蘇建強(qiáng)

（福州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福建 福州 350007)

0 引言

隨著日益增長(zhǎng)的土地資源壓力，山區(qū)建筑越來(lái)越受到工程設(shè)計(jì)人員的關(guān)注[1]。山區(qū)建筑由于其地形特性，建筑物的豎向設(shè)計(jì)繁瑣復(fù)雜，同時(shí)也形成了建筑主體緊鄰山邊的情況。本文例舉的物流園項(xiàng)目為無(wú)地下室的框架結(jié)構(gòu)，與山體緊鄰時(shí)為防止土體的水平推力對(duì)建筑主體造成的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，采用擋土墻將山邊土體與建筑結(jié)構(gòu)主體脫離一定的安全間距[2]，使主體結(jié)構(gòu)不受土體水平推力影響。本文結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)探討幾種主體結(jié)構(gòu)與土體脫開(kāi)的方案。

1 工程概況

某物流園項(xiàng)目位于山區(qū)，物流倉(cāng)庫(kù)為4 層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度7 度，50 年一遇基本風(fēng)壓0.7kN/m2，抗震設(shè)防類別為丙類[3]。倉(cāng)庫(kù)四周為園區(qū)車道，整體走勢(shì)為西北高東南低，高差約7.8m（見(jiàn)圖1）。

為充分利用地形高低差，結(jié)合物流倉(cāng)庫(kù)使用功能，功能上設(shè)置為雙首層物流倉(cāng)庫(kù)。主體建筑與土體交接處剖面示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 主體與土體交接處剖面

2 建筑與土體脫開(kāi)方案探討

2.1 方案概述

因框架結(jié)構(gòu)自身抗側(cè)剛度較弱[4]，為避免土體水平推力對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，需將主樓與土體脫離一定的安全間距，結(jié)合工程實(shí)際，考慮以下幾種方案將土體與主體結(jié)構(gòu)脫開(kāi)（見(jiàn)圖3）。

圖3 土體與主體結(jié)構(gòu)脫開(kāi)的四種設(shè)計(jì)方案示意圖

方案一：采用鋼筋混凝土懸臂擋墻直立于基礎(chǔ)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(jìn)入擋墻內(nèi)側(cè)。

方案二：在主體邊柱基礎(chǔ)外設(shè)置獨(dú)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(gè)閉合框架，用于處理卸貨平臺(tái)處懸挑過(guò)大的問(wèn)題。

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

方案四：與方案三類似，僅頂部平臺(tái)梁支承方式改為左側(cè)與平臺(tái)柱頂設(shè)置滑動(dòng)支座，右側(cè)與擋土墻不留變形縫，設(shè)置限位措施。

2.2 方案分析

通過(guò)計(jì)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(shí)，所有彎矩均由擋墻底部承擔(dān)，且無(wú)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(chǔ)上，不利于基礎(chǔ)受力，理論上并沒(méi)有真正意義上的將土體與主體脫開(kāi)。但對(duì)于擋土高度不大時(shí)，采用此方案可以大量節(jié)省土方開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的費(fèi)用。

方案二至方案四均采用了獨(dú)立的重力式擋土墻[5]，將土體與主樓脫開(kāi)一定距離。若室內(nèi)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(jiǎn)單快捷，受力簡(jiǎn)單直接。但由于本工程雙首層的設(shè)置，二層北面同樣設(shè)置了物流車的卸貨平臺(tái)，導(dǎo)致樓層面與室外存在1.2m 的高差，無(wú)法采用主樓挑梁的方式處理?yè)鯄εc主樓的距離。方案二至方案四采用3 種做法處理脫開(kāi)的擋土墻與主樓的關(guān)系。

在方案二中，地梁出挑托柱與平臺(tái)處框架柱伸出的梁共同組成了一個(gè)從主樓出挑類似于空腹桁架的構(gòu)造體系，這種做法使在平臺(tái)上所受的荷載通過(guò)立柱大部分傳遞到出挑的地梁上，可以平衡部分內(nèi)跨地梁在邊跨處的支座彎矩。但仍然有部分彎矩通過(guò)平臺(tái)處梁傳到框架柱上，其實(shí)際受力彎矩圖如圖4 所示，平臺(tái)梁打斷框架柱，造成柱彎矩突變，平臺(tái)梁至樓層面部分的柱會(huì)形成短柱，對(duì)抗震較為不利。在設(shè)計(jì)構(gòu)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(biāo)高的卸貨平臺(tái)與主樓采用雙柱獨(dú)立設(shè)置，平臺(tái)與右側(cè)重力式擋土墻共同形成一個(gè)構(gòu)筑物。雖然平臺(tái)柱與主樓共用基礎(chǔ)，但平臺(tái)處所受力相對(duì)于主樓柱底力來(lái)說(shuō)較小，對(duì)主樓基礎(chǔ)產(chǎn)生的影響也較小。在設(shè)計(jì)上，方案三與方案四獨(dú)立的平臺(tái)梁、柱可按構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，采用低于左側(cè)主樓的抗震措施，設(shè)計(jì)上更為簡(jiǎn)單、直接。

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

根據(jù)以上對(duì)四種方案的分析，總結(jié)出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，見(jiàn)表1。

表1 各方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

綜上所述，若場(chǎng)地施工作業(yè)區(qū)域足夠，有條件可采用方案四實(shí)現(xiàn)主樓與土體脫開(kāi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)建筑中，為消除地形帶來(lái)的不利影響，保證主體結(jié)構(gòu)的安全性，需要將土體與主樓脫開(kāi)的做法在山區(qū)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中時(shí)常碰到，如何考慮主樓與土體脫開(kāi)是設(shè)計(jì)人員常碰到的一個(gè)問(wèn)題，本文根據(jù)某山區(qū)物流園項(xiàng)目的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合在設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到的問(wèn)題，本著安全、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則，分析對(duì)比了四種在山區(qū)建筑中，單側(cè)擋土?xí)r主樓與土體脫離的方案，為此類建筑設(shè)計(jì)提供參考。