减少不均匀沉降的措施

3．15．1 建筑设计措施

(1)建筑物体型力求简单.在满足使用和其他要求的前提下,建筑物的体型应力求简单,避免平面形状复杂和立面高低悬殊.应采用长高比较小、高度一致的“一”字形建筑.如果因建筑设计需要,其建筑体型比较复杂时,就应采取措施,避免不均匀沉降所产生的危害.

(2)控制建筑物的长高比.建筑物的长高比是决定结构整体刚度的主要因素之一.过长的建筑物,纵墙将会因较大挠曲出现开裂.根据长期积累的工程经验,当基础计算沉降量大于120mm时,二三层以上的砖承重房屋的长高比不宜大于2．5.对于体型简单,内外墙贯通,长高比可适当放宽,但一般不宜大于3．0.

(3)合理布置纵横墙.合理布置纵横墙是增强建筑物刚度的另一重要措施,纵横墙构成了建筑物的空间刚度,而纵横墙开洞、转折、中断都会削弱建筑物的整体刚度,因此适当加密横墙和尽可能加强纵横墙之间的联接,都有利于提高建筑物的整体刚度,增强抵抗不均匀沉降的能力.

(4)控制相邻建筑的间距.由于相邻建筑物或地面堆载的作用,会使建筑物地基的附加应力叠加而产生附加沉降和差异沉降.在软弱地基上,相邻建筑物的影响尤为强烈,因此,建造在软弱地基上的建筑物,应隔开一定距离.

为减少相邻建筑物的影响,在软弱地基上建造的相邻建筑物,其基础间净距应按表3．19采用.

表3．19 相邻建筑基础间的净距

(5)设置沉降缝.沉降缝将建筑物从屋面到基础分割成若干独立的沉降单元,使建筑物的平面变得简单,长高比减少,从而有效地减轻了地基不均匀沉降的影响.沉降缝应有足够的宽度,以不影响相邻单元各自的沉降为准.沉降缝应设置在建筑物的下列部位:

①建筑平面的转折部位.

②高度差异或荷载差异处.

③长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位.

④地基土的压缩性有显著差异处.

⑤建筑结构和基础类型不同处.

⑥分期修建的房屋交界处.为了建筑立面易于处理,沉降缝通常将伸缩缝及抗震缝结合起来设置.

(6)控制与调整建筑物各部分的标高.建筑物各组成部分的标高,应根据可能产生的不均匀沉降量采取如下相应措施:

①室内地坪和地下设施的标高,应根据预估沉降量予以提高.

②建筑物各部分(或设备之间)有联系时,可将沉降较大者标高提高.

③建筑物与设备之间应留有净空,当建筑有管道穿过时,管道上方应留有足够尺寸的孔洞,或采用柔性的管道接头.

3．15．2 结构措施

(1)减轻建筑物的自重.在基底压力中,建筑物的自重占很大比例.据估计,工业建筑占50％左右;民用建筑占60％左右.因此,软土地基上的建筑物,常采用下列一些措施减轻自重,以减小沉降量:

①采用轻质材料,如各种空心砌块、多孔砖以及其他轻质材料以减少墙重.

②选用轻型结构,如预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等.

③减少基础和回填的重量,可选用自重轻、回填少的基础形式;设置架空地板代替室内回填土.

(2)减少或调整基底附加压力.

①设置地下室或半地下室.利用挖出的土重去抵消(补偿)一部分甚至全部的建筑物重量,以达到减小沉降的目的.如果在建筑物的某一高、重部分设置地下室(或半地下室),便可减少与较轻部分的沉降差.

②改变基础底面尺寸.采用较大的基础底面积,减小基底附加压力,一般可以减小沉降量.荷载大的基础宜采用较大的底面尺寸,以减小基底附加压力,使沉降均匀.不过,应针对具体的情况,做到既有效又经济合理.

(3)设置圈梁.对于砌体承重结构,不均匀沉降的损害突出表现为墙体的开裂.因此,实践中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲变形的能力.这是防止出现开裂及阻止裂缝开展的有效措施.

当墙体挠曲时,圈梁的作用如同钢筋混凝土梁内的受拉钢筋,主要承受拉应力,弥补了砌体抗拉强度不足的弱点.当墙体正向挠曲时,下方圈梁起作用,反向挠曲时,上方圈梁起作用.而墙体发生什么方式的挠曲变形往往不容易估计,故通常在上下方都设置圈梁.另外,圈梁必须与砌体结合为整体,否则便不能发挥应有的作用.

圈梁的布置,在多层房屋的基础和顶层处宜各设置一道圈梁,其他各层可隔层设置,必要时可层层设置.单层工业厂房、仓库,可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设置.圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上,并宜在平面内连成封闭系统.如在墙体转角及适当部位,设置现浇钢筋混凝土构造柱(用锚筋与墙体拉结),与圈梁共同作用,可更有效地提高房屋的整体刚度.另外,墙体上开洞时,也宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强.

(4)采用连续基础.对于建筑体型复杂、荷载差异较大的框架结构,可采用筏形基础、箱形基础、桩基础等加强基础整体刚度,减少不均匀沉降.

3．15．3 施工措施

在软弱地基上开挖基坑和修建基础时,合理安排施工顺序,采用合适的施工方法,以确保工程质量的同时减小不均匀沉降的危害.

对于高低、轻重悬殊的建筑部位或单体建筑,在施工进度和条件允许的情况下,一般应按照先重后轻、先高后低的顺序进行施工,或在高、重部位竣工并间歇一段时间后再修建轻、低部位.

带有地下室和裙房的高层建筑,为减小高层部位与裙房间的不均匀沉降,施工时可采用后浇带断开,待高层部分主体结构完成时再连接成整体.如采用桩基,可根据沉降情况,在高层部分主体结构未全部完成时连接成整体.

在软土地基上开挖基坑时,要尽量不扰动土的原状结构,通常可在基坑底保留大约200mm厚的原土层,待施工垫层时才临时挖除.如发现坑底软土已被扰动,可挖除扰动部分土体,用砂石回填处理.

在新建基础、建筑物侧边不宜堆放大量的建筑材料或弃土等重物,以免地面堆载引起建筑物产生附加沉降.在进行降低地下水的场地,应密切注意降水对邻近建筑物可能产生的不利影响.

思考题

一、简答题

1．什么是浅基础?浅基础有哪些类型? 各有哪些特点?浅基础的材料有哪些?

2．什么是基础的埋置深度?影响基础埋深的因素有哪些?

3．确定地基承载力的方法有哪些?地基承载力如何进行深、宽修正?

4．简述基础底面尺寸的确定方法.

5．什么是无筋扩展基础? 它在构造上有何要求? 台阶允许宽高比的限值与哪些因素有关?

6．钢筋混凝土柱下独立基础、墙下条件基础构造上有何要求?

7．地基变形验算的要求有哪些?地基变形特征有哪些?

8．如何进行地基的稳定性验算?

9．减轻建筑物不均匀沉降的措施有哪些?

10．柱下条形基础的构造要求有哪些?

11．柱下十字交叉条形基础梁的荷载怎样分配?

12．简述筏形基础的内力计算的要点.

13．简述箱形基础内力计算的要点.

二、计算题

1．某住宅楼为5层建筑,采用墙下条形基础,上部结构传来荷载N＝210k N/m,根据岩土工程勘察报告,地面下地基土层分布:杂填土,土层厚度2．7m,天然重度γ1＝15．2k N/m3;粉质黏土,土层厚度1．5m,天然重度γ2＝16．5k N/m3,e＝0．8,Sr＝0．4, fak＝120k Pa,试计算基础埋深为3．0m时修正后的地基承载力特征值.

2．已知某条形基础宽度b＝2．0m,埋深d＝1．5m,荷载合力的偏心距e＝0．05,地基土为粉质黏土,黏聚力ck＝10k Pa,内摩擦角φ＝30°,地下水位距地表为1．0m,地下水位以上土重度γ＝18k N/m3,地下水位以下土的饱和重度γsat＝19．5k N/m3,试确定该地基土的承载力特征值.

3．某柱下方形独立基础埋深d＝1．8m,所受轴心荷载Fk＝2400k N,地基持力层为粉质黏土,γ＝18k N/m3,fak＝150k Pa,e＝0．75,Sr＝0．3,试确定该基础的底面边长.

4．某框架柱传给基础的荷载标准值为Fk＝1200k N,Mk＝1300k Nm(沿基础长边方向作用),基础埋深d＝1．8m,基础尺寸为2．0m×4．0m,地基土为粉土,修正后的地基承载力为fa＝200k Pa,试验算基底尺寸是否满足要求.

5．柱下独立基础的底面尺寸为3．0m×4．8m,持力层为黏土,fak＝155k Pa,下卧层为淤泥,fak＝60k Pa,地下水位在天然地面下1m深处,荷载标准值及其他有关数据如图3．41所示.试分别按持力层和软弱下卧层承载力验算该基础底面尺寸是否合适.

6．墙下条形灰土基础受中心荷载Fk＝230k N/m,基础埋深d＝1．5m,地基承载力特征值fa＝187k Pa,墙体宽度380mm,灰土基础厚度H0＝450mm,试确定灰土基础底面宽度b及墙体大放脚台阶数.

图3．41 习题5图

图3．42 习题6图

7．某承重砖墙厚240mm,作用于地面标高处的荷载Fk＝180k N/m,拟采用砖基础,埋深d＝1．2m.地基土为粉质黏土,γ＝18k N/m3,e＝0．9,fak＝170k Pa.试确定砖基础的底面宽度,并按二皮一收砌法画出基础剖面示意图.