁左側與平臺柱頂鉸接，具有更好的變形協調能力。從實際使用上分析，方案三將變形縫留設在平臺梁右側與擋墻交接處，由于此處為卸貨平臺，在日常使用中，會頻繁承受物流車輛車輪的制動及碾壓，久而久之此處變形縫會被塵土填滿并被碾壓密實，逐漸失去變形作用，從而對平臺柱產生不利影響；而方案四在平面尺度上沒有留設變形縫，利用平臺梁左右兩端的變形協調能力，更好地適應卸貨平臺的長期使用。本工程采用方案四的做法。

根據以上對四種方案的分析，總結出各自的優缺點，見表1。

表1 各方案優缺點對比

綜上所述，若場地施工作業區域足夠，有條件可采用方案四實現主樓與土體脫開。

3 結束語

山區建筑中，為消除地形帶來的不利影響，保證主體結構的安全性，需要將土體與主樓脫開的做法在山區建筑設計過程中時常碰到，如何考慮主樓與土體脫開是設計人員常碰到的一個問題，本文根據某山區物流園項目的實際設計經驗，結合在設計過程中碰到的問題，本著安全、經濟合理的設計原則，分析對比了四種在山區建筑中，單側擋土時主樓與土體脫離的方案，為此類建筑設計提供參考。