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摘要：本文从设置防震缝、避免采用特别不规则结构形式、设置挡土墙、考虑施工荷载解决建筑结构设计中存在的问题。
关键词：山地建筑；防震缝；特别不规则；挡土墙；施工荷载
工程概况
本工程为福建省武夷山市的某五星级酒店山地建筑，占地13000m2，建筑面积53000m2，地上1-6层结构，地下为局部单层人防地下室。本工程均按照设计使用年限50年进行设计，建筑结构安全等级为二级。地下室按甲类核六级常六级人员掩蔽部人防区设计。其抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度小于6度，实际设计时设防烈度及抗震措施均按6度考虑，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，场地特征周期为0.35s。酒店主体结构基本风压按50年一遇采用0.35kN/㎡，考虑到山区建筑的风压地形修正系数，基本风压实取0.53kN/㎡，地面粗糙度均按B类，考虑主体结构的整体形状，平面建筑风荷载体型系数取1.40；基本雪压按50年一遇取W0=0.50KN/㎡。本酒店建筑依山而建，将主体建筑和实际地形结合，形成错落有致的效果，建筑功能要求高，建筑方案存在楼板局部不连续、凹凸不规则等，建筑结构体型复杂。主要从以下四个方面解决建筑结构设计中存在的问题。
一.设置防震缝
整个山地酒店建筑体型较为复杂，设置防震缝尽量避免高层结构连体、裙房与主楼质心偏置等因素，形成较规则的抗侧力单元，容易按各自的地震作用并采取相应的抗震措施，因此通过设置9道防震缝，将上部主体结构分成相对简单的10个独立的抗震单元。
主要通过以下三个方面设置防震缝：1）外伸部位过长：E区与C区、D区、F区为例，C区、D区与F区为E区突出外伸部位，突出外伸部位的长度l与结构总宽度Bmax比值均大于规范规定的6度区的0.35限值。平面有较长外伸部位时，外伸段容易产生局部振动而引发凹角处应力集中破坏，不满足规范要求，所以在E区与C区、D区与F区设防震缝形成独立的抗侧力单元；2）局部楼板不连续：A4区与A3区、A5区为例，A4区是地下一层层高7.2m，一层层高10.8m，A3区（A5区）地下一层层高7.2m，标准层层高3.6m，若不设防震缝A3、A4、A5区形成带连体的复杂高层建筑，二三层楼板大开洞，开洞面积大于相应楼层楼面面积30%且有效楼板宽度小于相应楼层宽度50%，形成楼板局部不连续；3）质心严重偏置：E区与B区，F区与A5区，单层建筑结构与高层建筑结构相连，质量分布不均匀设防震缝分开。
A3的抗震等级剪力墙为三级，跨度大于18m的部分框架抗震等级为三级，其余框架为四级。根据《建筑结构抗震设计规范》第6.1.2条注1接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。故A1的框架抗震等级取三级。
防震缝宽度应分别符合下列要求：
1）框架结构（包括设置少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm；
2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）项规定数值的50%；且均不宜小于100mm；
3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。
本工程位于6度区，对两个不同类型结构单元的防震缝设置，A3区（A5区）为框架结构，A4区为框架剪力墙结构，依据上述规范防震缝宽度要求，应以A3区（A5区）结构类型和结构高度来设置防震缝缝宽，A3（A5）框架结构，建筑高度28.9m，按规范防震缝缝宽W=100+20*（28.9-15）/5=155.6mm，防震缝宽度取160 mm。综合其他各种因素，本工程防震缝均按160mm。
二.避免采用特别不规则结构形式
本山地酒店建筑的平面、立面、外形尺寸以及抗侧力构件布置、质量分布直至承载力分布等诸多因素，工程各部分分区都存在某些不规则，结构竖向布置要求高层建筑的竖向体型宜规则、均匀、避免有过大的外挑和收进。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。以A5区为例，A5区二层平面为夹层，抗测力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%，存在楼层承载力突变的不规则。由于建筑立面要求，在三层楼面以上各层平面收进950mm，如果设置梁上立柱，形成竖向抗侧力构件不连续。避免多项不规则结构，后来在A5三层设斜柱，二层的柱子与四层的柱子用斜柱相连，这样上下抗侧力构件连续，解决了一项竖向抗测力构件不连续问题。与斜柱相关三层及四层位置上的板采用弹性模计算采用，再楼板完全破坏时最不利时斜柱受力情况，目的是为了使斜柱在最不利情况下的保证能向下传力，保证主体结构不倒塌，竖向结构的连续性。提高抗震构造措施，与斜柱相交的楼板采用双层双向配置钢筋，加强整体刚度，明确斜柱纵向受力钢筋的锚固。斜柱的运用巧妙地化解了A5区竖向抗侧力构件不连续问题。
三、设置挡土墙
本工程结构设计时为了配合山地酒店建筑功能及美观要求，主要设置一道挡土墙，局部位置设置两道，将主体结构与山体完全脱开。由支护结构自行承担山坡土体侧向土压力，并且要求支护结构施工完成并验收之后进行主体结构施工。防止由于填土或土体变形引起主体结构变形失稳。主体结构形成独立的抗侧力体系。
四、考虑施工荷载
近年来很多工程在建过程中发生局部坍塌工程事故，某些原因是由于施工荷載考虑不足引起的。施工荷载指的是施工阶段为验算结构或构件安全度所考虑的临时荷载，如结构重力、施工设备等。在进行B区宴会厅部分结构设计时，由于宴会厅上空高度10.8m，虽然宴会厅的活荷载取4KN/㎡，但不足以满足施工荷载要求。设计时考虑到施工宴会厅屋面时架设的满堂施工脚手架的施工活荷载5KN/㎡，并考虑宴会厅屋面构件尚未凝固时构件自重全部由宴会厅层框架梁来承担，来复核宴会厅主要受力构件。避免了在施工过程中由于施工引起的主体工程坍塌的施工意外。
五.总结
1）对于体型比较复杂的建筑设置防震缝断开，结构平面布置力求简单、规则；
2）对于体型复杂的建筑尽量避免多项不规则；
3）对山地建筑的设计尽量使建筑主体与山体分开，形成独立抗侧力体系；
4）施工荷载的考虑目的是为了避免了在施工过程中由于施工引起的主体工程坍塌的施工意外。
关键词：山地建筑；防震缝；特别不规则；挡土墙；施工荷载
工程概况
本工程为福建省武夷山市的某五星级酒店山地建筑，占地13000m2，建筑面积53000m2，地上1-6层结构，地下为局部单层人防地下室。本工程均按照设计使用年限50年进行设计，建筑结构安全等级为二级。地下室按甲类核六级常六级人员掩蔽部人防区设计。其抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度小于6度，实际设计时设防烈度及抗震措施均按6度考虑，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，场地特征周期为0.35s。酒店主体结构基本风压按50年一遇采用0.35kN/㎡，考虑到山区建筑的风压地形修正系数，基本风压实取0.53kN/㎡，地面粗糙度均按B类，考虑主体结构的整体形状，平面建筑风荷载体型系数取1.40；基本雪压按50年一遇取W0=0.50KN/㎡。本酒店建筑依山而建，将主体建筑和实际地形结合，形成错落有致的效果，建筑功能要求高，建筑方案存在楼板局部不连续、凹凸不规则等，建筑结构体型复杂。主要从以下四个方面解决建筑结构设计中存在的问题。
一.设置防震缝
整个山地酒店建筑体型较为复杂，设置防震缝尽量避免高层结构连体、裙房与主楼质心偏置等因素，形成较规则的抗侧力单元，容易按各自的地震作用并采取相应的抗震措施，因此通过设置9道防震缝，将上部主体结构分成相对简单的10个独立的抗震单元。
主要通过以下三个方面设置防震缝：1）外伸部位过长：E区与C区、D区、F区为例，C区、D区与F区为E区突出外伸部位，突出外伸部位的长度l与结构总宽度Bmax比值均大于规范规定的6度区的0.35限值。平面有较长外伸部位时，外伸段容易产生局部振动而引发凹角处应力集中破坏，不满足规范要求，所以在E区与C区、D区与F区设防震缝形成独立的抗侧力单元；2）局部楼板不连续：A4区与A3区、A5区为例，A4区是地下一层层高7.2m，一层层高10.8m，A3区（A5区）地下一层层高7.2m，标准层层高3.6m，若不设防震缝A3、A4、A5区形成带连体的复杂高层建筑，二三层楼板大开洞，开洞面积大于相应楼层楼面面积30%且有效楼板宽度小于相应楼层宽度50%，形成楼板局部不连续；3）质心严重偏置：E区与B区，F区与A5区，单层建筑结构与高层建筑结构相连，质量分布不均匀设防震缝分开。
A3的抗震等级剪力墙为三级，跨度大于18m的部分框架抗震等级为三级，其余框架为四级。根据《建筑结构抗震设计规范》第6.1.2条注1接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。故A1的框架抗震等级取三级。
防震缝宽度应分别符合下列要求：
1）框架结构（包括设置少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm；
2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度不应小于本款1）项规定数值的50%；且均不宜小于100mm；
3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。
本工程位于6度区，对两个不同类型结构单元的防震缝设置，A3区（A5区）为框架结构，A4区为框架剪力墙结构，依据上述规范防震缝宽度要求，应以A3区（A5区）结构类型和结构高度来设置防震缝缝宽，A3（A5）框架结构，建筑高度28.9m，按规范防震缝缝宽W=100+20*（28.9-15）/5=155.6mm，防震缝宽度取160 mm。综合其他各种因素，本工程防震缝均按160mm。
二.避免采用特别不规则结构形式
本山地酒店建筑的平面、立面、外形尺寸以及抗侧力构件布置、质量分布直至承载力分布等诸多因素，工程各部分分区都存在某些不规则，结构竖向布置要求高层建筑的竖向体型宜规则、均匀、避免有过大的外挑和收进。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。以A5区为例，A5区二层平面为夹层，抗测力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%，存在楼层承载力突变的不规则。由于建筑立面要求，在三层楼面以上各层平面收进950mm，如果设置梁上立柱，形成竖向抗侧力构件不连续。避免多项不规则结构，后来在A5三层设斜柱，二层的柱子与四层的柱子用斜柱相连，这样上下抗侧力构件连续，解决了一项竖向抗测力构件不连续问题。与斜柱相关三层及四层位置上的板采用弹性模计算采用，再楼板完全破坏时最不利时斜柱受力情况，目的是为了使斜柱在最不利情况下的保证能向下传力，保证主体结构不倒塌，竖向结构的连续性。提高抗震构造措施，与斜柱相交的楼板采用双层双向配置钢筋，加强整体刚度，明确斜柱纵向受力钢筋的锚固。斜柱的运用巧妙地化解了A5区竖向抗侧力构件不连续问题。
三、设置挡土墙
本工程结构设计时为了配合山地酒店建筑功能及美观要求，主要设置一道挡土墙，局部位置设置两道，将主体结构与山体完全脱开。由支护结构自行承担山坡土体侧向土压力，并且要求支护结构施工完成并验收之后进行主体结构施工。防止由于填土或土体变形引起主体结构变形失稳。主体结构形成独立的抗侧力体系。
四、考虑施工荷载
近年来很多工程在建过程中发生局部坍塌工程事故，某些原因是由于施工荷載考虑不足引起的。施工荷载指的是施工阶段为验算结构或构件安全度所考虑的临时荷载，如结构重力、施工设备等。在进行B区宴会厅部分结构设计时，由于宴会厅上空高度10.8m，虽然宴会厅的活荷载取4KN/㎡，但不足以满足施工荷载要求。设计时考虑到施工宴会厅屋面时架设的满堂施工脚手架的施工活荷载5KN/㎡，并考虑宴会厅屋面构件尚未凝固时构件自重全部由宴会厅层框架梁来承担，来复核宴会厅主要受力构件。避免了在施工过程中由于施工引起的主体工程坍塌的施工意外。
五.总结
1）对于体型比较复杂的建筑设置防震缝断开，结构平面布置力求简单、规则；
2）对于体型复杂的建筑尽量避免多项不规则；
3）对山地建筑的设计尽量使建筑主体与山体分开，形成独立抗侧力体系；
4）施工荷载的考虑目的是为了避免了在施工过程中由于施工引起的主体工程坍塌的施工意外。