斜山坡上多層建筑結構設計研究

袁淋

（貴陽建筑勘察設計有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

城市用地緊張一直都是民生工程重點解決問題之一，在部分地區(qū)城市規(guī)劃中由于平原面積較少，為保證基本的城市建設，需要在一些低矮坡上完成多層建筑的建設。在設計階段需分析目標斜坡山地承重、荷載等信息，再進行綜合性的細致處理，明確設計要求，配合《屋面工程技術規(guī)范》《住宅建設規(guī)范》《建筑工程抗震設防分類標準》等文件中的內容實施建設。

1 工程概況

以貴陽市花溪區(qū)南部生活圈配套項目為例，屬于停車場綜合樓，地上3 層，吊一層及地下一層，使用功能為商場，基礎采用孔樁。在工程施工前優(yōu)先進行地質環(huán)境勘察，建筑抗震設防類別為標準設防類。

2 穩(wěn)定性分析

本文針對目標建設區(qū)域的斜邊坡穩(wěn)定性進行分析，為保證施工安全和建筑建設質量，需要優(yōu)先進行地面整平處理，控制土層厚度避免出現(xiàn)滑坡問題，根據目標建設區(qū)域周圍情況夯實土層。從多個角度出發(fā)，能夠應對斜山坡不平衡問題和地震等問題。

地基荷載分析。斜山坡多層建筑務必關注地基存與荷載問題，①要保證荷載水平均衡，否則會造成建筑結構承壓傾斜。②要保證荷載實現(xiàn)垂直上的增強，做好豎向受力強化，避免由于荷載大而出現(xiàn)地基裂縫問題。本工程針對樓面、地面均布活荷載標準值和主要設備荷載標準值如表1 所示。

表1 活荷載數值

針對活荷載的取值均按照50 年設計基準期為準。對于施工荷載，主要分為一層地面室外覆土區(qū)和一層地面室內區(qū)（除懸挑區(qū)域），荷載分別為10.0kPa 和5.0kPa。

結構層承重分析。在斜山坡建設多層建筑結構，要對不同結構層承重情況進行分析，包括上、中、下3 個部分[1]。上部受力層承重最小，根據承重計算即可。中部結構需要應對上部支撐和下部壓力，控制結構強度和剛度。下部結構承重最為明顯，保證控制精準度。針對結構層的設計需要從材料準備角度入手。

3 斜坡山地建筑工程結構設計

3.1 材料準備

3.1.1 鋼筋、鋼材、焊條

在斜坡山地實施建筑工程建設時，需要根據地理環(huán)境穩(wěn)定性、結構穩(wěn)定性等數據準備相關材料。本工程中鋼筋符合《混凝土結構設計規(guī)范》中的要求，強度標準保證在95%以上，熱軋鋼筋種類選擇HPB300、HRB400、HRB400E，鋼筋抗拉強度實測值與屈服強度實測值比值保證在1.25 以上、1.30 以下，總伸長率實測值控制在9%以上，其中HPB300 最大力總拉伸率控制在10%以上。對于工程中熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋要求符合《鋼筋混凝土用鋼 第1 部分：熱軋光圓鋼筋》和《鋼筋混凝土用鋼 第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》標準中的規(guī)定，檢驗鋼筋化學成分、力學性能，做好冷彎試驗且合格后投入生產。鋼材選擇Q235-B 鋼板和Q235-B 熱軋普通型鋼。建筑結構中焊條材料選擇E43系列和E55 系列，E43 用于Q235B 和HPB300，E55 用于HRB400，根據材質差異選擇等級相同的焊條。

3.1.2 混凝土材料

本工程根據施工現(xiàn)場情況以及相關地質分析后選擇應用預拌混凝土的方式完成建設，要求技術符合《混凝土結構設計規(guī)范》中的規(guī)定。斜山坡多層建筑施工對混凝土耐久性的要求很高，根據部位或構件以及環(huán)境類別應用混凝土，如表2 所示。

表2 混凝土環(huán)境類別及耐久性要求

針對防水混凝土的抗?jié)B等級要求，地下室底板（含承臺、地梁）、地下室外墻、電梯基坑、水池、水箱、泳池等，抗?jié)B等級均設計為P8，水泥強度等級保證在42.5MPa 以上，本次工程選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥兩種。在施工過程中需要對入泵坍落度進行控制，保證防水混凝土坍落度在120~160mm，針對地下室位置的其他構件，以及建筑60m 以下的位置，坍落度控制在180mm 及以下，高出60m 的部分坍落度控制在200mm 以下[2]。

3.1.3 填充墻砌塊和砂漿

本次研究中針對墻體、屋面部分的施工涉及填充墻砌塊和砂漿，因此在準備階段需要對其強度等級要求進行分析，并完成砂漿的預拌。多層建筑不同位置的用料及等級要求如表3 所示。

表3 多層建筑不同位置的用料及等級要求

3.2 地基工程

相較于平原地區(qū)地勢平坦位置的多層建筑建設，斜山坡上的建設對于基坑的要求更高，由于地理條件的影響，基坑施工中有可能發(fā)生滑坡、泥石流、邊坡塌陷等多種情況，因此需要優(yōu)先進行穩(wěn)定性評價，制定詳細方案。完成檢測后開始挖槽，滿足《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》中的規(guī)范內容。根據工程樁位置應用挖土機開挖，在挖至樁頂標高時需要預留約300~500mm 厚度用于人工修挖，保證不超挖、不擾動，控制土層平整度，開挖過程實時進行標高測量避免超挖[3]。針對集水井位置的挖掘做好引測軸線和標高，控制深度。針對邊坡頂部位置減少荷載，開挖線保證在0.8~1.0m，堆積高度控制在1.5m 以下，開挖過程若出現(xiàn)河卵石、砂子等松懈土質，需要根據實際情況架設固壁支撐，結構如圖1 所示。完成挖掘后進行基底清理，并在四周挖掘排水溝，設計長寬為300mm×300mm，保證2m間隔設置一個標高控制樁。此時由施工人員檢測基底是否存在擾動、危巖、崩塌、斷裂等情況，若沒有，則繼續(xù)進行回填和澆搗墊層工序。若存在擾動則需及時上報。整個開挖過程重點保護定位樁、軸線樁、水準控制樁。

圖1 支撐結構

在地下室底板施工部分行樁基施工前優(yōu)先檢測樁身情況，包括其自身質量、承載力等。完成基槽檢驗后開始地基基礎、承臺、底板部分的施工，除了特殊標注位之外，本次工程針對基礎部分底部墊層厚度的設計為100mm，每邊擴出基礎邊緣控制在100mm 以上，針對承臺以及基礎梁側面的支護，工程選擇應用非黏土磚模辦法。由于本次工程屬于斜山坡上建筑建設，在回填施工中不方便應用分層夯實技術，因此工程選擇攪拌流動性水泥土的辦法，按照分層選料進行回填，并分別采用人工夯實和機械夯實兩種辦法，其中土層厚度在250mm 以下的選擇人工夯實辦法，其余厚度應用機械夯實辦法。為避免夯實施工傷害防水層，應保證壓實系數在0.94 以上。

3.3 墻體工程

本次工程針對墻體部分的施工主要應用鋼筋混凝土構件，根據表3 中的材料進行施工。在進行砌體填充墻施工時，要求施工人員根據墻體高度設置墻體拉筋，保證每隔500mm 設置2 個?6 的墻體拉筋，對于抗震設防烈度Ⅵ度多層建筑應沿墻全長貫通，Ⅵ度非多層建筑的疏散通道和樓梯間位置拉筋需要全長貫通，其余墻體拉筋應保證在墻長的1/5 以上，且不可低于1000mm[4]。若墻長在5m 以上時，在墻頂與梁板的施工中應進行拉結處理。若墻長在5m 以上同時還超過層高的2 倍，則需要設置鋼筋混凝土構造柱。為保證墻體穩(wěn)固性，保證抗震需求，在施工中針對樓梯、疏散通道位置的填充墻部分，本次工程還采用鍍鋅電焊網砂漿面層方式進行強化，利用梅花形設置S 型的鋼筋穿墻對拉，強度控制為@900，砂漿強度等級保證在M5 及以上，厚度在25mm 以上。針對鋼網外部設計保護層，厚度控制在10~15mm。

3.4 樓地面工程

樓地面工程的施工，主要包括鋼筋混凝土現(xiàn)澆板、柱墻以及節(jié)點構造等部分。

3.4.1 鋼筋混凝土現(xiàn)澆板

工程中鋼筋混凝土現(xiàn)澆板是樓地面施工的關鍵部分，應用鋼板、鋼模板、膠合板等材料用于澆筑，滿足模板性能要求，即表面清潔，不存在漏漿、裂縫等情況，避免影響澆筑效果。針對鋼筋現(xiàn)澆板，還應預留洞口，當洞口尺寸在300mm 以內時可不設置加強鋼筋，將板鋼筋繞過洞口；當洞口尺寸在300~1000mm 時，則要在洞邊設置補墻鋼筋；若洞口尺寸在1000mm 以上，則根據實際需求設小梁。采用混凝土連續(xù)澆筑辦法，少留施工縫。水平施工縫在高出地板300~500mm 的墻體上，若有預留孔洞，則包含施工縫距離孔邊緣在300mm 以內。在澆筑過程中，采用地下室頂板與外墻分離的辦法，保證墻體頂部水平施工縫在地板250mm 以下，若一起澆筑時還需加強對墻體內側面的養(yǎng)護。對建筑工程中不同位置所設置的鋼板厚度、直徑、間距選擇則存在一定差異，板厚為80mm、100mm、110mm、120mm、130mm 的鋼筋直徑均為?6，板厚140~150mm 的鋼筋直徑為?8，板厚80mm、100mm 以及140~150mm 的鋼筋間距控制為@250，板厚110mm、120mm、130mm 的鋼筋間距為@200。針對梁部分的施工，在主、次梁交接的位置需要在次梁處增加主梁箍筋，除特殊位置需要附加3 道箍筋，保證直徑同主梁內箍筋間距50mm，懸挑梁與邊梁交接位置需要在懸挑梁部分加邊梁箍筋。

3.4.2 梁、柱、擋土墻及節(jié)點

針對柱梁柱節(jié)點區(qū)域內的混凝土需要根據施工等級要求進行作業(yè)，其中梁、樓板與擋土墻相交節(jié)點位置需要以擋土墻強度等級為準，在建設過程中需考慮到當地斜山坡環(huán)境，保證施工穩(wěn)定性。與地下室外墻重合部分的框架柱按照外墻混凝土強度等級施工，連梁混凝土強度等級與墻一致。除特殊標注信息外，連梁高度范圍內的強制水平分布筋應在連梁內拉通作用連梁的腰筋，當擋土墻鋼筋排數量在2 排以上時，外排水平筋在連梁內拉通，墻體內則應用墻端錨固的形式，同時增設連梁腰筋[5]。針對柱及墻邊緣構件位置，應用封閉箍筋提升穩(wěn)定性。在擋土墻施工過程中需預留非連續(xù)性小孔，300mm 以內可不設置補墻鋼筋，300~800mm 孔洞尺寸需在洞邊設計補墻鋼筋。當梁、柱、擋土墻部分縱向鋼筋保護層厚度在50mm 以上時，需要配置?4@150mm×150mm，保護層厚度控制在25mm 以上，做好位置定位，避免其與縱筋、箍筋接觸。

3.5 沉降觀測

完成項目施工后需要對建筑進行沉降觀測，需要符合《建筑變形測量規(guī)范》中的內容，下沉穩(wěn)定階段界定為：最后100d 沉降速率在0.01~0.04mm/d。在實際觀測中，需要在首層完工后進行一次觀測，而后每層施工后均要進行一次觀測，施工竣工驗收后第一年觀測次數保證在4 次以上，第二年觀測次數保證在2 次以上，直至下沉穩(wěn)定位置。若觀測發(fā)現(xiàn)異常情況需要及時與相關單位溝通。在進行觀測時，觀測點距離地面高度控制為0.5m，應用暗裝式時保證桿露出建筑面的高度在50mm 以上，若應用明裝式觀測點，則需要根據現(xiàn)場情況予以保護。

4 結語

總而言之，相較于平原地區(qū)的建筑施工，斜山坡上多層建筑施工難度更大，要求更高，因此務必加強對場地穩(wěn)定性分析的重視，匯總相關數據，滿足結構設計強度等級要求，再利用相關措施實現(xiàn)建設目標。本次研究結合實際工程案例，針對施工過程中的各個節(jié)點進行分析，總結相關注意事項，從而進一步完善設計，保證施工過程和后期投入使用的安全性、穩(wěn)定性。