場地設計

sitedesign土石方計算：■土石方工程是場地設計中比較重要的一環，尤其在需要大平坦場地的建筑中。■計算填挖土方量時，由于地形的變化情況比較復雜，要得到精確的計算很困難，因而把場地地形根據計算需要假設其為一定的幾何形狀，采用具有一定精度和與實際情況近似的方法進行計算。■一般計算填挖土方量主要有網格法、垂直截面法、等高線水平截面法等。

網格法：■網格法是工程土方量計算中應用最為普遍的一種方法；■在進行土方量計算之前，將由等高線表達的平面圖上把場地劃分成方格網；■每個方格的邊長根據計算精度要求的不同長短也不同。■估算程度時或場地面積大時或場地地形不太復雜時20或40米網格；■需要比較準確程度時或場地面積較小時或場地地形比較復雜時，可以采取5m或10m的方格邊長。

■網格法是以原地面和設計地面兩者疊和的平面作為基礎進行表達的。方格網中邊線的交點為角點，一個方格有4個角點。■在每個角點進行原地面高度和設計地面高度的表達。■施工高度■填挖表示■零線

■網格法是以原地面和設計地面兩者疊和的平面作為基礎進行表達的。方格網中邊線的交點為角點，一個方格有4個角點。■在每個角點進行原地面高度和設計地面高度的表達。■施工高度■填挖表示■零線■網格法是以原地面和設計地面兩者疊和的平面作為基礎進行表達的。方格網中邊線的交點為角點，一個方格有4個角點。■在每個角點進行原地面高度和設計地面高度的表達。■施工高度■填挖表示■零線■

內插法：通過已知點得到在它們之間的其他點的情況。已知A點B點，取得在此兩點直線之間的C點情況的內插法公式：

y/△h=x/△Ly-C點到參照點A點（或B點）的垂直距離；x-C點到參照點A點（或B點）的水平距離；△h—A點和B點的垂直高差數值；△L—A點和B點的水平距離數值。■網格法可以分為三角棱柱體計算法、四方棱柱體計算法和平均值計算法。■三角棱柱體計算法是把平面上每個方格按照對角線劃分為兩個等腰直角三角形。■方格中采取對角線規則:所取的對角線盡量能和該方格處地面的等高線平行方向同向。

■全部挖方或全部填方時

V=a2（h1+h2+h3）/6

■部分挖方部分填方時零線將三角形劃分成兩部分，一部分是底面為三角形的錐體，另一部分是底面為四邊形的楔體。錐體體積

V=a2h13/6（h1+h2）（h1+h3）楔體體積

V=a2[h13/（h1+h2）（h1+h3）—h1+h2+h3]/6

■四方棱柱體積算法全部挖方或全部填方時V=a2（h1+h2+h3+h4）/4

■部分挖方部分填方時，正方形被分割為兩個梯形。+V=a2（h1+h2）2/4（h1+h2+h3+h4）-V=a2（h3+h4）2/4（h1+h2+h3+h4）

■部分挖方部分填方時，正方形被分割為一個三角形和一個五邊形。三角形部分體積：V=a2h13/6（h1+h2）（h1+h4）五邊形部分體積：V=a2（h2+

h3+h4）[1-h12/2（h1+h2）（h1+h4）]/5

■部分挖方部分填方時，正方形被分割為兩個三角形和一個六邊形。兩個三角形部分體積：V=a2h13/6（h1+h2）（h1+h4）+a2h33/6（h3+h2）（h3+h4）六邊形部分體積：V=a2（h2+h4）[1-h12/2（h1+h2）（h1+h4）-h32/2（h3+h2）（h3+h4）]/6

■

平均值計算法平均值法相對三菱柱或四方體計算在準確度上要低一些，但計算花費時間卻大為減少，適用于全部挖方或全部填方的場地。一個方格全部挖方或者全部填方的體積，由于4個角點為相同的填挖狀態，其體積可歸納為：V=a2（h1+h2+h3+h4）/4

推導：V=a2（∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4）/4■

在某場地按照20mx20m的布置網格，已經計算并標注出原地面標高、設計地面標高和施工高度。要求計算此網格內場地的挖土方量和填土方量以及總土方量，并決定向場內運土還是向場外運土。（建筑學場地設計P123書P136電子版）

■計算過程總填方量總挖方量總土方量向外運土量

垂直截面法：■垂直截面法垂直截面法的計算條件主要是場地等高線比較有規則，尤其對帶狀場地最適用，比如道路、排水溝、停車場等。■每相鄰兩個垂直截面的場地挖方量或填方量的計算公式為:V=[（S1+S2）/2]×L■垂直截面法計算公式：V=（S1/2+S2+S3+…+Sn-1+Sn/2）×L

垂直截面法：■垂直截面法垂直截面法的計算條件主要是場地等高線比較有規則，尤其對帶狀場地最適用，比如道路、排水溝、停車場等。■每相鄰兩個垂直截面的場地挖方量或填方量的計算公式為:V=[（S1+S2）/2]×L■垂直截面法計算公式：V=（S1/2+S2+S3+…+Sn-1+Sn/2）×L

一般間距取相同，根據精度和場地大小常常以5M-40M為間距■

某地形ABCD為20mx20m，在其范圍內經過平整后建成停車場，停車場的平面坡度為4%，從西向東傾斜。又知西側和道路相交的控制點為M點(即AB線的中心點)，標高為88.3m要求用垂直截面法(截面間距5m)計算在ABCD范圍內的上石方量。

等高線水平截面法：■等高線水平截面法等高線水平截面法和垂直截面法的原理基本相同。V=（S1/2+S2+S3+…+Sn-1+Sn/2）×h■某坡地進行填土改造。根據原地形等高線圖和設計等高線圖，要求用等高線水平截面法計算填土量。

網格法：■非完整方格部分整合規則：當一個非完整部分的面積明顯大于一個方格面積的1/2時，擴大此非完整部分為一個方格面積，其新方格的最外邊的標高宜和原非完整部分外邊的標高相同。當一個非完整部分的面積明顯小于一個方格面積的1/2時，取消此非完整部分。當一個非完整部分的面積接近一個方格面積的1/2時，可以和同狀態的另一非完整部分合為一個方格面積，或者根據其他非完整部分情況分化或補全成一個方格面積。

■非完整方格部分整合規則：某場地以邊長20m的方格劃分成4個方格和11個非完整部分，全部為填方。已經計算并標注出施工高度。要求粗略計算場地土石方量。不考慮護坡。

土石方調配：■土石方調配原則盡量達到挖方量、填方量平衡，運距最短；先期施工與后期施工相結合；分區與全場相結合；與大型地下建筑的施工相結合；選擇恰當的調配方向。

■調配區劃分原則調配區應與工程建(構)筑物的平面位置相協調，并考慮它們的開工順序、工程的分期施工順序；調配區的大小應滿足土方施工主導機械(鏟運機、挖土機等)的技術要求。調配區范圍應和土方工程量計算用的方格網協調，一般可由若干個方格組成一個調配區。當土方運距較大或場地范圍內土方不平衡時，可根據附近地形情況，考慮就近取土或就近棄土。

其他影響：■土的可松性：自然狀態下的土，經過開挖后其體積因松散而增大，回填以后雖然經過壓實，仍然不能恢復到原來的體積。

■場地表面鋪地填方時場地設計地面需要鋪地時；挖方時場地設計地面需要鋪地時；填方時原地面有鋪地時；挖方時原地面有鋪地時。

土石方平衡：■根據建設項目的使用要求，結合用地地形特點和施工技術條件，合理確定建筑物、構筑物道路等標高，做到充分利用地形，少挖填土石方，使設計經濟合理，這就是豎向布置設計的主要工作。■豎向布置的目的是改造和利用地形，使確定的設計標高和設計地面能滿足建筑物、構筑物之間和場地內外交通運輸合理要求，保證地面水有組織的排除，并力爭土石方工程量最小。■在場地平整中影響工程成本的主要是土石方工程量的大小、挖填機械及運輸車輛的使用情況。

■沒有場外條件限制的場地平整一般有三種方法，即挖填土方量平衡法、垂直截面平衡法和最小二乘法。

當場地標高沒有特殊要求和限制時，常用的設計方法為挖填平衡法。垂直截面平衡法是針對地面比較規則，并且地形不復雜的場地的。最小二乘法(即最佳設計平面法)主要針對大型場地的豎向規劃設計，應用最小二乘法原理，計算出最佳設計平面，可以滿足挖填土方量平衡和總土方量最小兩個條件。

土石方平衡：土石方量最小和場地選擇：■不考慮場地規劃限制、場地坡度、土的可松性等因素影響，場地平整在達到土石方平衡時，一般容易接近土石方量最小。■在土石方平衡為前提條件時，同樣的一塊場地范圍，隨著所處原地面坡度的增加，其總土方量也會增加。

■在起伏變化不劇烈的地面上，以填挖平衡為前選擇設計場地位置，可以參考以下選址規則:選擇設計場地位置時，使設計場地在原地形圖上進行移動判別，當設計場地范圍內包含的原地面等高線越少，其總土方量越小;當包含的原地面等高線最少，可以認為其總土方量也最少。在不同的選址上，當設計場地包含的原地面等高線數目相同時，增加輔助等高線進一步判別。

■

在某一山坡上準備修整出一個70mx70m的場地，要求取得場地位置。場地方向為南北向，在士石方平衡的前提下，要求動土方最少。■

在某一山坡上準備修整出一個40mx40m的場地，要求取得場地位置。場地方向為南北向，在士石方平衡的前提下，要求動土方最少。

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經過判別找到符合要求的選址時，若沒有要求設計場地的方向，怎樣安排設計場地的方向才能使總土石方量最少?■

如果考慮場地與原地形的協調、場地同整體規劃的統一、場地對外交通的順暢等因索，場地一邊(主要是長邊)應平行于等高線來進行布置，如果不考慮其他因素，追求最小總土石方量，場地的邊緣與等高線形成一定的角度，可以達到要求。■但是當場地邊緣的等高線密度變化大，還是要進行土石方量計算來加以比較確定。

結論：■

如果考慮場地與原地形的協調、場地同整體規劃的統一、場地對外交通的順暢等因索，場地一邊(主要是長邊)應平行于等高線來進行布置;如果不考慮其他因素，追求最小總土石方量，場地的邊緣與等高線形成一定的角度，可以達到要求。■但是當場地邊緣的等高線密度變化大，還是要進行土石方量計算來加以比較確定。

■填挖土方量平衡法的基本原理:在原地形圖上將場地劃分呈方格網(邊長為10m,20m,40m等)后，先得到每個方格在填挖平衡時的平均標高，即方格的四角標高相加后，除以方格的角數4;然后在全場地范圍內，把這些平均標高進行再平均，得到填挖平衡時的場地新標高，即這些平均標高相加后，除以方格數。推導出：

填挖土方量平衡法：■某場地以20m邊長劃分為5個方格。要求平整場地為水平后填挖土方量平衡。計算并標出在填挖平衡下各個角點的設計標高、原地面標高和施工標高，同事標注方格網上零點的位置(不考慮松土系數、排水坡度要求等因素，要求用填挖土方量平衡法)。■某場地40mx30m，已經確定了位置。在填挖土石方平衡要求下進行平整至水平面。要求確定場地設計標高和零線的位置(不考慮松土系數、排水坡度要求等因素)（建筑學場地設計P138書P150電子版）