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摘要：中国地形复杂，随着经济的发展，对高层建筑的需求不断增大。面对复杂的地形，不仅要求高层建筑在形式上要多样化，同时，在性能上既要符合抗震要求，更要符合建筑所在地的地形特点。其中，在南方建设的高层建筑中，经常面临坡地问题，如何在坡地上建设高层建筑成为从业人员面对的难题。有鉴于此，文章分析了某坡地高层建筑的场地和结构设计，以期为相关从业人员提供一定的思考和建议。
关键词：高层建筑；坡地；场地；结构；设计要点
0.引言
随着中国城市化进程的不断加深，高层建筑不断兴建，势必面对众多特殊的地形地貌，其中就包括了“坡地”。所谓“坡地”，在《辞海》中有明确的解释“陆地表面高度较大，坡度较陡的隆起地貌”【1】因此，“坡地”是一种介于“高原”和“丘陵”之间的，却又没有开阔平坦的地段的地貌形式。此外，“坡地”不等同于“山地”是需要注意的地方。在本文中，“坡地建筑”仅指代“在坡度大于3%的地方”的建筑.【2】
1.坡地高层建筑特点
相较于其他的高层建筑，坡地高层建筑最大的特点是建筑所在地地势较高，同时，由于建筑在坡地上，地形起伏较大。因此，建筑功能布置极易受到限制，对于建筑的场地和结构的设计有一定的要求。【3】一般来说，坡地高层建筑会采取不分缝结构设计。而在地震标准上，坡地高层建筑属于Ⅱ类场地，因此，为确保结构安全，采用框架一剪力墙现浇混凝土结构体系。此外，由于建筑在坡地之上，当风在建筑物周围流动时，在其外壳上会建立一个压力场，建筑物两侧产生的压力差会产生流量，使其流过孔口，并越过护罩和护墙顶板（槽）之间的自由跨度，引起建筑晃动和噪声，因此，坡地高层建筑需要被高1.6 m的砖石砌成的护墙包围。在其上方，整个护栏的整个边缘都定义了一个0.82 m的敞开窗口，该窗口正好位于一块高4.87 m的带孔金属板的下边缘，该金属板由垂直管支撑。
2.坡地高层建筑场地要点
建筑场地布局问题是将多个预定设施分配给多个预定位置。精心规划的场地布局对于任何建筑项目都至关重要，因为空间是建筑场地最重要的资源之一。此外，它对施工成本和时间有重大影响，特别是在大型项目中，设施之间的旅行可能很耗时。由于可用空间的限制，在临时设施的安装过程中也可能会发生空间问题。该任务通常由项目经理或决策者根据反复试验，经验和直觉来执行。但是，由于在这些决策过程中并未评估所有选项，因此结果可能是布局不正确，这可能会增加运输时间和成本。任何建筑场地布局的可能替代方案都会随着设施数量的增加而成倍增加。【4】
3.工程实例
本次研究以滨江俊园（4-3地块）19栋高层建筑为案例。本案场地为坡地，高差较大，北高南低、西高东低，场地竖向分为3个台地，其中19栋和3-1地块高差27.5米，28栋位置边坡高度16.5米，基础问题比较突出。具体如图1所示：
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图1 场地标高图示
本工程拟建场区地层上部为人工填土，其下为第四系坡积物和岩层，自上而下分为4大层。第①层为人工填土，主要为灰渣、砾石和建筑垃圾；第②层为山前坡积物，风化程度很高，为角砾含土，以坡积的碎石和角砾为主，粒径不等，菱角锋利，层间夹有粉质黏土，土的含量不均；第②层以下为岩层，为侏罗系南大岭组的基性浅成或喷出岩浆岩一玄武岩；第③层为强风化玄武岩，岩体破碎，裂隙很发育，结构大部分被破坏；第④层为中风化玄武岩，裂隙发育，岩体较完整；第⑤层为微风化一完整玄武岩，岩芯完整。
大多数多层建筑物都将筏板基础用作结构元件，以抵抗施加的载荷并安全地转移到土壤中。建筑物的筏形基础可用于土壤剖面5上的第5区，但第1区的土壤剖面1上的筏形尺寸有较大增加。对于建筑物，土壤剖面1、2上的筏形基础和3是所有地震带中唯一满足允许土壤压力的压力。对于30层高的建筑，只有土壤剖面1和2上的筏形基础满足所有区域中的允许土壤压力。所有筏板基础深度范围在0.55 m至2.4 m之间，以满足筏板的剪切和弯曲要求。
在大多数情况下，所有建筑筏式基础所需的钢筋面积均等于ACI规定的最小值。筏板基础沉降小于50 mm（12）是可以接受的。总体，与圆形建筑相比，方形建筑的位移和沉降量更少。另一方面，圆形建筑比管状建筑具有较小的位移和沉降。通过案例研究，提出的模型应用于等面积和不等面积的设施布局，并在其中生成可行的解决方案。在等面积设施布局中，每个预定位置都能够容纳任何设施。另一方面，在不等面积的设施布局中，预定位置的数量应等于或大于设施，以便不会将较大的设施分配给较小的位置。
4.坡地高层建筑结构设计要点
钢筋混凝土高层建筑的结构体系有很多种，抗地震力的结构体系和以前提到的结构体系被认为在公共和私人结构设计中使用较多的结构体系，但在钢筋混凝土高层建筑的设计中，可以采用某种结构体系而不采用另一种结构体系，在钢筋混凝土高层建筑的设计中普遍使用，不论这种结构体系是否达到了设计要求的建筑物的经济成本，如果其中一种结构体系在没有其他结构体系的情况下达到了多层建筑物的经济成本，那么这些建筑物在层数、地基类型等方面是相似或不同的。
从地质条件可以看出，第三、四层是理想的含油层。为了减少岩土开挖量，检查基础沉降差异，a 区采用独立基础，局部采用筏板基础，基础支撑层为3、4层。采用基础埋深1.5 m & gt；地下室底板加固地基，可减少岩石的持续风化。B 区的第一层和第二层设有地基，并位于斜坡台阶的上部。没有完整的地下室，岩石暴露在外。根据勘探钻探资料，b 区采用独立基础，基础支撑层为中风化玄武岩第四层。为了避免地基的风化和腐蚀，应将地基的适当深度提高到2.5 m，并做好排水设计。
山坡上的建筑物都是按照山势建造的，建筑师根据地形地貌和功能布局，必然会造成按照山势建造半地下室，也就是说，至少四面中有一面没有被岩土挡住，这里据说有岩石挡住一侧的斜坡。工程项目 a 区第一层及第二层的东、北两面并无岩石及土壤覆盖，而西、南两面则为山脉及面向斜坡。同样地，b 区一层和二层的东、北两面没有被岩土覆盖，而西、南两面是山脉，因为正面的斜坡。
在本次工程案例中，19栋高边坡问题困扰支护设计和主体设计好久了，由于支护设计没有确定，支护施工无法进行，导致3-1地块12栋无法施工，按照原总图设计，19栋距离27.5米的高边坡最小距离仅10米，边坡稳定对结构影响巨大，27.5米的土质边坡上建百米高层，在整个云南省可参考的工程实例很少，虽说考察过重庆和贵阳类似高边坡项目，但由于两地多为岩质边坡，对本项目参考价值有限。现通过总图调整，27.5米高边坡分为3台后，支护高度均小于10米，高边坡隐患被消除，主体结构设计外部安全隐患被排除。通过调整，消防回车场下增加两层架空层面积，19栋增加3层地下室，2层架空层，增加的可销售面积较多。具体设计变化如图2所示：
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图2 结构设计修改变化示意图
由于基础埋深需要27.5米，为保证地坪至基顶墙体的稳定，结构设计时需要增加5层结构地下室，每层结构地下室层高5米，如果因为地下室层高过高造成墙体厚度太大，还需要增加地下室层数，以降低地下室层高，增加地下室外墙刚度。在本案例中，采用1% 的最小配筋率作为钢筋混凝土高层建筑所有柱的最小配筋率，是高层建筑设计中以最低成本达到最优解的开端，但这并不意味着我们在设计之初就对柱采用大型混凝土，并认为这是最终的部分，因为这样做会增加大量的配筋面积，所以结构设计者应该找到各种结构元素的结构截面，这些结构元素在一定条件下达到混凝土和钢筋的最小使用量。有鉴于此，在由10层组成的钢筋混凝土高层建筑中，最佳解决方案如下：
在15层及20层的钢筋混凝土式高楼大厦中，框架体系的施工成本最高，因此结构体系的顺序按最好和最好的顺序排列如下：15层和20层的钢筋混凝土高层建筑，在混凝土价格较低、钢材价格较高的情况下，分别节约成本17.7% 和21.35%。
5.结论
综上所述，通过分析和设计结果表明，在坡地高层建筑中，筏基可用于所有土壤剖面的地震带低层建筑。它们还可以用于在土壤剖面5上的高度在30米到50米之间的建筑物中，但是尺寸会大大增加。此外，在坡地高层建筑的场地设计上，可以在土壤剖面1至3上建造筏形基础，以在整个地震带中将建筑物的高度设定在50米至70米之间。它们也可以在所有地震带中建筑物高度在70米至120米之间的土壤剖面1和2上建造。在坡地高层建设的结构设计上，研究的所有建筑物均可接受筏式沉降。方形建筑物的屋顶位移较小，沉降则为圆形建筑物。另一方面，圆形建筑的屋顶位移和沉降比管式建筑少。
参考文献：
[1]葛林林.超高层建筑结构剪重比影响因素及抗震性能分析[D].太原理工大学，2018.
[2]齐明，王铭涛，李晓鹏，岳久明.在特殊场地与结构限制条件下超高层建筑临边施工防护技术[J].建筑技术开发，2018，45（02）：75-76.
[3]郝鹏.试析高层住宅建筑结构抗震的优化设计[J].山西建筑，2017，43（35）：28-29.
[4]陈松.地裂场地上带板式转换高层建筑结构的抗震性能分析[D].长安大学，2017.