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【摘要】本文以山地海景别墅设计过程中遇到的问题为主线，阐述山地别墅设计过程中的注意事项和解决方式，供大家借鉴。
关键词：山地别墅结构设计坡地基础节点设计
随着社会经济的发展，建筑也伴随着各主体的不同需求朝着不同的方向发展，经历了多层、高层、超限高层、联排别墅、独栋别墅、坡地及海景别墅的发展过程，从满足居住需求到追求居住舒适，再到追求回归自然的成长过程。目前，山地海景别墅则是人们对建筑极致追求的一个标志。
1工程概况
本工程位于深圳市盐田区海滨，依山傍海，共5栋高级别墅，地下1~3层，地上2~3层。建筑场地位于海边山顶，海拔高度227.97~243.5米。方案设计出自Richard Meier，我院承接结构设计任务。
2结构体系的选择
本工程各单体均不同，体型复杂，与周围自然环境的协调统一是建筑设计的灵魂所在，这也体现在对结构设计的严格要求上。本工程建筑竖向构件采用圆形截面，直径300mm，柱距统一为5.4m，层高3.6m，建筑吊顶、面层，结构梁板及设备管道预留空间890mm。体型不规则并存在连廊等薄弱部位。鉴于以上特点，结构采用钢管混凝土柱宽扁梁组合结构体系，局部采用钢结构。
3整体计算
本工程位于近海岸边的山顶，面向大海，地基地势较高，海拔高度约240米。周围无遮挡建筑物，地面粗糙度为A类，且位于山顶，须考虑对抗震、抗风的不利影响，综合建筑体系与场地特征，本工程基本风压采用1.15Kpa[1]。结合场地特点和结构特征，本工程地震作用放大系数取1.2[2]。
本工程车库同建筑主体仅靠连廊联系，由于建筑要求，不能设置结构抗震缝，此处为结构设计的薄弱部位。为了解决这个问题，本工程采用了多次多工况的整体及局部分析，找出了连廊本身及与其相连处的薄弱部位和各薄弱部位所对应的最不利荷载工况，并进行了实体有限元分析，按分析结果做了适当的加强，使薄弱部位的结构构件满足中震不屈服的设计目标。
4设计中遇到的问题及解决方式
4.1山坡建筑的基础设计
本工程场地地形、地质条件复杂，场地陡峭多变，山体坡度较大，并按要求尽可能保持
山地自然环境。结合现场条件，对边坡稳定不利的区域采用深基础，基础类型应结合具体地形和基岩埋深确定，至少设二排桩基，并设置拉梁，形成框架，以确保地基和建筑物的安全。
（1）基础形式
根据该山坡的地势地形和地基处理设计要求，陡坡处选择人工挖孔桩，山坡内侧地势平
坦处选择独立基础。基础形式的选择有以下三种：⑴整栋别墅位于较陡的山坡，为满足抗滑移要求，则整栋建筑基础采用人工挖孔桩；⑵整栋别墅前侧位于陡峭的山坡，其余部分位于挖方平整区，仅前二~三排桩有抗滑移要求，则山坡前侧三排采用人工挖孔桩基础，其后采用独立基础，并对整栋别墅进行抗滑移验算；⑶整栋别墅仅前侧位于坡地，且山坡坡度不大，其余部分均位于挖方平整区，则山坡前侧两排采用人工挖孔桩，其余采用独立基础。
（2）基础顶与建筑主体形成吊脚时结构的处理
根据建筑要求，基础顶位于地面下300mm。局部山坡等高线较密处，单位距离高差较大，此时基础顶与建筑主体有较大高差，形成吊脚，在吊脚处加设基础梁，以保证整体刚度加强整体性，吊脚区域梁柱参与整体分析计算，吊脚部分柱箍筋全高加密，做法见下图1。
局部平整区，采用独立基础，当持力层为岩石时，将岩石凿至设计标高以下10~15cm，将岩石上碎石泥沙等残渣冲洗干净，用与基础混凝土等级相同的混凝土垫层垫平，然后浇注独立基础。
（4）边坡支护和地下室外墙
庭院四周的边坡支护采用重力式挡墙、混凝土悬臂挡墙、土钉墙或其他支挡方案，应由专业公司负责设计和施工。支护结构与主体建筑间隔一定距离，使边坡支挡结构与主体结构分开，避免因挡土墙或支护变形过大对主体结构产生不利影响。
（5）水对结构影响的处理
由于本工程是坡地建筑，海拔较高，地下水均位于基础下，可不考虑地下水对基础的影响。但雨季大量雨水的冲刷和蓄积对坡地土体稳定的影响不可忽视，在雨水作用下保证坡地土体稳定和排水顺畅，防止雨水浸泡十分重要。本工程采用了排水和挡水相结合的经济合理方案。在主体建筑周围设截水沟和排水盲沟，将山上的雨水排走。并适当考虑排水不畅时地下室侧壁瞬时水压增大的不利工况。做法见图2。
綜上所述，坡地建筑基础应注意以下几点：
1. 建筑功能，结构设计及雨水疏导等需各专业尽早介入相互协调，共同保证建筑的安
全与舒适。
2. 尽量将外部山坡等易出现不稳定的土体与建筑主体分离，使外在因素对主体结构的
稳定影响降到最低限度。
3. 在山坡与基础之间形成多层次的稳定体系，使建筑主体有多道防线。
4.2上部结构宽扁梁与钢管混凝土柱节点的设计
组合结构设计中，节点的设计较为复杂。本工程设计中因建筑功能要求，房间内尽量不露梁、柱，且上下层因建筑功能不同而分隔不一致的情况很普遍，这就使得根据具体的情况改变梁、柱截面的情况很多。而梁、柱截面尺寸的限制，使施工与设计的协调显得更加突出。如何设计出既方便施工又具有足够安全的节点成了本工程的一个难点。
钢管混凝土柱，节点必须保证受力连续，悬挑梁支座面筋受力也必须连续，且宽扁悬挑梁，支座钢筋直径大，根数多。钢管混凝土柱与悬挑梁的节点则同时综合了以上两个特点，同时由于尺寸上的限制，使问题处理起来更加复杂。结合以上特点，本工程悬挑梁面筋大部分（≥50%）拉通，剩余部分通过加设钢牛腿与钢管混凝土柱连接，而钢牛腿的引入，不但解决了梁柱核心区受剪问题，也有效的解决了钢筋的连接问题[3]。做法见图3。
5 结束语
别墅建筑要满足建筑与自然环境的协调统一，因而对结构设计提出了较高的要求。而斜坡山地上的别墅建筑对结构设计的要求更高，把结构和建筑、环境的协调统一提升到与结构安全度同等重要的地位。因此，其结构设计过程更加复杂，要求也更加苛刻，这就需要结构工程师在设计中不断积累总结经验，使别墅设计更好的发展。本文中笔者结合自己的设计经验，针对设计过程中遇到的问题，提出了解决的方法，有一定的借鉴意义。
关键词：山地别墅结构设计坡地基础节点设计
随着社会经济的发展，建筑也伴随着各主体的不同需求朝着不同的方向发展，经历了多层、高层、超限高层、联排别墅、独栋别墅、坡地及海景别墅的发展过程，从满足居住需求到追求居住舒适，再到追求回归自然的成长过程。目前，山地海景别墅则是人们对建筑极致追求的一个标志。
1工程概况
本工程位于深圳市盐田区海滨，依山傍海，共5栋高级别墅，地下1~3层，地上2~3层。建筑场地位于海边山顶，海拔高度227.97~243.5米。方案设计出自Richard Meier，我院承接结构设计任务。
2结构体系的选择
本工程各单体均不同，体型复杂，与周围自然环境的协调统一是建筑设计的灵魂所在，这也体现在对结构设计的严格要求上。本工程建筑竖向构件采用圆形截面，直径300mm，柱距统一为5.4m，层高3.6m，建筑吊顶、面层，结构梁板及设备管道预留空间890mm。体型不规则并存在连廊等薄弱部位。鉴于以上特点，结构采用钢管混凝土柱宽扁梁组合结构体系，局部采用钢结构。
3整体计算
本工程位于近海岸边的山顶，面向大海，地基地势较高，海拔高度约240米。周围无遮挡建筑物，地面粗糙度为A类，且位于山顶，须考虑对抗震、抗风的不利影响，综合建筑体系与场地特征，本工程基本风压采用1.15Kpa[1]。结合场地特点和结构特征，本工程地震作用放大系数取1.2[2]。
本工程车库同建筑主体仅靠连廊联系，由于建筑要求，不能设置结构抗震缝，此处为结构设计的薄弱部位。为了解决这个问题，本工程采用了多次多工况的整体及局部分析，找出了连廊本身及与其相连处的薄弱部位和各薄弱部位所对应的最不利荷载工况，并进行了实体有限元分析，按分析结果做了适当的加强，使薄弱部位的结构构件满足中震不屈服的设计目标。
4设计中遇到的问题及解决方式
4.1山坡建筑的基础设计
本工程场地地形、地质条件复杂，场地陡峭多变，山体坡度较大，并按要求尽可能保持
山地自然环境。结合现场条件，对边坡稳定不利的区域采用深基础，基础类型应结合具体地形和基岩埋深确定，至少设二排桩基，并设置拉梁，形成框架，以确保地基和建筑物的安全。
（1）基础形式
根据该山坡的地势地形和地基处理设计要求，陡坡处选择人工挖孔桩，山坡内侧地势平
坦处选择独立基础。基础形式的选择有以下三种：⑴整栋别墅位于较陡的山坡，为满足抗滑移要求，则整栋建筑基础采用人工挖孔桩；⑵整栋别墅前侧位于陡峭的山坡，其余部分位于挖方平整区，仅前二~三排桩有抗滑移要求，则山坡前侧三排采用人工挖孔桩基础，其后采用独立基础，并对整栋别墅进行抗滑移验算；⑶整栋别墅仅前侧位于坡地，且山坡坡度不大，其余部分均位于挖方平整区，则山坡前侧两排采用人工挖孔桩，其余采用独立基础。
（2）基础顶与建筑主体形成吊脚时结构的处理
根据建筑要求，基础顶位于地面下300mm。局部山坡等高线较密处，单位距离高差较大，此时基础顶与建筑主体有较大高差，形成吊脚，在吊脚处加设基础梁，以保证整体刚度加强整体性，吊脚区域梁柱参与整体分析计算，吊脚部分柱箍筋全高加密，做法见下图1。
局部平整区，采用独立基础，当持力层为岩石时，将岩石凿至设计标高以下10~15cm，将岩石上碎石泥沙等残渣冲洗干净，用与基础混凝土等级相同的混凝土垫层垫平，然后浇注独立基础。
（4）边坡支护和地下室外墙
庭院四周的边坡支护采用重力式挡墙、混凝土悬臂挡墙、土钉墙或其他支挡方案，应由专业公司负责设计和施工。支护结构与主体建筑间隔一定距离，使边坡支挡结构与主体结构分开，避免因挡土墙或支护变形过大对主体结构产生不利影响。
（5）水对结构影响的处理
由于本工程是坡地建筑，海拔较高，地下水均位于基础下，可不考虑地下水对基础的影响。但雨季大量雨水的冲刷和蓄积对坡地土体稳定的影响不可忽视，在雨水作用下保证坡地土体稳定和排水顺畅，防止雨水浸泡十分重要。本工程采用了排水和挡水相结合的经济合理方案。在主体建筑周围设截水沟和排水盲沟，将山上的雨水排走。并适当考虑排水不畅时地下室侧壁瞬时水压增大的不利工况。做法见图2。
綜上所述，坡地建筑基础应注意以下几点：
1. 建筑功能，结构设计及雨水疏导等需各专业尽早介入相互协调，共同保证建筑的安
全与舒适。
2. 尽量将外部山坡等易出现不稳定的土体与建筑主体分离，使外在因素对主体结构的
稳定影响降到最低限度。
3. 在山坡与基础之间形成多层次的稳定体系，使建筑主体有多道防线。
4.2上部结构宽扁梁与钢管混凝土柱节点的设计
组合结构设计中，节点的设计较为复杂。本工程设计中因建筑功能要求，房间内尽量不露梁、柱，且上下层因建筑功能不同而分隔不一致的情况很普遍，这就使得根据具体的情况改变梁、柱截面的情况很多。而梁、柱截面尺寸的限制，使施工与设计的协调显得更加突出。如何设计出既方便施工又具有足够安全的节点成了本工程的一个难点。
钢管混凝土柱，节点必须保证受力连续，悬挑梁支座面筋受力也必须连续，且宽扁悬挑梁，支座钢筋直径大，根数多。钢管混凝土柱与悬挑梁的节点则同时综合了以上两个特点，同时由于尺寸上的限制，使问题处理起来更加复杂。结合以上特点，本工程悬挑梁面筋大部分（≥50%）拉通，剩余部分通过加设钢牛腿与钢管混凝土柱连接，而钢牛腿的引入，不但解决了梁柱核心区受剪问题，也有效的解决了钢筋的连接问题[3]。做法见图3。
5 结束语
别墅建筑要满足建筑与自然环境的协调统一，因而对结构设计提出了较高的要求。而斜坡山地上的别墅建筑对结构设计的要求更高，把结构和建筑、环境的协调统一提升到与结构安全度同等重要的地位。因此，其结构设计过程更加复杂，要求也更加苛刻，这就需要结构工程师在设计中不断积累总结经验，使别墅设计更好的发展。本文中笔者结合自己的设计经验，针对设计过程中遇到的问题，提出了解决的方法，有一定的借鉴意义。