建筑物的荷载通过基础传给地基,使地基中的原有应力状态发生变化,从而引起地基土变形,其竖向变形即为沉降。如果地基的变形量在建筑物容许范围以内,则不会对建筑物的使用和安全造成危害。当附加荷载产生的应力过大时,过大的地基变形会产生过大的沉降,影响建筑物的结构安全和正常使用,甚至是土体发生整体破坏而失去稳定。
《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)规定:对设计等级为甲级、乙级以及设计等级为丙级且地基承载力特征值较低、上部荷载差异较大、土层不均匀的建筑物,为了保证工程的安全,除了满足地基承载力计算外,还应进行地基变形验算。
验算时,首先应根据建筑物的结构特点、安全使用要求及地基的工程特征确定某一变形特征作为变形验算的控制条件。对于砌体承重结构应由局部倾斜控制,对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制,对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制;必要时还应控制平均沉降量。
地基特征变形验算公式如下:
式中 s——地基特征变形计算值,按规范中建议的分层总和法计算;
[s]——地基特征变形允许值,查表4-9。
验算地基特征变形时,荷载按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合值计算。当地基特征变形验算不满足允许值要求时,通常先考虑能否适当调整基础底面尺寸予以解决。
一般情况下,改变基础的尺寸与布置方式可以有效地调整基底附加应力的分布与大小,从而改变地基变形值。当基底附加应力相同时,地基的变形是随基底尺寸的增大而增加的;而在确定的荷载下,若增大基底尺寸,将会使地基变形量减小,但加大基底面积会增加地基压缩层的厚度,遇到较高压缩性的土层,也会造成地基变形量的增加。因此,要充分考虑到这些因素的影响,在实际设计中,常常会产生仅依靠调整基底尺寸还不能使地基变形满足要求的情况,这时需要采取其他措施,如改变基础埋深、更换基础类型、修改上部结构形式等,以满足地基变形控制的要求。
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