姜证
武汉正华建筑设计有限公司, 湖北省武汉市 430000
摘要：目前，基本上没有系统的研究山地建筑结构设计中的特殊问题是山地建筑学研究的一个重大缺口。对山地建筑结构设计具有指导性的研究成果，以及与之匹配的国家规范都较少，导致山地建筑结构在深、广两个方面仍有较大的不足。
关键词：山地建筑；结构嵌固；掉层结构；吊脚结构；边坡稳定；地震效应
引言
在人类发展过程中，山地建筑常与自然融为一体，但复杂的地形会使建筑设计上出现多处接地的情形。以往，人们对此类地震效应的特征和破坏机理的损害程度并不太重视，常采取基于普遍建筑结构设计的规范，并根据实践经验加强方法进行山地建筑结构设计。自然灾难发生时均有不同于一般建筑结构的震害性山地结构特征。
1、山地建筑的特点与结构嵌固
建筑和山地的接触面之间的关系，通常直接由山与建筑之间的地形状态反映，直观地表现了山地建筑所需克服的地形障碍，获得建筑的使用空间。综合山地地形和水文、土质情况，一般山地建筑的常用结构可分为掉层、吊脚式和附崖等，其中掉层和吊脚式两种最为特殊，本文将重点研究的这两种结构形式。掉层结构的接地类型可分为脱开式和连接式两大类。何为脱开式呢，就是结构和边坡没有连接关系，边坡上设置了一个独立的支护结构，且上、下两个接地端都嵌固；另外上接地面和掉层部分间的拉梁设计与否，又可分为无拉梁和有拉梁两种情况。连接式掉层结构的边坡挡墙类型，又分为无锚杆连接挡墙和有锚杆连接挡墙两种。对于吊脚结构，接地的类型一般有完全架空型和半架空型两种。还有如果是掉层和吊脚结构组合式的情况，则接地类型更为复杂。受山地地形限制，山地建筑结构嵌固部位的选取应根据实际情况确定。带地下室上有塔楼的山地建筑，往往几面有土是衡量结构嵌固的重要条件，当地下室只一面或两面有土时，地下室顶板不能作为结构嵌固部位，此时最佳的处理方式是设置独立支挡，使该面的土体与结构主体彻底脱开。对于常规掉层、吊脚结构来说，底部属于不等高嵌固，计算结构高度时，当大多数竖向构件嵌固于上接地端时，掉层结构宜以上接地端起算，而吊脚结构一般保守取较低接地端起算；此外，因为不等高嵌固，易存在首层平面质心与刚心不重合情形，以及底部的结构抗侧刚度小于上层的结构抗侧刚度情形。正由于山地建筑的复杂性和天生的“缺陷性”，因此在进行结构设计时，应尽量让建筑的平、立面形状保证一定的规则性，减少复杂程度，以及要充分保证上部结构嵌固的可靠性，并宜采取一定的措施，尽量使其嵌固有效性较大化。
2、山地建筑结构设计中的问题
山地建筑结构设计有一定的特殊性，先天优势不足。目前建筑结构规范以及相关指标均以平地建筑作为基准进行考虑，这导致目前所实行的一些规范和指标以及相关规定对山地建筑结构并不适用。通常来说，建筑场地设计和方案设计方面对结构设计的合理性考虑较少，而相关结构设计人员在开展设计工作时，也不考虑指标的适应性，往往会直接套用，这会给山地建筑结构的后期施工带来一些不利影响，也容易埋下安全隐患。例如，如果相关设计人员没有对山地结构不利地段进行考虑的话，将会导致在具体施工过程中相关的地震作用有所增大。设计人员如果没有对建筑物实际约束条件进行充分考虑，将可能导致最终的结算结果出现失真。或者相关设计人员没有对边坡处理进行充分的考虑，将会使建筑物的扭转出现增大。而如果在建筑结构设计过程中，没有合理设置相关支挡结构，也将会对建筑物的实际使用安全性产生影响。
3、山地建筑结构设计的处理措施
3.1山地建筑地震设计
在对山地建筑结构的抗震功能进行设计时，不能像对平地建筑一样进行简单的处理，或者直接对相关理论进行套用。目前所实行的抗震规范中的相关水平影响系数最大值只针对平地建筑而言，因此如果设计人员直接进行简单套用，将会产生不利影响。在对山坡建筑进行设计时，需要具体结合岩土工程勘察报告，从而对建筑抗震地段的类别进行明确。如果其位于一些不利地段，则需要有效调整地震动参数。而在目前所实行的抗震规范相关条文中明确指出，当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘以及非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸、边坡边缘等不利地段进行建筑建造时，一方面需要充分保障在受到地震作用后能保持稳定，另一方面应该估计不利地段对设计地震动参数可能会产生的相关放大作用，应使用水平地震影响系数的最大值与增大系数进行相乘。
3.2掉层、吊脚结构基础设计
由于地形复杂，地质条件各异，当地地形结构具有明显的影响，对地震反应产生了重大影响，损害的形式往往比常规建筑更为敏感。我们可以在上述结构基础上安装刚性较低、变形力较大的隔震装置，以便将主体与地面结构分离，从而减少地震能量向上传播到接触表面，然后成功降低上述结构的振动。地基结构稳定是我国山区建筑主体结构设计中的一个重要技术问题。由于这些山地建筑通常位于斜坡上的特殊限制，大多数山地建筑将直接选择在斜坡上或悬崖附近的某个地方建造。因此，一方面，这种新的建设过程往往是不可避免的，需要不断改造新的土地；另一方面，建筑物的净负荷往往会给斜坡结构带来很大压力，从而直接影响建筑物地基的稳定性。目前迫切需要对建筑物地基的设计进行科学分析和综合计算。例如，在此连续坡度上的落差进水口类型建筑方法可以有效地改善基础的稳定性。此外，在实际设计中，通常会遇到以下情况:在同一建筑中，虽然浅自然地基可以根据承载力计算满足需求，但坡度顶部附近的第一行地基无法满足浅基础的稳定性要求目前应分析坡度最不利的滑动面，所选桩类型的施工应有利于通过滑动界面，保证桩基础的一定的综合深度。同时，桩体应具有较大的水平滚动能力，能够承受土体变形引起的横向剪切力。此外，还应指出，在某些情况下，边坡顶点附近的第一行基础必须使用桩基础，但在整体稳定性方面，至少第一行和第二行应一起使用桩底。如果在同一个结构单元中地基类型和深度明显不同，则应充分考虑到两个地基之间沉降差异可能造成的安全风险，并应在地基梁和上层建筑的相关部分采取相应措施例如加强基础梁刚度提高整体性能。
3.3挡土墙结构设计
在设计斜坡施工施工的施工结构时，挡土墙结构的设计应注重以下两个方面。首先，对于挡土墙的布局，应选择最合适的施工方法以及施工本身。目前挡土墙的布局主要由重力挡土墙、混凝土挡土墙、承重墙、承重墙、承重墙、承重墙和钢筋混凝土组成。根据本工程特点、施工便利性和工程造价考虑，选择了以加筋土为主的挡土墙和局部重力挡土墙的设计方案。钢筋混凝土挡土墙通过弹性带和填方之间的摩擦强度抵抗土的横向压力。它们特别适用于填方区域。同时，基层可以根据场地平面设计轻松形成圆弧或角点，以满足施工场地的要求。
结束语
山地建筑是结构设计当中较为常见的类型，但目前在结构抗震设计理论上和对各种边坡类型的地震响应本质性规律的分析还不全面和成熟，对于越来越复杂的山地建筑来说，当前成果仍然需进一步加强对山地结构的受力机制及相关抗震措施的研究，继续完善山地建筑的抗震设计理论和方法，为今后山地项目更加合理的结构设计奠定基础。
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