劉穎

（無錫太湖學(xué)院 江蘇無錫 214064）

邊坡變形作用下坡地建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為

劉穎

（無錫太湖學(xué)院 江蘇無錫 214064）

在山地結(jié)構(gòu)的建立過程中，不等高接地是一種常見的結(jié)構(gòu)模式，邊坡變形導(dǎo)致不等高接地的建筑位置會出現(xiàn)不同種類的變形。因此，在現(xiàn)階段技術(shù)設(shè)計的過程中，應(yīng)該充分考慮到建筑過程中土地的力學(xué)問題，從而優(yōu)化基本的設(shè)計。

邊坡變形；坡地建筑；結(jié)構(gòu)力學(xué)

對于山地城鎮(zhèn)而言，在整個建筑的過程中經(jīng)常會遇到錯落有致的山體形式。因此，在山地建筑的過程中就會經(jīng)常采用常規(guī)性的建筑模式。如果在山地結(jié)構(gòu)建立的過程中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的地震性災(zāi)害，沒有根據(jù)力學(xué)中的相關(guān)問題進(jìn)行建立，就會使整個地區(qū)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞。所以，在對力學(xué)行為進(jìn)行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，邊坡如果發(fā)生微小的變化，坡地中的建筑結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生較大的內(nèi)動力，從而使整個力學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此，在現(xiàn)階段坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，可以根據(jù)設(shè)計方法、設(shè)計結(jié)構(gòu)等方面，對邊坡形變的問題進(jìn)行充分的思考，從而為后續(xù)的問題研究提供充分性的保證。

1 簡化模型的建立分析

1.1 簡化模式設(shè)計過程中的相關(guān)計算

在研究邊坡形變的不等高結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的過程中，整個模型的建筑會受到力學(xué)的影響，在設(shè)計的過程中應(yīng)該改將不等高的接地坡中的相關(guān)建筑演化設(shè)計的結(jié)構(gòu)，設(shè)置為單層單跨的不等高的柱框架結(jié)構(gòu)。與此同時，應(yīng)該注意邊坡形變會在整個結(jié)構(gòu)的橫向以及豎向發(fā)生一定的形變現(xiàn)象，而在這個種現(xiàn)象發(fā)生的過程中豎向的形變會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于橫向力的變化，因此，在設(shè)計的過程中往往會忽視框架基礎(chǔ)處的豎向形變變化，只是充分的考慮到橫向所發(fā)生的變化，將這種力作用在接地柱的底部。因此，根據(jù)圖1（a）中的現(xiàn)象分析，就可以充分展現(xiàn)不等高接地坡結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的相關(guān)模型。

所以，我們在問題分析的過程中，可以將上接地柱底端的水平位移差設(shè)置為為Δx，其中的框架梁A與B端的轉(zhuǎn)角分別設(shè)置為為θA、θB，然后在將結(jié)構(gòu)中的平動位移設(shè)置為Δ，如圖1（b）圖像的顯示，通過對力學(xué)理論的分析，可以得到以下結(jié)論，如下式所示。所以，根據(jù)相關(guān)的公式就可以充分的得出整個建筑過程中所涉及到的彎矩力以及剪力。

圖1 邊坡變形下坡地建筑結(jié)構(gòu)的簡化分析模型

因此，通過對相關(guān)問題的問題可以發(fā)現(xiàn)，在整個坡地結(jié)構(gòu)的建筑過程中，如果坡地中的水平位移差之間的距離只有1mm，在整個坡地建筑的過程中，其結(jié)構(gòu)也會發(fā)生較大的內(nèi)力變化，在結(jié)構(gòu)中兩個柱底以及與長柱相連的梁，都會產(chǎn)生較大的彎矩，而在框架梁的中間也會產(chǎn)生相對較大的軸力。但是，在現(xiàn)階段坡地的設(shè)計過程中，相關(guān)的設(shè)計人員并沒有充分的考慮到設(shè)計過程中存在的內(nèi)力問題，因此，在整個施工的過程中會產(chǎn)生一些不利的因素。

1.2 設(shè)計過程中梁跨對整個結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響

通過對簡化結(jié)構(gòu)模型的分析，可以發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計的過程中，如果不改變其他參數(shù)，只是將橋梁的跨度進(jìn)行相關(guān)的改變，就會發(fā)現(xiàn)，在數(shù)值改變的過程中隨著梁跨度的增加，其中梁的線剛度就會隨之減小，也就是說，如果在設(shè)計的過程中將整個梁跨度的距離增加，就會在一定程度上大大降低整個設(shè)計過程中的內(nèi)力問題。與此同時，在梁跨度增加的過程中，梁與柱之間的彎矩也就隨之減小，從而導(dǎo)致剪力逐漸縮小，其中的水平位移在整個結(jié)構(gòu)中也會出現(xiàn)內(nèi)力減小的現(xiàn)象。

1.3 邊坡頂?shù)闹邔υO(shè)計結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響

與梁跨度的問題分析相似，在整個設(shè)計的過程中，若保持其他參數(shù)的不改變，知識改變整個建筑中的柱高，其中變化的范圍設(shè)置在0.5～6m之間，就會發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)測算的過程中，整個柱的線剛度會逐漸減小，從而減小了內(nèi)力的承受能力，與此同時，在問題分析的過程中，隨著邊坡頂柱的增高，結(jié)構(gòu)中的彎矩以及建立也會隨之減小，從而導(dǎo)致設(shè)計過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力減小。

2 算例的設(shè)計與相關(guān)問題的分析

2.1 算例設(shè)計問題的研究

在邊坡問題的設(shè)計過程中，為了充分考慮到邊坡變形差會對不等高接地結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生一定的影響，因此，要設(shè)計不等高結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)問題分析。在數(shù)據(jù)分析的過程中將結(jié)構(gòu)的總層數(shù)設(shè)置為11層，而邊坡頂柱中的結(jié)構(gòu)層設(shè)置為8，其中結(jié)構(gòu)中的中跨度為4，邊坡的柱列是3，在整個結(jié)構(gòu)層的設(shè)置過程中，總的跨度層可以設(shè)置為3m，其中的跨度為6m，因此，就可以準(zhǔn)確的計算出彈模的數(shù)值為3.0×1010N/m。在平坡結(jié)構(gòu)發(fā)生形變的過程中，會導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的水平位移差出現(xiàn)不確定性的變化，很難確定出相關(guān)數(shù)據(jù)的大小。

2.2 內(nèi)力問題的分析

通過對邊坡結(jié)構(gòu)的問題設(shè)計：①在整體上可以發(fā)現(xiàn)，邊坡的形變在不等高結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中其內(nèi)力會發(fā)生一定的變化，內(nèi)力主要產(chǎn)生在接地的第二層以及其位置以下的更層面，而對上接地層中的相關(guān)數(shù)據(jù)影響也就最大，以下的層級也會產(chǎn)生一定的內(nèi)力，但是相對第一層而言，相對較小。因此，對于相關(guān)的設(shè)計人員而言，在整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中應(yīng)該對地第二層及以下的相關(guān)區(qū)域的受力問題得到充分的重視，他們是發(fā)生形變最主要的區(qū)域。②從設(shè)計過程中內(nèi)力方面進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，在建筑過程中軸力消耗力相對較大的位置時接地一層以及二層中的梁，而且，對于掉層部分的邊側(cè)柱也會出現(xiàn)相對較大的軸力，而軸力最大的部位是與水平的梁柱相連接的。對于剪力而言，其中較大的位置是上接地第一層與第二層中的柱，而發(fā)生水平位移的剪力也相對較大。邊坡的頂在靠近邊坡的邊緣時，會在一定程度上發(fā)生水平位移，從而在整個結(jié)果中產(chǎn)生不同的力，但是相關(guān)力在產(chǎn)生的過程中會出現(xiàn)內(nèi)力分布不均勻的現(xiàn)象，其主要的原因就是在設(shè)計的過程中，特定的點(diǎn)在一定程度上發(fā)生了形變，導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)中的柱出現(xiàn)差異性的變化，由于各個部位在設(shè)計的過程中承受力的程度有所差異，就會在一定程度上產(chǎn)生不同形式的力。而在邊坡頂柱底發(fā)生水平位移的過程中，可以根據(jù)桿件產(chǎn)生內(nèi)力的差異性，將相關(guān)的設(shè)計加以區(qū)別，特別是對于位置相對較為特殊的柱位置，其中內(nèi)力的產(chǎn)生主要是剪力以及彎矩的出現(xiàn)，而軸所產(chǎn)生的向心力相對較小，要根據(jù)第一層以及第二層中的受力現(xiàn)象，進(jìn)行問題的分析。因此，在現(xiàn)階段邊坡問題的設(shè)計過程中，應(yīng)該充分考慮到不同的問題，從而優(yōu)化相關(guān)的設(shè)計。

3 結(jié)束語

總而言之，在邊坡問題的設(shè)計過程中，應(yīng)該充分提高技術(shù)人員的專業(yè)水平，不同的地區(qū)所形成的原因大不相同，因此，對于相關(guān)的設(shè)計人員而言，在邊坡變形作用下坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，一定要充分的考慮到力學(xué)中的相關(guān)問題，同時將基本的技術(shù)形式進(jìn)行優(yōu)化，提高基本的設(shè)計理念，減少設(shè)計過程中內(nèi)力的出現(xiàn)。而在現(xiàn)階段邊坡變形作用下坡地建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，很多設(shè)計人員沒有充分考慮到數(shù)據(jù)變化會給其他項目建立所帶來的影響，因此，要及時改變這種現(xiàn)狀，從而為我國建筑事業(yè)的發(fā)展提供充分的保障。

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TU311

：A

：1673-0038（2015）05-0097-02

2015-1-16

劉穎（1980-），講師、工程師，碩士研究生，主要從事土木工程教學(xué)工作。