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一般来说,地基产生均匀沉降,对建筑物本身影响不大,可以预留沉降标高加以解决。但对地基不均匀沉降,应当引起注意,当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时,即产生开裂破坏,严重倾斜,影响建筑使用,危及安全。
产生不均匀沉降的原因是:
① 上部荷载突变,高低交界处产生不均匀沉降;ﻫ② 地基土的压缩性质相差悬殊,土层水平方向软硬突变处产生不均匀沉降;ﻫ③ 地基土压缩层相差悬殊,软弱土层厚度变化大(。1)。
防止和减轻不均匀沉降的危害,常用的方法有
①对地基某一深度内或局部进行人工处理;ﻫ②采用桩基或其它深基础方案;
③在建筑设计、结构设计和施工方面采取某些工程措施。
:
①平面形状简单,如用“一"字形建筑物;ﻫ②立面上建筑物紧接高差不超过一层;
③控制长高比在2。5~;
④内外纵墙避免中断、转折,缩小横墙间距,以增强整体刚度。
设置沉降缝宜设沉降缝的部位:
①平面形状复杂的建筑物转折部位;
②建筑物高度或荷载突变处;
③建筑物结构类型不同处;
④长高比过大的建筑物的适当部位;ﻫ⑤地基土软硬交界处;ﻫ⑥地基基础处理方法不同处;ﻫ⑦局部地下室的边缘;
⑧分期建造房屋的分界面。
一般沉降缝宽度:二、三层房屋为5~8cm,四、五层房屋为8~12cm,六层以上不小于12cm。沉降缝的构造如图8。.
控制相邻建筑物的间距(查表)
表软弱地基相邻建筑的间隔距离(m)
影响建筑物的预估平均沉降量(cm)
被影响建筑物的长高比
2。0 ≤ l/Hf〈
3。0≤l/Hf< 5。0
7—15
2-3
3—6
16—25
3—6
6—9
26—40
6-9
9-12
〉40
9—12
≥12
注:
1。 表中l为房屋长度或沉降缝分隔的单元长度,m;Hf为自基础底面起算的房屋高度,。 当被影响建筑物的长高比为1。5〈 l/Hf〈2。0时,其间隔距离可适当减小.
调整建筑物某些标高,可以采取下列措施:
①根据预估沉降量,适当提高室内地坪和地下设施的标高;ﻫ②建筑物各部分(或设备之间)有联系时,可将沉降较大者提高;
③在建筑物与设备间应留有足够的净空;ﻫ④当管道穿过建筑物时,应预留足够尺寸的孔洞或采用柔性管道接头。
1。减轻建筑物自重。建筑物的自重在基底压力中占有重要的比例。工业建筑中约占50%,民用建筑中可高达60%~70%,因而减少沉降量常可以从减轻建筑物自重着手:
①采用轻型材料;ﻫ②选用轻型结构;ﻫ③减轻基础及其上回填土的重量.
。ﻫ3。减小或调整基础底面的附加压力。
(图8。).。ﻫ6。 使用能适当不均匀沉降的结构
,细的粘性土如淤泥和淤泥质土具有一定的结构强度,在开挖基槽时,暂不挖到基底标高,保留20cm左右的原土,等基础施工时在挖除,如基槽底已扰动,可先铺一层中粗砂,再铺碎砖、片石块不进行处理。
2。适当安排施工顺序,先盖重的、高的部分、后盖轻的、低的部分;先主体建筑,后附属建筑等.
ﻩ图
在实际工程中,由于地基软弱,土层薄厚变化大,或在水平方向软硬不一,或建筑物荷载相差悬殊等原因,使地基产生过量的不均匀沉降,造成建筑物倾斜,墙体、楼地面开裂的事故屡见不鲜。因此,如何采取有效措施,防止或减轻不均匀沉降的危害,是很重要的一个问题。
消除或减轻不均匀沉降危害的途径通常有:(1)采用桩基础或其它深基础;(2)进行地基处理;(3)根据第4章介绍的地基、基础与上部结构共同作用的概念,采取建筑、(2)、(3)可以同时采用。本节主要第(3)方面的内容.
。1建筑措施
,如“L”、“┳”、“━”、“F”、“工"字形等,在纵横单元交接处的基础密集,地基中附加应力相互重叠,导致该部分的沉降往往大于其他部位。尤其当一些支生的“翼缘"尺度大时,建筑物整体性差,很容易因不均匀沉降引起建筑物墙体的开裂。当建筑物的高低或荷载差异大时,也必然会加大地基的不均匀沉降。因此,在具备发生较大不均匀沉降条件时,建筑物的体型应力求简单.
图3-28建筑物之间设置的连接体
当需要将建筑物设计成体型较复杂时,宜根据其平面、立面形状、荷载差异等情况,在适当部位用沉降缝将其划分成若干刚度较好的独立单元;或者将两者隔开一定距离,两者之间采用能自由沉降的联接体或简支、悬挑结构相联接,如图3-28所示.
2。控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙
当建筑物的长度与高度之比越大,整体刚度越差,抵抗弯曲变形的能力弱,容易导致建筑物的开裂。相反,长高比小的建筑物,刚度大,,对于砌体承重的房屋,当予估沉降量大于120mm时,对于三层和三层以上的房屋,其长高比宜小于等于,当长高比控制在
2。5~3。0范围内时,宜做到纵墙不转折或少转折,并应控制其内横墙间距或增强基础刚度和强度;当予估沉降量小于或等于120mm时,长高比可不受限制.
图3—29沉降缝构造示意图
合理布置纵横墙,使内外墙贯通,减少墙体转折和中断的情况,是增强建筑物刚度的重要措施。另外,门窗洞口或管道洞口如开设过大,就会削弱墙体刚度,可在洞口周圈设置钢筋混凝土边框予以加强。
3。设置沉降缝
用沉降缝将建筑物由基础到屋顶分割成若干个独立单元,使分割成的每单元体型简单,长高比减小,:
(1)建筑物平面的转折处;
(2)建筑物高度或荷载差异处;
(3)长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构适当部位;
(4)地基土的压缩性有显著差异处;
(5)建筑结构或基础类型不同处;
(6)分期建造房屋的交界处。
沉降缝两侧的地基基础设计和处理是一个难点。如地基土的压缩性明显不同或土层变化处,单纯设缝难以达到预期效果,、交错布置或采取基础后退悬挑作法进行处理(图
3—29)。另外,为避免沉降缝两侧单元相向倾斜挤压,要求沉降缝有足够的宽度,可按表3—17确定。
建筑物沉降缝宽度 表3—17
建筑物层数
沉降缝宽度(mm)
2~3
50~80
4~5
80~120
5层以上
≥120
由于地基中附加应力的扩散作用,,对于同时建造的建筑物,则轻(低)建筑物受影响较重(高)的建筑物严重.
为避免引起地基的不均匀沉降造成建筑物的倾斜或裂缝,应控制相邻建筑物基础间的距离,见表3—18。
对相邻高耸结构或对倾斜要求严格的构筑物外墙间隔距离,应根据倾斜允许值确定。
相邻建筑物基础间净距 表3-18
被影响建筑物的长高比
影响建筑物的预估平均沉降量s(mm)
70~150
2~3
3~6
160~250
3~6
6~9
260~400
6~9
9~12
〉400
9~12
≥12
注:(m);Hf为自基础底面起算的建筑物高度(m).
<L/Hf<,其间隔净距离可适当缩小。
.5. 调整建筑物的标高
建筑物的沉降过大时,将会引起管道破损、雨水倒漏、设备运行受阻等情况,影响建筑物的正常使用,根据具体情况,可采取如下措施:
(1)室内地坪和地下设施的标高,应根据预估沉降量适当提高;建筑物各部分或设备之间有联系时,可将沉降较大者的标高予以提高。
(2)建筑物与设备之间,应留有足够的净空。当建筑物有管道穿过时,应预留足够尺寸的孔洞,或采用柔性的管道接头等。
。2结构措施
通常建筑物自重在总荷载中所占比例很大,民用建筑约占60%~70%,工业建筑约占40%~50%,为减轻建筑物自重,达到减小不均匀沉降的目的,在软弱地基上可采用下列一些措施.
(1)减少墙体重量。大力发展和应用轻质高强的墙体材料,严格控制使用自重大,又耗农田的粘土砖,已是形势所迫。
(2)选用轻型结构。如采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构、轻型空间结构等,屋面板可采用具有防水、隔热保温一体的轻质复合板。
(3)减少基础和回填土的重量。如采用补偿性基础、可浅埋的配筋扩展基础,以及架空地板减少室内回填土厚度,都是有效措施。
如前所述,对于砌体承重结构房屋,可采取控制长高比以及合理布置纵横墙的措施,除此之外,还可采取如下措施:
(1)设置圈梁
当墙体挠曲时,布置在墙体中的圈梁犹如钢筋混凝土梁内的受拉钢筋,它主要承受拉应力,可有效地防止砌体的开裂。
圈梁截面、配筋以及平面布置等,,其他可隔层设置;当地基软弱,或建筑体型较复杂,荷载差异较大时,可层层设置。对于单层工业厂房、仓库可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设置。
(2)加强基础刚度
对于建筑体形复杂、荷载差异较大的框架结构,可采用加强基础整体刚度的方法,如采用箱基、桩基、厚度较大的筏基等,以抵抗地基的不均匀沉降。
(1),以挖除的土重抵消部分甚至全部的建筑物重量,达到减小沉降的目的。
(2),应用沉降理论和必要的计算,并结合设计经验,调整基底尺寸,以控制不同荷载的基础沉降量接近.
4。选用非敏感性结构
排架结构或三铰拱等结构,地基发生一定的不均匀沉降时,不会引起很大的附加应力,因此可减轻不均匀沉降的危害。对于单层工业厂房、仓库和某些公共建筑,在情况许可时,可以选用对地基沉降不敏感的结构。
3。
在工程建设施工中,合理安排施工顺序,注意某些施工方法,可减小或调整部分不均匀沉降.
(1),应按先高后低,先重后轻的顺序进行施工;并注意高低部分相连接的合适时间,,北京五星级长城饭店,塔楼客房为18层,中心阁楼22层,采用两层箱形基础;共享大厅为7层,采用独立柱基。其施工顺序为:先盖高重的客房主楼与阁楼,使地基沉降大部分已产生;后盖轻低的大厅,有效地缩小了两者沉降差。
(2)注意施工方法:对于高灵敏度的软粘土,基槽开挖施工中,需注意保护持力层不被扰动,通常可在基底标高以上,保留20cm厚的原土层,待基础施工时再予以挖除,可避免基底超挖现象,扰动土的原状结构。如发现坑底软土被扰动,可仔细挖除扰动部分,用砂、碎石压实处理。另外需注意控制加荷速率.