坡地资源论文（精选7篇）
坡地资源论文 篇1
国土资源部最新数据显示, 我国的有效国土开发空间严重不足。国家土地副总督察甘藏春表示, 未来将有计划、有节奏地推动低丘缓坡地、山地、未利用土地和工矿废弃地的综合开发利用, 缓解我国后备资源不足的问题。
甘藏春说, 努力开拓建设用地新空间是保障我国城镇化、工业化进程中资源持续利用的根本途径。
我国作为一个人多地少、耕地资源稀缺的发展中大国, 适合人类生存和发展的宜居空间只有大约300万平方千米, 适宜进行大规模、高强度工业化城镇化开发的国土面积只有180万平方千米, 有效国土开发空间严重不足既是我国的基本资源国情, 也是我国现代化、城镇化、工业化面临的难题。
国家下一步要研究促进开发利用低丘缓坡地、山地、未利用地和工矿废弃地的鼓励政策, 同时在《土地管理法》修订过程中以法律形式予以确认, 保住平原地区有限的优质耕地。●
来源:《中国经济网》2011-10-08
坡地资源论文 篇2
1 坡地资源现状
明、清时代, 西吉县坡地植被茂密。民国后期开始, 毁林、开荒种地现象突出, 坡地植被破坏严重。农业以粮食生产为主, 且物质能量投入少, 生产技术水平低, 土地用养不当, 广种薄收, 产品单一。自实施西部大开发退耕还林草建设工程以来, 坡地植被虽有较快恢复, 但水土流失未能在大面积区域得到控制, 坡地植被破坏现象依然存在。坡地植被的破坏, 加剧了水土流失;水土流失, 又在不断加剧对坡地植被的破坏, 二者恶性循环, 使坡地资源匮乏, 生活环境恶劣, 农田肥力锐减, 粮油产量低, 农民生活困难。目前, 西吉县境内山大沟深, 沟壑密度为560 m/km2, 植被覆盖率15%, 土壤平均侵蚀模数4 200 t/km2, 有黄土丘陵、土石山地和河谷川台3种地貌类型, 分别占总土地面积的82.3%、12.1%和5.6%。坡地面积28.4万hm2, 占土地总面积的93%。其中, 农、林、牧利用面积分别占坡地面积的47.9%、29.9%和14.8%, 其他坡地面积占7.4%。西吉县坡地资源包括坡耕地, 梁、峁、沟台荒草疏林地以及沟壑等难利用地, 主要由自然环境和农业环境组成。全县人口多, 对坡地资源压力大, 生态系统的自我调节能力差。荒坡地植物群落低矮、单纯, 植被稀少, 生态环境脆弱, 自然再生能力弱。境内矿物资源匮乏, 工业基础薄弱, 为典型的农业县。
由于坡地比例大, 对西吉县的生态环境和生活水平具有相当大的影响。因此, 依据科学技术打破传统的生产方式, 采取多种措施, 全面系统地对坡地资源进行更新改造, 加速坡地资源的开发利用, 关系到西吉县扶贫大业的成败和人民生活水平的提高。
2 坡地更新改造措施
根据西吉县坡耕地比例大、粮食产量和经济收入低等实际特点, 坡地更新改造应以继续调整农、林、牧用地比例, 提高粮食产量, 拓宽创收渠道, 保障人畜饮水, 稳定解决“三料”为前提, 以保护资源、增加植被为突破口, 依靠科学技术和法制手段, 坚持综合规划、统一治理、优化配置、全面发展的原则, 按照山顶造林种草、山腰修田种粮、山脚打坝灌溉的改造模式和“先山头、后山脚;先坡面、后沟道;先支、毛沟, 后干沟”的改造程序, 对全县坡地资源进行更新改造, 使农、林、牧用地比例基本达到“三三制”;并实行产业经营和一系列保障措施, 以达到改山治水、恢复植被、增产增收、提高人民生活水平的目的。
2.1 造林种草
造林种草是建立合理、高效的生态系统的基本要素之一, 是恢复植被、改善生态环境的最佳措施。在西部大开发退耕还林草建设中, 西吉县已取得了一定的成功经验。今后, 要在封育管护现有天然林区和草区的同时, 对现有的未成林人工林地进行补栽补植;坚持“宜林则林, 宜牧则牧”的原则, 实行造林种草前先整地;以乡土树种、草种为主, 采取乔灌结合、林草结合的方法, 继续在不宜耕作的地段造林种草。
2.1.1 林型配置与适宜树种。
选择适宜树种、合理配置林型是造林成活的关键。山顶梁峁干旱寒冷, 风蚀严重, 应选择抗旱、抗寒、耐风蚀、耐土壤瘠薄的柠条等灌木树种为主营造防护林;20°以上坡地及农田地埂以沙棘、紫花苜蓿为主, 营造草灌混交林;沟道、河滩, 坝岸比较潮湿, 以柳树等乔木为主, 营造用材林;村旁、宅旁、路旁以杏树或杨树等乔木为主, 营造经济林或用材林。
2.1.2 整地与造林方法。
整地是造林种草工作的第1步, 必须在造林种草前1~2年进行。地势复杂的陡坡地或农田地埂, 采用小鱼鳞坑整地方式整地;地势较规则的坡地, 采用水平阶、返坡梯田或水平沟等方式整地;河岸河滩以及“四旁”的坡地, 多以圆穴状整地方法为主进行整地。根据立地条件、时间和树种的差异, 合理选用直播造林、植苗造林、扦插造林或截干造林等不同方法进行造林。造林种草后要加强幼林 (草) 抚育管理, 防治病虫兽害, 适时间苗、补植、修枝或刈割牧草。
2.2 机修梯田
自20世纪80年代开始, 西吉县在国家各类扶贫资金的扶持下, 利用推土机车机修梯田, 其比坡耕地增产粮食85%以上。多年的实践证明, 机修梯田是在目前不改变坡地用途的前提下, 唯一能够大面积、快速度、高质量地改土治水、增产增收的有效途径, 是目前保护生态环境、改变立地条件的一项有力措施, 是稳定解决农户吃饭的温饱工程、致富工程[1]。
2.2.1 机修梯田建设范围与标准。
结合山顶、陡坡造林种草, 在6~20°坡耕地沿等高线从上到下连片修筑机修梯田。边机修边拍打地埂, 使梯田田面均宽达到10~13 m, 地埂高出田面20 mm, 梯田总体呈里低外高, 左右水平;按具体地形以斜线或“S”型的形状开通梯田区域道路;及时对梯田深翻松土, 培肥地力, 抢墒播种;根据季节适时营造地埂林 (草) , 加强固埂工程。
2.2.2 机修梯田建设重点步骤。
机修农田建设的涉及面广, 应在机修梯田建设的前1~2年就进行规划, 确定机修区域, 动员农户留足地块, 打乱地界, 统一修建, 逐块验收。同时, 本着“能走水路走水路”的原则, 尽一切可能将距水源较近的6°以下缓坡地和已修建的旱作梯田改造成水浇地, 以提高粮油单产。
2.3 修谷坊和筑坝
沟谷及沟道是水流输送泥沙的通道。一般情况下, 当梁峁以及6°以上坡地得到治理后, 流入下部沟道的水流就会大量减少[2,3], 加之投资量较大, 目前西吉县沟道治理处于滞后状态。沟道治理首先要在支毛沟上游筑谷坊, 中下游修筑淤地坝或主干坝, 然后根据适地适树的原则在这些建筑物上造林种草。
2.3.1 谷坊。
是指在支毛沟修建的高度在5m以下的小淤地坝。谷坊既可拦泥固沟, 又可淤地种植, 起稳定坡脚、防止沟底下切、抬高沟道侵蚀基点、防止沟岸扩张的作用。支毛沟密度大、沟道比降大的丘陵区, 修筑谷坊25~30道/km2, 土石山区和河谷川道区布设谷坊8~10道/km2。
2.3.2 淤地坝。
淤地坝是水土流失沟道中, 以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物。在工程运行前期, 可解决当地工农业生产用水和牲畜饮水困难, 也可发展水产养殖业。运行后期会逐步变成高产稳产田。坝顶又连接沟壑两岸, 可以改善山区交通条件。西吉县黄土土层深厚, 是筑坝的优质材料, 要充分利用这些材料, 采取国家投资、地方配套、农户集资的办法大力修筑淤地坝。
2.3.3 骨干坝。
修筑骨干坝是沟道控制水土流失的又一防线。为了提高拦洪效益, 防治沟壑侵蚀, 充分利用水资源, 解决牲畜饮水困难和灌溉农田, 可在相对大的沟道修建库容较大、坝体较高 (一般为20 m以上, 坝体土方量大于50万m3) 的骨干坝。百年大计, 质量第一。首先在选址时要严勘实测, 既要确定单坝的坝址坝型, 还要考虑坝系建成使用后的运行机理。工程建设期间更要有专人负责, 严格把关, 确保建材足额到位, 确保坝系质量。
2.4 打窖、打井
很早以来, 西吉县就有打窖、打井的习俗。前者是利用降水资源, 后者是利用地下水资源, 二者均为西吉县人畜饮水发挥了至关重要的作用, 今后打窖、打井, 要突破传统的习俗, 在保证“灌口”的前提下, 力争大面积的“灌田”, 实行“灌口”与“灌田”双“灌”齐下, 双向运作。
2.4.1 人畜饮水窖。
人畜饮水窖以人畜饮水为主要目的, 尽量选择在公路、山坡、场院、屋顶等天然积水场附近, 在确保有水集的前提下, 避开大树、陷穴就村庄附近打窖, 一般选用水泥砂浆防渗层结构, 容积40 m3, 用红胶泥压窖底, 用水泥砂打抹窖壁。1眼井可基本解决1家人、1头大家畜1年的饮水需求。降水多的年份, 可利用其灌溉就近田园。应鼓励农户多打水窖。
2.4.2 微灌窖。
微灌窖以灌溉为主要目的。窖址要选择在具有一定积水场面、靠近村庄或靠近农田的地方, 要远离河边, 避开大树、陷穴, 砂砺层, 窖容积一般为60 m3, 蓄水后根据不同作物的要求, 选择点灌、膜下沟灌、土壤深层注射等方法灌溉。
2.4.3 微灌井。
微灌井应选在地下水位较浅、水量较丰富、水质良好、距耕地近、土质良好、易于成井、便于灌溉的地方。成井后井台设置井盖, 预留管道口, 且要配套输水管和单相泵。根据不同作物不同时期对水分的要求, 选择合理的方法适时灌溉。
2.5 发展农业产业化经营
发展农业产业化经营, 旨在以市场为导向, 以科技为手段, 把农产品的生产、加工、销售联成一体, 大幅度提高农业综合经济效益, 以效益增加农民创收, 以创收促进坡地资源更新改造[4]。西吉县发展农业产业化经营, 必须立足实际, 狠抓“种、养、加、销”4个方面。
2.5.1 种。
种植业是西吉县的主导产业, 今后要着力加大基本农田单位面积投资力度, 走高投资、高产出、高收益的种植业生产新路子。同时, 根据干旱少雨、春旱尤为严重、秋粮收成好于夏粮的特点, 在种植业内部“压夏扩秋”。扩大秋粮尤其是马铃薯这一特色作物的种植比例。同时因地制宜地种植名优特稀的经济作物, 如黄花菜、香豆子、中药材以及甘蓝、西芹、胡萝卜等。引进优良品种, 发展高效农业, 搞温棚种植, 力求生产品种多样化。
2.5.2 养。
牲畜对坡地植被的过度啃食, 是西吉县坡地资源屡遭破坏的原因之一。要采取相应措施大力发展舍饲养殖业, 杜绝野外放牧。突破过去“养畜为种田, 养猪为过年, 养鸡、养羊为换盐”的陈旧观念, 发展特色养殖和规模养殖。引进推广适合西吉县养殖的畜禽良种, 普及黄牛冷配、秸秆氨化、獭兔养殖、疫病防治等先进适用技术。利用牲畜粪便建沼气池或作为肥料培肥地力。
2.5.3 加。
“加”就是通过技术手段对农副产品进行合理加工, 增加其附加值。西吉县要充分利用当地农副产品资源, 进行深加工, 尤其要把马铃薯支柱产业精深加工作为重点, 增加科技含量, 延长产业链, 提高附加值;对小麦、玉米, 除做好精粉、饲料加工外, 还可重点开发方便食品、糕点系列产品及其他深加工项目;油料要向亚麻深加工方面发展;蔬菜要向贮新保鲜、烘干袋装方面发展;林产品要以杞柳、柠条枝条为原料, 进行耱、筐等编织;苜蓿可以加工成草粉、草团、草饼等。
2.5.4 销。
种、养、加不仅仅是为了满足自我消费, 更重要的是为了向外销售以取得更大利润。因此, 要把产品流通促销作为农民增收的途径, 完善以马铃薯、甘蓝、西芹产品为主的销售网络;要把丰富的劳力资源作为特殊商品和新型产业, 采取多种渠道加大劳务输出力度。通过各种信息网络向农民提供产品销售信息, 形成“市场牵农户, 农户带基地, 基地促营销, 营销增效益”的产加销一体化、农工贸一条龙的产业链条。
2.6 综合保障措施
多年来, 西吉县坡地资源得不到有力保护, 有其客观原因, 也有其主观原因。人口受教育程度低, 小农意识和自我意识强烈, 法制意识淡薄, 对破坏资源的行为管而不严、打而不力等, 是西吉县坡地资源屡遭破坏的主观原因。因此, 要在更新、改造客观世界也就是坡地本身的同时, 必须更新、改造人的主观世界。
2.6.1 强化组织领导, 培育新型人才。
西吉县区域大, 自然条件差, 实现坡地资源的更新改造, 涉及面广, 是一项具有战略意义的长期工程, 既需要有能吃苦耐劳的干部群众, 更需要有能组织农户、一届接着一届干的领导班子。不但要制定适合工程实施的运行机制, 更要制定适合工程管理的人才机制, 要不断培育、引导、更新懂技术、会管理的人才队伍, 大胆激发这些人的工作热情和开拓斗志, 使他们能更好地带领广大群众进行这项工程的实施与管理。
2.6.2 控制人口, 提高劳动者素质。
西吉县目前的人口密度为155人/km2, 已远远超过联合国粮农组织界定的干旱半干旱地区承载7~22人/km2的标准。该县12岁以上文盲、半文盲人口占全县总人口的比例达30.5%, 比全国高出20多个百分点。因此, 要本着对坡地资源长期负责的理念, 即对子孙后代负责的态度, 抓好计划生育和人口工作。既要控制人口过快增长, 又要对现有人口进行文化、思想和理论道德教育。通过各种教育手段, 树立“少生快富”的理念, 树立“保护坡地资源就是保护生活资源”的理念, 把实现坡地资源的更新改造变为每个公民的良好意愿和自觉行动。
2.6.3 依靠法律, 处理不法行为。
由于坡地资源的更新改造工作涉及西吉县各村各户, 工作开展的初期难免会触及部分农户眼前的一些利益。受传统生产经营方式和自我意识的影响, 在人们的认识还处在落后状态、未达到较高境界的情况下, 势必会有与此项工作相抵触的事情或事件发生。因此, 要依据一些有益于开展这一工作的真实事例, 对广大农户进行宣传教育。必须依据国家《森林法》《草原法》《土地法》等法律法规教育广大农户树立法制观念, 必要时更要采取行之有效的措施, 对禁牧区放牧、偷盗苗木、破坏井坝设施等不法行为通过法律手段严肃处理, 依靠法律保障坡地资源更新改造工作的顺利进行, 依靠法律保护坡地资源效益的发挥。
参考文献
[1]贾敬习.坚定信心迎难而上——广东省河源市国土资源局充分利用低效园地山坡地开发补充耕地[J].中国土地, 2009 (6) :60.
[2]崔平, 宇赟, 肖香云.陕北坡地优化利用目标模式探索[J].商场现代化, 2008 (36) :212.
[3]杨东明.山坡地开发建设中水土流失防治措施的探讨——以同安区凤南农场东岭果场水土流失防治项目为例[J].中国高新技术企业, 2009 (17) :118-119.
坡地资源论文 篇3
小区建设与基地的地形、地貌、地物密切相关, 本规划尽量利用基地自身的高差关系, 同时采用车行步行系统, 在高差较大的地方设置台阶、踏步、小径以缩短行程, 方便出行。因地制宜, 依山就势, 既避免了大的土方工程量, 又使建筑群体之间起伏有致, 形成一种与山体背景相协调的天际轮廓线。竖向设计以甲方提供的地形图为依据, 地块内地势西低东高, 将景观轴线及功能区设置充分结合, 广场结合地势设计台阶, 水体也以依照地势形成流动, 使景观不仅平面多变, 在空问上也更活泼可亲。车道依势设置, 并考虑地下停车场与地势的结合, 避免大量开挖, 减少土方量。
1.1 建筑分台处理
结合地貌特征, 依照坡度差异进行建筑布局, 起到错落有致的效果, 使建筑与山地自然景观相协调。不定基面, 建筑要合理利用地形高差和山位, 并随着地表层层升高呈现阶梯形布局设计。建筑能适应各功能空间划分需要, 形成其与山体形态协调的建筑风格。而山地建筑形体表现形式可分为融入型即注重山地原有环境的维护, 并强调建筑与山体的融合;共构型即建筑与山体共同组合, 塑造附台山地环境的景观;超越型即强调建筑功能分区与山体的有序结合。
1.2 地下车库
规划利用地形, 沿河西大道规划为沿街商业, 在其背侧利用底层空间规划布置为地下车库, 上层作为小区的公共活动空间。
1.3 架空层利用
规划中适当减少建筑接地。使得建筑要尽量保持地表的原有地形和植被, 可有效地保护地貌, 避免较多土方工程建筑内部形成不同标高底面。同时也可以利用架空层作为小区内部的公共活动场所, 扩大小区的绿化空间, 改善整个小区的环境质量。
2 绿化景观组织
本小区规划过程中在满足容积率的要求下力图将建筑密度最小化, 提高小区绿化率, 降低社区的居住密度, 以期达到最舒适的居住环境。规划布局时, 尤其注重空间序列组织, 将小区空间划分为公共、半公共、半私用、私用四级空间。首先, 以小区内的公共干道和集中的绿地或游园为公共空间, 供小区居民共同使用, 其次, 以各组团内的集中绿地为半公共空间, 供组团内居民使用, 便于相互交流、互助, 也是游乐和休息的主要场所:第三, 以住宅楼幢间的院落为半私用空间, 尽量做到让老、幼可就近休憩、健身、游戏:第四, 以住宅的楼层阳台和室外露台为私用空间, 增加室内外空间的渗透和交流。在上述四个空间层次划分的引导下, 组团的布局手法注重居住环境设计, 力争取得有利的朝向和采光通风, 住宅建筑采用台围的“封闭式”与传统的“行列式”相结合, 以多样化的布置方式, 强化群落设计, 将小区内的住宅、道路广场、公建、绿化融合为一个完整的居住环境, 并对其组合形式进行合理有利的变化。小区的各个组团布局灵活, 使住宅群体空间层次分明, 组团空间用途明确, 各具特色, 增强了各组团的可识别性。 (1) 绿轴:小区入口及小区中心景观区东西向设置线形绿化。入口周围的绿化以花坛, 草坪, 阵列椰树及点状分布的景观树为主, 结合绿化为行人提供休息坐椅。轴线上强调与外部环境的联系, 主要轴线连接小区入口与景观中心, 具有强烈的气势和冲击力, 收放有致, 产生奇妙的视党效果, 同时也满足人们不同的使用需求。 (2) 绿心:规划结合地形, 在绿化中轴线上及小区组团内部布置成片绿地, 形成“绿色心脏”。 (3) 缓坡绿化位于入口中轴线的两侧。结合地形蜿蜓而下布置绿地, 形成自然的绿野。 (4) 屋面绿化:沿街商业建筑屋顶种植草皮灌木或者分层绿化, 减低视觉冲击性, 同时增加绿化面积。 (5) 绿地标志区:在小区中心景观处设置小区标志性水景小品, 形成该住宅区的“窗口”, 给来客留下深刻的印象。绿化景观组织组团内部富有特色的庭院设计, 考虑到使用者的主动和被动的休闲消遣活动需求, 同时为居民提供了从上往下看的强有力的视觉效应。结合建筑功能设置不同主题, 根据不同环境配置小品和雕塑, 创造富有情趣的生活。庭院设计以其独特的邻里特色、独特的布局以及建筑特色和行人交通循环规律相呼应。小区内根据不同环境设置各色景观小品和雕塑, 并在儿童和老年活动场地内设置休闲及康乐设施, 以期为小区居民提供富有情趣和健康的生活环境。利用地形, 部分建筑底层架空, 大量提高的小区的活动休闲面积。通往各楼单元门处铺25m彩色水泥步道砖人行道。在各楼间宽敞地带适当插建休闲广场, 地面铺石材或地砖, 并适当安放一部分露天健身器材, 便于居民休闲、健身等。在小区封闭区域内, 除硬化面积和住宅楼底层住户分得的房前花园外, 全部进行绿化, 铺草坪、种花卉、栽花榷木和景观树等。通过各种建筑结构外墙色彩变化、小区亮化、硬化和绿化, 中间穿插一些现代小品休闲广场, 形成高低错落、相映成趣的优美景观, 使居民真正感受到高品位住宅小区的优美环境。
3 住宅建筑造型
小区采用两种不同建筑形式, 沿街建筑风格采取现代风格, 具有时代感, 尤其注重建筑的尺度、体量、以及细部的处理, 色彩搭配上选用同色系搭配。达到丰富而不凌乱的效果。建筑形式采用极具现代感的整体设计手法, 大面积的体块、新颖的开窗方式, 使住宅具有公建的外观形式, 增加了小区的性格特色与标志性。富有特色的阳台、外檐窗作法———檐口采用曲线和直线结合的手法;外檐色彩深色和浅色相搭配, 有秩序、有节奏、有变化的色彩组合, 将人、建筑与环境高度融合, 折射出现代建筑的思想光芒与优雅魅力, 时尚的色彩、简洁的线条将传统居住建筑因窗户、阳台而零碎的外立面整齐划一, 显示出现代建筑简约、时尚的美感;装饰材料采用不同质感的材料———石材、涂料、玻璃相结合, 充满现代感。阳台:阳台采用通透的栏杆, 成为立面上虚的部分, 观景阳台位于南向, 居者可以倚栏眺望, 万分惬意。外檐窗的位置除窗立中口外还采用飘窗的手法, 在角部采用角飘窗, 扩大了观景视野。阳光室采用落地窗, 大面积的玻璃窗形成玻璃之城, 使户内的生活与户外景观全面呼应, 打造会呼吸的建筑。这种设计手法。不仅具有美学意义, 更是源自建筑及生活本身的需要, 主人可以选择增加或者减少阳光进入室内的份量来控制自己的体感温度和舒适指数, 这是建立在科学基础上的高尚生活方式。小区内部住宅设计应用川西民居建筑语言, 通过不同的居住类型及材料、色彩的搭配来表达建筑的可亲性与可识别性。建筑体量通过材料的色彩、质感和肌理的对比, 表达出近人的尺度感和建筑的体积感。露台的有机结合更强调了建筑与绿化的立体感, 立面上材质变化与川西民居特有的细节, 使建筑具有独特的时尚气质。立面设计在比例、尺度设计上注重均衡性, 造型简洁明快, 顶部采用坡屋顶, 既与城市环境和谐又创造空间利用的有力条件。
4 户型分布
户型设计特点。保证朝向和良好通风, 窗户及入口设计与景观环境紧密结合, 保证户户有阳光、窗窗见美景。户型根据不同家庭的需要设置不同大小及组合的房间, 根据小区的人口构成及家庭组成彩态, 合理搭配, 套型设计注重实用性, 考虑住户多方向的要求, 结合当前人们的居住特点, 设计具有时代感的套型, 玄关及储物间的配置使住户的居住生活更加方便。
坡地景观在克服不良条件的基础上, 合理规划利用, 加以良好的景观规划, 可以形成极佳的很有特点的坡地景观风貌。
摘要：中国大部分地区是山地, 有很多知名规划建筑学者指出中国的出路在山地。在西南地区, 大部分城市处于山地丘陵地带。如何在坡地规划建设是具有普遍意义的课题。
关键词：坡地建筑,坡地景观
参考文献
[1]刘克功, 王军.城市景观设计对于非物质文化遗产传承保护的意义[J].大家, 2011 (6)
坡地建筑火灾数值模拟 篇4
关键词：坡地建筑,火灾,数值模拟,坡度,风速,宽高比
坡地建筑发生火灾的特点及规律不同于普通的平原上的建筑, 往往受到山地特有的气候、地形等因素的影响。例如:受山谷风 (如图1所示) 的影响, 白天和夜晚的风向不同, 对火灾的影响也会不同。使用FDS, 设置了15种研究工况, 对山坡上的建筑火灾进行数值模拟计算与分析。
1 模拟场景的设置
为研究各影响因素对山坡上的建筑火灾影响程度, 设置了一个标准场景作为研究的基准, 其他工况均在此标准场景的基础上稍作变化设定而成。为较为真实地模拟现实场景, 标准场景的建立按照实际建筑物、山坡等比例创建。考虑到数值计算结果受边界条件的影响, 研究对象四周留下充足的缓冲区域和边界。标准场景尺寸和建筑物关系按照图2的比例和尺寸进行设置。为了便于分析和讨论, 场景中设置一个山坡面, 一个坡底平面, 一个坡顶平面, 12栋建筑 (分别用大写英文字母标注为A至L) 。
1.1 标准场景设置
标准场景设置为长192 m、宽160 m、高72 m的区域。建筑物间距10m, 建筑物的尺寸为10m×10m×10m。建筑物距坡底的坡底缓冲区长30m, 建筑物距坡顶的坡顶缓冲区长30m, 最外侧建筑物缓冲区域55m。建筑物表面材质使用FDS属性库中的黄松木 (Yellow Pine) 。坡度选用中坡地25%的坡度, 整个山坡水平长度130m, 坡面长度134m, 垂直高度32m, 坡前缓冲区域长30m, 坡底缓冲区域长30m, 坡顶缓冲区长30m, 坡顶平面的缓冲区长32m。
为使场景设置更接近真实环境, 需要对风的属性进行相关设置。FDS中可以使用ATMOSPHERIC参数对风的属性进行设置, 此时FDS能模拟产生典型的大气效果并严格按照风廓线公式产生风, 如式 (1) 所示。
将z0 (大气廓线起源高度) 设置为10m, 同时将p (大气廓线指数) 设置为0.25即1/4分布。选用3m/s沿X轴正向吹入的谷风, 风将依次经过坡前、坡底、山坡面、坡顶、坡顶平台后离开。计算时间为1 800s。为使模拟场景中风场较为稳定, 标准场景设置了一个点火控制逻辑, 在模拟进行到300s时使着火点出现进行燃烧。火源设置在建筑物顶部, 火源尺寸为10m×10m, 火源功率为1 000kW/m2, 为非稳态增长t2火, 设置60s后达到峰值。
1.2 标准场景网格设置
由于计算主要产生在场景中央, 为提高计算效率, 标准场景网格按照内精外粗的划分标准, 对整个模拟区域的网格进行划分。计算区域是最为关注的部位, 因此将精度设置为1m;为了满足建模的需要和平滑坡面阶梯之间的缝隙, 山坡面区域精度设置为2m;空中区域相对而言对精度要求略低, 精度设置为4 m。网格总数量为321 584个。
1.3 标准场景探点设置
标准场景中主要关注建筑表面温度、建筑表面热辐射两个物理量, 因此设置了温度探测器、热流量探测器两种探点。由于场景设置的对称性, 只在建筑一侧位置设置相关探点:建筑表面使用温度探测器, 命名为T;建筑表面用热流量探测器, 命名为RHF;建筑表面探点以建筑物为参照物设置, 按照图3所示的前、右、后、左、顶的顺序依次编号为1~5, 按照建筑物名加探点名加编号的方式命名。例如, 建筑物A顶部的感温探点以A-T05命名, 建筑物F前面的热流量探点以F-RHF01命名。
2 工况的设置
2.1 坡度工况设置
坡度选用我国坡地类型中占较大比例、较适宜建设建筑物的平地、缓坡地、中坡地和陡坡地, 设置4种工况进行计算与分析, 详见表1。
2.2 风工况设置
为研究风对山坡上的建筑火灾影响程度, 选用山坡常见的两种风向:山风和谷风;另外选用三种常见的风速:3、6、9m/s。设置6种工况进行计算与分析, 详见表2 (风设置采用了1/4法则, 参照式 (6) ) 。
2.3 宽高比工况设置
为研究宽高比对山坡上的建筑火灾影响程度, 设建筑高度不变, 选用宽高比1∶1、1∶2和2∶1三种工况进行计算与分析, 详见表3。
2.4 建筑布局工况设置
为研究建筑布局对山坡上的建筑火灾影响程度, 按照建筑对齐分布和交错分布设置两种工况进行计算与分析, 如图4所示。风向为谷风, FDS中风向为X轴正向, 风速为3m/s;工况一为交错分布, 工况二为对齐分布。
3 数值模拟与分析
通过FDS的SmokeView对计算结果进行可视化观察与分析, 同时对各探点数据绘制曲线图, 主要对结果中的温度、速度、热释放速率、建筑表面温度、建筑表面热流量等物理量及对应的矢量图进行对比分析以寻找规律与特点。
3.1 标准工况温度分析
建筑G、F、B、C受火灾影响程度最大, 其中平均温度最高的是G建筑表面的322℃, 而相对最低的C建筑表面平均温度也达到81℃。受火灾影响程度最高的建筑表面依次为建筑G的前部、建筑F的后部、建筑B和C的左侧。对受火灾影响最大的G建筑的前部进行重点分析。
3.2 坡度工况分析
选取坡度工况中Y=80m处的温度切片对4种工况进行分析, 如图5所示。从图5中的等温线可以看出, 随着坡度的增大, 着火建筑F对其下风方向建筑G的危害程度逐渐增大。燃烧产生的火焰和热烟气距离建筑G的前部和顶部越来越近。从建筑G前部的表面升温曲线 (如图6所示) 也可以看出, 随着坡度的增大, 建筑表面温度越来越高, 升温速度越来越快。其中, 25%的坡度和40%的坡度工况中升温曲线较为接近, 40%的坡度工况中温度略高于25%的坡度工况, 其他工况中升温曲线层次较为分明。
3.3 风工况分析
图7为720s时位于模拟场景Y=80m处的温度切片, 可观察到随着风速的增大, 着火建筑F对其坡上建筑G的危害程度逐渐增大。图7中阴影面为焰心高温区域, 黑色虚线为指定的中间对比温度, 黑色实线为指定温度25.5℃的等值面。其中, 工况一的中间对比温度为32℃、工况二的中间对比温度为30℃、工况三的中间对比温度为33℃。可以看出, 等值面随着风速的增大而增大, 燃烧产生的火焰和热烟气距离建筑G表面越来越近, 温度越来越高, 覆盖的范围也越来越大, 对建筑G的危害程度也逐渐增大。
下风方向的建筑在风的作用下受火灾影响的程度较大。不同风速下建筑G的前部表面升温曲线, 如图8所示。由图8可以看出, 建筑G受火灾影响最为显著;随着风速的增大, 建筑表面升温速度逐渐增大, 三组升温曲线层次较为分明。
环境风对避开主风向的建筑起到减缓升温的作用。同风速下建筑B的左侧表面升温曲线, 如图9所示。由图9可以看出, 随着风速的不断加大, 位于着火建筑F右侧的建筑B表面升温速度呈现出减缓趋势。一方面由于环境风带来的冷空气对建筑表面产生冷却效果, 风速越大冷却的越快;另一方面, 随着风速的不断增大, 气流将建筑燃烧产生的热量带走的也越来越多。
3.4 宽高比工况分析
图10为不同宽高比下热释放速率分布图, 可观察到随着宽高比的增大, 着火建筑F对下风方向建筑G和建筑H的危害程度逐渐减小。工况一时建筑G的前部和顶部被建筑F燃烧的火焰覆盖;工况二时建筑F与建筑G之间的安全距离加大, 建筑G受建筑F火灾的影响程度减小;工况三时建筑G与建筑F之间的距离进一步加大, 受火灾影响程度更小。
3.5 建筑布局工况分析
不同建筑布局下B建筑表面温度分布, 如图11所示。由图11可以看出, B建筑受建筑布局变化影响较小, 这是由于建筑布局的改变对B建筑的位置、高度等参数几乎没有影响, 只有环境风在两种布局下流经建筑表面略有不同。对齐分布时升温曲线呈小幅震荡上升, 而交错分布时则较为平滑。
不同建筑布局下G建筑表面温度分布, 如图12所示。与建筑B的升温曲线相比可以看出, 两种建筑布局的变化对其表面升温的影响非常显著, 对齐分布时升温较为迅速, 而当建筑布局改为交错分布时升温速度明显变缓。一方面交错分布时建筑G较对齐分布时位置向右移动了10m, 远离了着火建筑;另一方面, 由于错开的空间使环境风对建筑的冷却作用更加显著。
4 结论与建议
(1) 坡度与火灾危险性呈正相关的关系。若修建在较陡的山坡上则应提高建筑材料耐火等级并适当增大建筑间防火间距。
(2) 风对下风方位的建筑火灾危险性呈正相关的关系, 建议坡地建筑选址时应根据当地风向分布概率, 使建筑位置尽量避开主风向, 降低火灾发生时的危害程度。谷风风向时的火灾危险性大于山风风向时的火灾危险性, 建议救援人员在风向变换时注意加强个人防护和调整救援时机。
(3) 建筑宽高比与火灾危险性呈反相关的关系, 建议坡地建筑防火间距应在各消防设计规范中选用最不利条件设置并适当增大防火间距。
(4) 对齐分布的建筑布局火灾危险性高于交错分布的建筑布局, 建议坡地建筑群采用交错分布的建筑布局。
参考文献
谈坡地、堡坎绿化特色体现 篇5
1 坡地、堡坎绿化的主要功能
1.1 防止土壤冲刷、岩石风化
覆盖于坡地和堡坎之上的植物群落能够缓解雨滴对土壤表面的冲击, 减少雨水对坡地、堡坎的直接侵蚀, 同时栽植植物的土壤间隙较大, 土层疏松, 土壤透水性能较好, 能够有效地减小地表径流, 防止水土流失。特别是山东城镇建设中, 这种坡地较多, 如不加以有效处理, 很容易造成滑坡和泥石流。
1.2 减小地面辐射和反光造成的炫目现象
由于工程措施对地面环境的改变, 大面积的坡地和堡坎多为钢筋砼或者岩石等硬质建构筑物, 在强光的照射下, 吸收太阳能量后容易释放大量的能量造成热辐射, 同时会产生炫目现象, 是人感到炙热的视角疲劳。采用植物绿化覆盖后, 可形成绿色屏障, 能有效减小这种热辐射和反光现象。
1.3 减少坡面声波传递, 降低噪声污染
城市噪音的声波透射到植物叶面上能反射到各个方向, 造成叶面微震而是声能减弱以致消耗, 故坡面上的植物能有效降低噪音, 为人们创造一个相对安静的城市空间。
1.4 吸烟滞尘, 净化空气
裸露的坡地是沙尘源, 很大程度地污染城市环境, 在多风的季节容易导致“黄沙漫天飞”的现象, 而绿色植物能防风故土, 吸烟滞尘。
1.5 美化城市景观
城市中的坡地、堡坎, 多数存在于城市道路两旁、滨河两岸, 是人们视角最容易集中的地方, 如科学、合理绿化能产生美丽的城市立体景观。
2 坡地、堡坎绿化景观设计原则
2.1 立体化、多样化的设计原则
在堡坎绿化景观设计时, 应变平面用地空间为三维空间, 充分体现绿化的立体效果。植物配置做到乔、灌、草三层复合立体式搭配, 同时运用“上垂下攀”的植物配置手法, 结合堡坎地形、文化、小品等, 形成一幅生动活泼、立体多样、丰富多彩的绿色山水画卷。
2.2 适地适树、因地制宜的设计原则
充分结合区域位置、用地环境、养护管理等, 对不同地段的坡地、堡坎景观采取不同的措施和方式, 实现“点、线、面”相结合。堡坎绿化景观设计时, 以景观“点”为亮点, 以“线”为脉络, 以“面”为基础。
2.3 乡土化、生态化的设计原则
坡地、堡坎绿化用地的条件大都比较恶劣, 在树种的选择上, 一定要结合城市地域环境差异以及植物的生物学和生态学特性选择合适的植物。尽量选择生命力强、耐旱、抗污染、耐瘠薄、根系发达、固土能力强、适应性强、绿期长、养护简单的乡土树种, 达到生态护坡、四时有景、形成与周边环境相融合的堡坎景观。
3 坡地、堡坎绿化景观的营造手法
坡地、堡坎绿化与其他城市绿化一样, 都要根据地形、地势特点, 因地制宜, 合理规划布局, 主要有“披垂式”“覆盖式”“自然式”“花台、花坛或阶地式”等。
3.1 披垂式
即选用藤蔓、垂吊植物种植在堡坎顶部边沿, 使其枝叶飘逸下垂, 迎风舞动, 这种绿化形式应用相当广泛, 几乎有堡坎存在的地方, 绿化都少不了这种方式。利用藤蔓、垂吊植物和花灌木在坡面造景, 构成不同色块、图案, 并且不受坡面的大小、高低影响, 都可以选择不同植物达到理想的效果。
3.2 覆盖式
即选用藤蔓植物、草坪及其他地被植物来保护坡地和堡坎。这种绿化形式要求植物有良好的覆盖性, 植物密度较大, 好似给坡地和堡坎披上一层厚厚的绿装。如西南师范大学校园办公楼立体绿化就用爬墙虎, 使整栋楼俨然批了一件绿装, 效果非常壮观。
3.3 自然式
是指各种地被植物或者其他低矮灌木自然生长在溪边、路旁、山丘等坡地的一种绿化形式。在城市中, 特别是在较为休闲的地段, 多以人工的方法来模拟自然生长状况, 使园林植物自然生长, 富有野趣。这种绿化形式体现了“追求自然, 崇尚自然”的观点。无论是我国古典园林中, 还是在现代城市绿化和园林建设中, 也运用都相当普遍。因地制宜地运用这种绿化布置方式, 能有效避免绿化方式的单一, 丰富城市绿地景观。
3.4 花坛、花台或阶地式
是指在坡地或者台阶式堡坎上布置花台、花坛、阶地的一种布置方式。斜面坡度较大时, 施工中结合地形要求处理成台阶, 可有效缓解坡度, 达到安全要求, 同时给植物创造一个良好的生长环境。这种利用工程措施和绿化措施结合的处理方式, 国内外非常普遍。一些标志性建筑物与地面相对高差较大, 如果以斜面的形式来绿化, 则坡度很大对植物生长不利, 另外的绿化形式也比较单一, 故选用台地式进行绿化。
4 坡地和堡坎绿化植物选择及配置
4.1 植物的选择
可用于坡地和堡坎绿化的植物很多, 无论是木本还是草本, 花灌木还是藤蔓植物, 都可作为坡地和堡坎绿化的材料, 因特殊的地理条件限制, 在选择植物材料时一般从以下几个方面考虑。
(1) 选择生长快、适应性强、病虫害少、四季常绿的植物。由于坡地自然环境较差, 植物选择要求抗性强、病虫害少, 成型快、能在较短时间达到理想的绿化效果。
(2) 选择耐修剪、耐瘠薄土壤、深根系植物。坡地土壤瘠薄, 而且保水保肥性较差, 对植物生长不利, 因而在植物选择上, 一般要求耐瘠薄土壤、根系发达能满足原有土壤的植物, 使原有土壤条件能满足植物正常生长。
(3) 选择繁殖容易、管理粗放、抗风、抗污染, 有一定经济价值的植物。
(4) 选择造型优美、枝叶柔软且幽长、花芳香, 有一定观赏价值的植物。
(5) 根据不同的环境条件选择不同的地被植物, 例如全光、半阴、干旱、潮湿、土壤酸碱度等条件。除生态习性外, 在绿化中还应注意其踩性的强弱以及观赏特性。
4.2 植物材料的类型
根据植物材料的形态和应用方式, 可将植物材料分为地被类和灌木类, 乔木类在坡地和堡坎绿化中运用极少。在实际运用中, 这两类植物往往交差布置, 互为补充。
4.2.1 地被类
这类植物是坡地与堡坎绿化中最为常见的材料。在坡地之上, 用藤本植物或地被植物及草皮采用大面积种植的形式, 可达到整体和谐统一的效果;亦可以草皮或者某种地被植物材料为背景, 其他几种植物材料为补充, 搭配使用、互为补充。用于堡坎绿化的地被植物一般是攀缘性藤本类, 其覆盖性能好, 立体景观效果较佳。用于坡地和堡坎绿化植物, 要求满足耐干旱, 最好是深根性植物;还有耐瘠薄土壤;根部连根性强, 能有效制止坡地表层沙土流动;植物要求发芽早, 生长旺盛, 能尽快覆盖地表, 其生物学特性和生态学特性均能满足生长环境的要求。若是攀缘性藤本类植物, 要具有较强的吸附能力, 保证覆盖面的连整性。可运用于坡地绿化的地被植物很多, 如各类草皮、葱兰、韭兰、麦冬草、吉祥草、银边草、刺文竹、金心兰、紫色芽跖草等。攀缘性藤本类植物最常用的有地锦、爬墙虎、常春藤等。
4.2.2 灌木类
坡地和堡坎绿化植物通常选择常绿丛生花灌木, 一般要求枝叶柔软下垂, 以利于丰富的景观层次。此类花灌木首先要适应地理环境, 易于植物生长, 具有常绿、耐旱、根系发达且具有深根性等特性;其次是要有丰富的冠幅和高密度的枝叶;最后从美化的角度, 植物还要有漂亮的花朵、醉人的芳香美丽的果实、迷人的姿态、丰富的色彩、季相的变化等等。观花类如杜鹃、月季、玫瑰、牡丹、棣棠、黄瑞香、木槿、八仙花等;香花类如栀子、茉莉、腊梅、四季桂等, 秋色系如紫叶小檗、紫叶李、红继木、南天竹等;金色系如金叶女贞、金叶丁香、洒金柏、金冠柏等;常绿灌木则更多;双色叶类和斑色也类也不少, 如胡颓子、变叶木、桃叶珊瑚等;下垂或攀缘类如迎春、蔷薇、九重葛、金银花、紫藤等。无论是观花的、品香的、观色的、赏姿的灌木都要根据不同的地理环境条件和功能要求, 科学选择、合理搭配, 最终达到理想的绿化效果。
4.3 坡地和堡坎绿化植物的配置
坡地和堡坎绿化植物配置与其他绿地一样, 首先要满足植物的生态要求, 在配置前综合考虑各种因素, 满足其主要生态条件, 根据坡地和堡坎的特定环境, 选择相宜的绿化植物, 并根据艺术和审美要求, 表现优美和谐的环境。
4.3.1 满足生态要求
坡地和堡坎作为一类特特殊的绿地, 其土质、土壤环境、日照等自然因素都较为特殊, 因而在配置植物时要综合考虑各方面因素。如不同的朝向环境差异就很大, 向阳的一面责日照强而干燥, 背阳的一面则日照若而较湿, 因而在配置植物时不能等同视之。滨河绿化要根据其亲水性, 应选择耐湿、抗风等植物;道路桥梁两旁的绿化, 应选择吸音防噪、抗污染且不影响行人和行车安全的植物。
4.3.2 满足环境的要求
这里所指的环境是坡地和堡坎的周边环境, 满足环境的要求就是要使坡地和堡坎绿化要与周边环境相宜, 如街头绿地、道路绿带、假山绿化都要和周围环境相协调, 在平面构图和植物的搭配上都要起到美化和点景的作用。
4.3.3 满足艺术和审美的要求
坡地与堡坎绿化除了实现其绿化基本功能之外, 更重要的是达到美化的目的。在绿化中通过运用植物的高低错落、色彩的差异、丰富的姿态等, 人为地创造一个优美的环境空间。如在堡坎的顶部边沿栽植迎春、蔷薇等垂吊植物, 既能柔化堡坎, 形成绿色的瀑布, 在开花季节使人赏心悦目。在坡地, 通过运用有色植物, 使绿地有丰富的色彩, 避免了色彩的单调;通过选择不同植物拼植成各式图案, 使绿地内容更加生动;运用植物高低错落, 达到一种立体效果, 客服了构图的呆板。法国著名风景园林大师A.谢梅道尔夫设计的勒阿弗尔海滨, 就在一个坡地上运用几种不同颜色的草本植物, 不仅颜色丰富, 而且过度自然。在一个较大坡地上, 如果用红继木、金叶女贞、杜鹃等低矮灌木, 运用大手笔的手法拼植成自由抽象式图案、色块、色带, 可达到理想的效果;也可拼成其他图案, 可自由的、也可抽象的, 根据环境和具体要求而定。这些灌木可丛植、遍植、带状列植, 也可在坡地上丛植、孤植一些观赏性高的灌木, 丛植的, 要遵循构图规则, 植物搭配要得当, 不可贪多图厚, 否则显得繁琐;孤植的要选择恰当的位置和体量, 否则就画蛇添足。总之, 坡地和堡坎绿化植物的配置要达到理想的艺术效果, 要综合考虑地理条件、自然环境、植物特性、构图规则、审美心理等多方面因素。
5 结语
坡地和堡坎绿化特色体现受自然环境、地理条件、土壤土质、植物特性、功能要求美学规则、审美心理等诸多方面因素影响, 要使坡地、堡坎绿化达到理想的效果, 必须遵循以下原则。
(1) 满足坡地、堡坎绿化的特色功能要求, 即防护功能要求、绿化美化要求、人们的审美需求。
(2) 根据土壤、温度、光照以及植物本身特性等科学合理地选择植物, 是体现坡地、堡坎绿化特色特性的前提。
(3) 根据植物的特性、遵循美学规则和审美要求选择科学、合理的配置方式, 是体现坡地、堡坎绿化特色的关键。
参考文献
[1]陈有民.园林树木学[M], 中国林业出版社, 1990.
[2]城市园林绿地规划[M].中国建工出版社.
[3]赵世伟, 张佐双.园林植物景观设计与营造[M].中国城市出版社.
[4]中国园林.2001 (1～2) .
坡地建筑的结构设计实例 篇6
中国人民解放军第二附属医院新建门诊医技病房综合楼位于北京市百旺山，场区地位于百旺山东侧山坡，地势较高，地形起伏较大。工程建筑面积2.5×104m2。按建筑功能划分为A区和B区，A区地下1层，地上4层；B区地上6层。工程依山而建，A区3层、4层和屋面分别与B区首层、2层、3层相连。图1为建筑效果图。由于受建筑功能布置的限制，本工程A区和B区采取不分缝结构设计。
2 地基处理及基础设计
2.1 地质水文条件
本工程拟建建筑场地地势较为陡峭，位于山坡中部，可能存在山体稳定性的安全问题；工程建设需开挖部分山体，也存在山体稳定性的安全问题。根据国务院《地质灾害防治条例》的有关规定和《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）[1]的规定，应对场地的山体稳定性进行专门的勘察和评价，对山体开挖、工程施工及工程竣工后场地可能发生地质灾害进行评价。根据地质灾害的评估结果，拟建场地所处区域范围内无影响场地稳定性的不良地质作用，适宜作为建筑场地；但场地位于山前地带，地质条件复杂，围岩护坡高度超过20m，在暴雨等极端天气条件下可能存在滑坡和泥石流等地质灾害隐患。
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，砾径不等，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—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-完整玄武岩，岩芯完整。各层岩土地基承载力见表1。
勘察范围内未发现地下水，在进行建筑物基础设计和施工时可不考虑地下水影响。
2.2 基础设计
从以上地质条件可以看出，第 (3) 层和第 (4) 层都是理想的持力层。A区地下1层3.9m高，为全地下室，基底标高处即为第 (3) 层和第 (4) 层，为减少岩土开挖量，同时复核基础沉降差，A区采用独立基础，基础持力层为第 (3) 层和第 (4) 层。取基础埋深1.5m，地下室底板设建筑配筋地面，可减少岩石继续风化。
B区首层和2层均设有基础，且处于坡体台阶上部，没有全地下室，岩体外露。根据勘察钻孔资料，B区采用独立基础，基础持力层选定为第 (4) 层中风化玄武岩。为避免地基风化和溶蚀，适当加深基础埋深，取2.5m，同时做好地面排水设计。
B区与A区交接处，存在9m高的岩石坡体。岩体以上的B区基础的荷载可能对岩体产生不利影响。设计时采取以下主要措施保证坡体以上岩体和建筑物的稳定：当B区基础底部岩石裂隙面的倾斜角度和倾斜方向背向A区时，岩体稳定受影响较小，但由于基坑开挖对岩层的连续性和整体性可能破坏[2]，仍有整体失稳的可能，为增强B区基础的整体性和稳定性，独立基础之间设置基础拉梁，并设置200mm厚的构造底板，加深与A区相邻的基础的埋深，使基底应力扩散范围内无岩体临空面[3]。当B区基础底部岩石裂隙面的倾斜角度和倾斜方向朝向A区时，除采取上述措施外，应对岩体进行处理，采用挡土墙和预应力锚杆的永久性支护方案，既可以保证岩体和上部结构的稳定，又可以保护岩体减少风化侵蚀。
3 多个嵌固层的处理
由于受建筑功能布置的限制，本工程A区和B区采取不分缝结构设计，A区和B区同为一个计算单元。A区地下1层全部埋于地下，嵌固于首层，绝对标高63.400m;B区没有全部埋于地下的楼层，嵌固于基础，而B区基础依地势分别位于B区首层和2层，绝对标高分别为76.300m, 80.700m。可见，本工程有3个嵌固楼层，而每个嵌固楼层仅对局部抗侧力构件进行了6个自由度的约束。
计算简化模型如图2所示。在A区地下1层设置全地下室，在B区首层和2层设有基础的柱底、剪力墙底施加支座固接约束。针对多个嵌固层，计算中采用与实际相符的计算模型，为验证程序和模型的可靠性，同时采用PKPM和ETABS计算。
从概念上把握结构的整体抗震性能，应该加强A区和B区的整体性，充分利用B区两层局部嵌固对整体结构的有利影响：A区3层和B区首层、A区4层和B区2层均采用框架梁+厚板的楼盖体系，并双向双层配筋，配筋率不小于0.2%，增强楼板整体性和传递地震力的能力。
对A区结构而言，上下端均被嵌固，重点应该防止中部扭转作用，故设计时在A区远离B区部分加设剪力墙，以增加其抗扭转的能力。
对B区结构而言，主要针对底部3层，由于A区结构对其的拖累作用，使得B区底部承受较大的地震剪力，设计时采用加设剪力墙、加大基础埋深、原槽开挖基坑、加设基础拉梁和构造底板的方法予以增强，同时控制底部3层的扭转位移比。
以上概念和模型计算结果基本吻合。图3为各层质心振动简图，可以看出，底部几层位移较小，说明B区底部的嵌固对于整个结构的有利影响较大；只有高振型底部几层的位移稍大，这主要是结构扭转位移导致的。
4 依山半地下室的设计
坡地建筑均依山而建，建筑师根据地势进行楼层和功能布置，势必造成依山半地下室，即4面中至少有1面没有被岩土遮挡（这里称有岩土遮挡的一面为迎坡面）。本工程A区首层、2层的东侧和北侧没有被岩土遮挡，而西侧和南侧为山体，为迎坡面；同样，B区首层、2层的东侧和北侧没有被岩土遮挡，而西侧和南侧为山体，为迎坡面。按照通常做法，在迎坡面设置钢筋混凝土外墙作为挡土墙，但是这样带来两个问题：第一，由于设置的钢筋混凝土外墙对于整个建筑不对称布置，加上外墙刚度极大，所以造成结构刚心与质心偏离较大，结构扭转严重；第二，由于钢筋混凝土外墙与岩体直接接触，岩体振动直接传给结构，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。基于以上分析，本工程采取护坡与结构主体完全分离的设计方法，如图4，避免了以上问题的发生。
5 上部结构的设计
5.1 结构选型
本工程位于8度区，地震基本加速度值0.2g，Ⅱ类场地；属于重点设防类（乙类）建筑。为确保结构安全，设置两道防线，本工程采用框架-剪力墙现浇混凝土结构体系。
5.2 计算结果的分析
由于本工程形体复杂，为验证计算程序和模型的可靠性和准确性，本工程同时采用PKPM和ETABS计算，并对计算结果进行比较分析。以下是两个程序的主要计算结果对比：
分析总结上表中数据，可得：ETABS计算结果与SATWE计算结果吻合较好，说明建立的计算模型以及计算结果是可靠的。
注：结构总质量为活载折减后的结果，层间位移角层号为计算层号
6 结语
1）坡地建筑基础设计前应对场地稳定性进行评估，对不稳定的场地应采取措施保证坡体以上岩体和建筑物的稳定；虽然场地无滑坡和泥石流危险，由于基坑开挖对岩层的连续性和整体性可能被破坏，仍有整体失稳的可能，仍应采取必要的措施，加强上部建筑和岩体的整体性和稳定性。
2）坡地建筑由于建筑功能原因确实不能分缝设计时，除出现高低脚的多个嵌固层，应从概念上把握结构的整体安全性，并应对程序的计算结果进行必要的校核。
3）按普通地下室设计依山地下室会导致结构刚心和质心严重偏离，造成结构扭转严重，同时会使地震力直接传递房屋中部，应采取“营造平地环境”的做法，使结构与坡地岩体分离。
4）复杂坡地建筑结构采用多个程序进行计算，对于验证计算程序和模型的准确性和可靠性是必要的。
摘要：以中国人民解放军第二附属医院新建门诊医技病房综合楼为例, 分析了坡地建筑结构的特点, 如结构和地基的稳定性、多个嵌固层、依山地下室等, 并提出了相应的处理办法。
关键词：坡地建筑,岩体稳定性,嵌固层,依山半地下室
参考文献
【1】GB50021-2001岩土工程勘察规范[S].
【2】郑毅敏, 等.山坡地区建筑的基础设计[J].结构工程师, 2004, l24 (3) :24-28.
坡地建筑的结构设计分析 篇7
在山坡上建造多层建筑, 将山坡修整为若干连续台地, 在各台地上建造房屋。这是缓解用地紧张、塑造良好建筑环境的有益尝试。但场地地貌及地质条件往往很复杂, 其建筑及结构设计具有特殊性, 虽有利于设计出独特风格的建筑作品, 但也容易因结构设计不当而造成安全隐患。本文结合具体的工程实例, 对坡地建筑的基础选型、挡土墙设计及上部结构设计进行探讨。
1 工程概况
本工程位于晋江市紫帽镇塘头村, 国道324线北侧, 离泉州市区6km。在建筑空间的排列上打破了传统并列排布的空间秩序, 所有建筑随着坡度从低至高的走势, 项目基础的最低点与最高点的绝对标高相差40m左右, 规划设计中充分尊重原生地貌, 总建筑面积约3万m2, 拟建80座别墅, 上部3层, 下设一层或半层地下室, 采用现浇钢筋混凝土框架结构。抗震设防烈度为7度 (0.15g) , 场地类别为Ⅱ类, 框架抗震等级为三级, 基础采用柱下独立基础与人工挖孔墩相结合的形式。建筑单体的剖面图1。
2 工程地质概况
本工程建设场地的特点: (1) 地表崎岖不平, 基岩此起彼伏, 高差悬殊, 地基持力层厚薄不均; (2) 土层性质复杂多变, 在场地范围内, 从平面分布到竖向空间都可能碰到性质不同的土层; (3) 挖方填方都比较大, 填土层尚未完全固结, 填土质量和边坡稳定问题比较突出; (4) 同一建筑物处于天然 (挖方区岩石) 和人工 (填土) 两种地基上。
场地土层分布自上而下依次为: (1) 素填土, 分布于表层, 厚度为0.3～2.1m; (2) 砂质粘土, 分布在场地坡麓处及部分山坡地带, 平均厚度1.5m; (3) 残积土, 硬塑～坚硬为主, 分布于场地大部分地段, 平均厚度5m, 适合作为天然地基的持力层, fak=250kPa; (4) 全风化花岗岩, 该层层位分布稳定, 属于低压缩性土层, fak=330kPa; (5) 强风化花岗岩, 强度较高, 场地该层的埋深中等～较浅, 适宜作为建筑的浅基或墩基持力层, fak=450kPa; (6) 中风化花岗岩, 岩石强度高, 属于硬质岩, 是良好的天然地基和墩基持力层。
3 基础设计
根据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 要求, 坡地建筑基础设计应满足以下几点: (1) 满足上部建筑的承载能力要求; (2) 满足上部建筑的沉降变形要求; (3) 满足建筑整体稳定性要求。
当持力层埋藏较浅且分布均匀时, 首先考虑的是天然浅基础, 上部结构传至基础的荷载较小时, 天然浅基础是一种经济合理的基础形式, 开挖深度小, 工程造价低。
当持力层埋藏相对较深, 分布起伏变化, 上部结构传至基础的荷载较大时, 浅基础承载力已不能满足要求, 此时可采用人工挖孔墩基础, 成孔简单, 成墩质量好, 造价低, 即能提供足够的承载力又有良好的经济性。
当基岩埋藏很深时, 人工开挖需穿越较厚的岩土层, 施工难度较大, 建议采用冲孔灌注桩、可适应较深的持力层, 但工程造价相对较高。
为了防止不均匀沉降, 《建筑抗震设计规范》 (2010年版) 第3.3.4条规定: (1) 同一结构单元基础不宜设置在性质截然不同的地基上; (2) 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基。然而在山坡地区, 当基岩面起伏较大时, 不可避免选择多种土层作为其持力层, 常常会出现一栋楼基础大部分落在土层上, 而另外一小部分落在岩石层上, 这样土层上的基础沉降较大, 而基岩上的基础沉降很小, 造成不均匀沉降, 严重的会导致建筑结构的破坏。针对这种情况, 可采取以下两种解决办法: (1) 可在基础与岩石接触区域采用褥垫层进行处理, 褥垫可采用炉渣、中砂、粗砂等材料, 厚度宜取300～500mm, 使基础在此有一定沉降量以均匀土层与岩层之间的沉降差。 (2) 采用墩基础和浅基础结合的形式, 持力层均在基岩上。如果基岩表面倾斜度较大时, 若基础直接落在倾斜岩面上, 容易产生滑移, 建筑物不稳定。可考虑在基础下布设岩石锚杆, 以解决基础滑移问题, 锚杆应满足抗拔承载力要求, 相邻柱的基础高差应小于两基础的水平距离, 即按扩散角45°控制。
4 挡土墙设计
坡地建筑中, 设计好挡土墙的意义重大, 挡土墙是影响到上部结构设计的关键。挡土墙的设计及施工中都应遵循安全、经济、合理的原则, 从实际场地出发, 结合地形地质条件及使用要求, 因地制宜, 以取得最好的社会效益。
山区地形地质条件千变万化, 每个工程都有其特殊性。工程设计时根据实际情况, 因地制宜, 力求达到挡土墙建筑物的完美组合。通常坡地建筑挡土墙设计做法有两种:
(1) 考虑挡土墙与主体结构分开。该做法受力明确, 并有利于室内防水及防潮, 但挡土墙单独设置会增加岩石的开挖量, 延长工期并增加工程造价, 而且挡土墙与主体结构分开施工会使施工周期加长, 同时由于挡土墙单独设置建筑使用空间变小, 不符合业主要求。
(2) 结合主体结构布置挡土墙。该做法将挡土墙与相应部位主体结构联合设计, 底板、顶板及挡土墙等组成合理的空间结构, 可避免方案 (1) 的缺点。挡土墙要有足够刚度, 使墙身在土压力作用下不发生移动或转动。
挡土墙设计应满足以下要求:
(1) 挡土墙强度计算。在静止土压力及水压力作用下, 挡土墙计算模型按1m板带宽度, 上端简支、下端固定的单向板进行计算, 土压力按静止土压力取值, K取0.5。
(2) 结构刚度要求。通过在框架柱位置设置钢筋混凝土扶壁柱和增大地下室顶底板厚度的办法来加大挡土墙的刚度。在挡土墙高度范围内框架柱截面高度取挡土墙厚的两倍。
(3) 抗滑移及抗倾覆验算。挡土墙在覆土、墙身自重、上部结构自重、及土压力、水压力共同作用下, 其稳定性应满足规范要求。在墙身设计中, 通过适当增加墙趾外挑尺寸, 利用其上土自重增加挡土墙的抗滑移摩阻力及抗倾覆力矩, 同时缓解墙背土压力及稳定土壤性质。由于挡土墙内侧为地下室, 不能直接设置泄水孔, 因此在挡土墙背面底部及中部设置排水盲沟, 沿挡土墙顺坡导入地下室外侧边沟。
经过综合的分析比较, 本工程最终选择按方案2设计挡土墙。
5 上部结构设计
汶川地震的震害表明, 山区建筑破坏严重, 其结构形式具有先天的不规则性, 需增强其抗震性能。其主要震害表现为: (1) 由于架空层太高形成柔弱底层而使结构严重破坏; (2) 采用长短柱将坡地架空, 短柱易发生剪切破坏; (3) 错层处楼梯柱、楼梯板破坏严重; (4) 陡坎边缘地带建筑物震害较重等。
《建筑抗震设计规范》 (2010年版) 强制性条文4.1.8条规定:当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时, 除保证其在地震作用下的稳定性外, 尚应估计不利地段对设计地震参数可能产生的放大作用, 其地震影响系数最大值应乘以增大系数, 其值可根据不利地段的具体情况确定, 在1.1～1.6范围内采用。本工程地震力放大系数按1.2取值。
由于挡土墙与主体结构是整体设计的, 主体计算时应考虑侧向土压力的影响, 根据理正软件取1m板带宽度挡土墙按上端简支下端固定模型计算出上端的支座反力, 再乘以框架柱的水平受荷宽度, 得出集中力, 以节点水平荷载的形式输入框架柱顶节点上, 参与结构整体的计算分析。
结构设计除满足承载能力极限状态外, 还需满足正常使用极限状态。对建筑物可能产生危害的因素, 除在重力荷载、竖向荷载作用下地基不均匀沉降引起建筑开裂、倾斜等外, 在水平荷载 (风荷载、地震作用等) 作用下也会产生局部失稳、滑坡等破坏。综合考虑这些不利因素, 在进行上部建筑结构设计时应采取以下措施:
(1) 选择建筑场地时应尽量避开不稳定的边坡, 结构的抗震性能需严格的构造措施和施工质量给予保证。
(2) 由于山地建筑竖向刚度不规则, 扭转效应明显, 设计时底部应加强, 从概念设计上重视并采取必要的抗震措施, 避免出现短柱和上刚下柔的情况。
(3) 设置防震缝。在建筑高差变化较大处设置防震缝, 在底层连廊与主体结构间设置防震缝, 均可有效地减少地震作用、温度变形、不均匀沉降等造成的不利影响。
(4) 加强上部与基础的协调。采用墩基础的形式可减少建筑不均匀沉降的程度, 在建筑底层人工挖孔墩的承台间设连系梁, 将各墩、柱相互牵制连为一个整体而共同工作, 可有效传递水平力, 避免因个别墩失稳或失效而引起建筑整体破坏。
(5) 变形观测。加强监测地基在建筑施工过程的不同阶段因加载的变化引起地基的变形 (沉降、滑移) 情况, 检查边坡的稳定性, 以便及时发现隐患, 采取必要的处理措施。
6 结语
山坡地形情况非常复杂, 怎样做好基础及上部结构的设计, 选择合理的施工方案, 尤其是控制建筑物的沉降量符合规范要求, 沉降均匀, 以确保工程质量、结构安全、节省工程造价, 是建筑工程技术人员面临着的一个长期艰巨的课题。笔者在工程实践中作了一些工作总结, 实际处理方法还得因地制宜, 不能一概而论。何况当今技术、方法日新月异, 只有用心加以研究, 总结经验, 才能在面对各种问题时取得最佳方案。
摘要：针对坡地建筑设计难度大、基础处理困难等具体情况, 本文以工程实例对场地的稳定性及挡土墙的设计和基础设计过程中的不良地质问题, 提出相应的解决方案。并在上部结构设计过程中, 为提高结构的整体性, 防止不均匀沉降造成的破坏, 提出场地、地基、基础与上部结构协调设计方法, 形成稳定的空间结构体系。
关键词：坡地建筑,挡土墙,基础设计,结构设计
参考文献
[1]GB50007-2002建筑地基基础设计规范
[2]郑毅敏, 卢宇航, 胡宇滨, 沈伟宇, 赵昕.山坡地区建筑的基础设计[J].结构工程师