翁庆锋

(上海汉思结构设计事务所有限公司，上海 200042)

1 工程概况

本工程位于黄山太平湖畔，项目一期包括BD1～BD3，项目二期包括BD4～BD10一共7栋高层建筑(见图1)。建筑标准层层高为3.5 m，入口大堂层层高4.5 m。本工程北侧临水，东、南、西侧依山体而建。根据国家规范，本工程所在地区黄山属于非抗震设防地区，同时根据业主要求，本项目定位为高端公寓项目，属于体形非常复杂的坡地建筑，最终本项目按照最低抗震设防烈度6度进行结构设计，各单体均为独立的抗震结构单体。

图1 坡地高层建筑远景

2 地基基础及基础设计

2.1 地质条件

根据勘察报告结果，本工程场地岩土层力学性能良好，未发现不良地质现象，场地较稳定，基本适宜进行工程建设。但工程场地所处位置较高、地形坡度较陡，施工期间应防止大开大挖，对确需开挖地段应及早做好支护，防止受人为因素影响产生次生地质灾害。

本工程拟建场地地质资料自上而下分为5大层:

第①层为耕植土;

第②层为卵石混粘土;

第③层全风化花岗岩力学性能好，但分布零乱，厚度变化大，不宜做基础持力层;

第④层强风化花岗岩基岩力学性能好，但分布零乱，厚度变化大且相邻钻孔坡度大，一般不宜做基础持力层;

④-4层为断层破碎带，因风化强烈，部分已风化成土，遇水易软化，倾角较陡，易滑移，不应做基础持力层;

第⑤层中风化基岩力学性能好，承载力高，呈低压缩性，宜做基础持力层。各层岩土桩基岩土设计参数取值见表1。

本工程场地虽然地形坡度大但在雨季特别是暴雨季节，应防止地表水的冲刷对工程的影响。鉴于本项目建设方将做山体排洪系统，因此结构设计未考虑山洪荷载。

2.2 边坡条件

本工程所处地形变化大，坡度陡，范围大，而且BD6，BD7楼层多，地质条件复杂，边坡治理工程量大，而结构是基于边坡稳定的前提进行设计，因此，对于边坡的稳定必须达到以下要求:

1)所有山体开挖形成的边坡均要进行有效的边坡支护，原主体结构设计有人工挖孔桩和抗拔锚杆，在边坡支护设计中考虑避让;

2)主体结构的设计未考虑边坡土压力对建筑外墙的压力作用，因此，边坡支护均必须按永久性边坡进行设计。设计有效年限应不低于主体结构使用年限;

3)护坡工程所有坡脚内力均需通过可靠途径传递至主体结构基础下方的稳定土层，不可直接以主体结构的基础作为坡脚支点;

表1 桩基岩土设计参数取值 kPa

4)边坡支护需对山体开挖及主体结构施工过程中的边坡、支护后的边坡和整个山体在主体结构荷载作用下的岩体整体稳定性进行三维验算，如不满足需进行相应的加固。

2.3 基础设计

根据本工程项目建筑物特点，结合工程场地地形及岩土地质条件，本项目基础形式采用人工挖孔桩，以第⑤层中风化基岩为主。考虑到工程经济性并充分发挥基岩承载力，桩端采用扩大头处理。

桩身详图如图2所示。

桩基布置为一柱一桩。基础设计时采取了以下措施:

1)桩基开挖前应补充一桩一孔施工勘测，确保桩端5 m及3倍桩径范围内无软弱夹层、断裂带、空洞;

2)相邻基础高低差均需保证相邻桩底高差大于桩净距，否则浅桩应落深;

3)对于BD7，BD9局部基底遇到断层破裂带，基础施工前需布置适当探槽或探井查明断裂带具体情况，桩基施工中对穿越断裂带处人工挖孔桩必须保证扩大头全断面穿过断裂带后进入持力层一定深度，穿越断裂带处人工挖孔桩及横跨断裂带基础梁箍筋通长加密。

3 结构嵌固处理

本工程均为依山而建的坡地建筑，建筑师根据地势进行建筑设计，势必造成一部分楼层位于坡上，一部分楼层位于坡下，而坡下建筑四面中至少有一面没有被岩土遮挡，为保证建筑在山坡上的结构嵌固条件，基础埋深需达到一定的埋置深度。对于迎坡面采用削坡阶梯的方式并保证基础的最小埋深，阶梯落差处承台均用基础梁拉接以保证基础的整体性。然而背坡面由于没有被岩土遮挡，基础无法达到埋深要求，因此，考虑在迎坡面桩基承台处设置一定数量的斜向抗拉锚杆，以抵抗由于水平地震力和风力对结构基础产生的倾覆以及滑移，保证主体结构在山坡上的嵌固要求。

图2 桩身详图

对于迎坡面外墙的做法，通常在迎坡面设置钢筋混凝土外墙作为挡土墙，但是由于钢筋混凝土外墙仅在迎坡面布置，对于整个建筑不对称，而且钢筋混凝土外墙刚度极大，所以造成结构刚心与质心偏置，结构扭转严重。另一方面，由于钢筋混凝土外墙与岩体直接接触，从而使结构在嵌固层以上受到不确定的水平地震力，对结构产生不利影响。同时边坡土体水平侧向力直接由主结构外墙来承担，导致边坡与主结构传力体系复杂，不利于主体结构受力分析。

基于以上分析，本工程采取迎坡面阶梯削坡并设置桩基承台抗拉锚杆、护坡与主体结构完全脱开的设计方法，具体做法如图3所示。另外，在护坡与主结构脱开处设置检修渠既满足了边坡排水要求，也给设备提供了检修空间。

图3 结构迎坡面做法示意图

4 上部结构设计

4.1 结构概况

本工程抗震设防要求为6度，地震基本加速度值0.05g，Ⅰ类～Ⅱ类场地，丙类建筑。坡地修正后风压0.7 kN/m2。BD6坡下5层，坡上17层为最高建筑，采用框架—剪力墙结构体系，典型剖面如图4所示，其余单体均采用框架结构体系。

图4 BD6典型剖面图

4.2 计算结果分析

本工程不仅由于坡地基础嵌固较为复杂，建筑平面凹凸也非常不规则，而且建筑立面爬坡逐层收进形成结构大量大悬挑，为保证结构计算结果可靠性和准确性，本工程同时采用PKPM和ETABS计算，并对计算结果进行比较分析。表2是两个程序对BD6的主要计算结果对比。

表2 不同程序对BD6的主要计算结果对比

分析总结表2中数据可知，两个程序计算结果基本吻合，说明计算模型以及计算结果是可靠的。

5 结语

1)坡地建筑结构设计的前提是边坡的稳定，因此首先应对原始边坡的稳定进行评价，并确保山体开挖及主体结构施工过程中的边坡、支护后的边坡和整个山体在主体结构荷载作用下的岩体整体稳定，如不满足需进行相应的加固。

2)对于有不均匀较厚表层土的高层坡地建筑，基础宜采用人工挖孔桩基础形式，可通过扩孔提高单桩承载力，同时应做好一柱一桩施工勘测。

3)为保证高层坡地建筑的结构嵌固要求，可以采取迎坡面阶梯削坡并设置桩基承台抗拉锚杆、护坡与主体结构完全脱开的设计方法，形成主体结构和山体之间分离后比较清晰的传力体系，以形成主体结构嵌固于基岩阶梯平台的嵌固形式。

4)复杂高层坡地建筑结构设计有必要采用多个程序进行计算，并对多个程序计算结果进行对比分析，以确保结构设计的可靠性和准确性。

5)理论上高层建筑在坡地的嵌固也可以通过桩基发挥水平承载力来实现，但是结构分析方法需要进一步研究。

［1］ JGJ/T 225-2010，大直径扩底灌注桩技术规程［S］.

［2］ CECS 22∶2005，岩土锚杆(索)技术规程［S］.

［3］ 袁文章，李 娟.坡地建筑的结构设计实例［J］.建筑与结构设计，2009(7)：31-32.

［4］ 林 捷.坡地建筑的结构设计分析［J］.福建建材，2011(5)：67-69.