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基于高层深地基的沉降措施及计算方法探讨

发布时间:2013-11-29   |  所属分类:城市规划:论文发表  |  浏览:  |  加入收藏

【摘要】本文就生活中常见的高层建筑地基处理问题作简单的讨论。笔者从高层建筑基础选型入手,具体探讨了防止不均匀沉降损害的措施及地基设计中的沉降计算方面的知识与经验。

关键词: 高层深地基 沉降措施 计算方法

中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:

引言

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见,竖向结构体系将荷载集中于点,或分布成线形,但作为最终支承机构的地基,提供的是一种分布的承载能力。

一、高层建筑基础选型的意义分析

房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑,选择经济合理的基础型式。

高层建筑基础工程的重要性,表现在基础工程在高层建筑的工程造价中占有较大的比重。选择合理的基础形式与计算方法,是保证建筑结构安全,降低工程造价的一个有效措施。

另外,高层建筑基础形式的多样性和影响因素的复杂性对其造成了一定的难度。因此,选择合理的基础形式对缩短施工工期也是具有重要意义的。

二、防止不均匀沉降损害的措施

1、体型应力求简单

地基条件不好时,在满足使用要求的前提下,应尽量采用简单的建筑体型,如长高比小的等高"一"字型建筑物。实践表明,这样的建筑物,由于整体刚度好,地基受荷均匀,所以较少发生开裂。

平面形状复杂的建筑物,纵、横单元交叉处基础密集,地基中由各单元荷载产生的附加应力互相重叠,必须出现比别处大的沉降,加之这类建筑物的整体性差,各部分的刚度不对称,很容易遭受地基不均匀沉降的损害。

2、合理布置墙体

砌体承重房屋的长高比大,整体刚度就差,纵墙很容易因挠曲过度而开裂。对于平面简单,内、外墙贯通,横墙间隔较小的房屋,长高比的控制可适当放宽。

合理布置纵、横墙,是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。一般房屋的纵向刚度较弱,故地基不均匀沉降的损害主要表现为纵墙的挠曲破坏。内、外墙的中断、转折,都会削弱建筑物的纵向刚度。地基不良时,应尽量内、外墙都贯通,纵横墙的联结形成了空间刚度,缩小横墙的间距,可有效地改善房屋的整体性,从而增强了调整不均匀沉降的能力。

3 、设置沉降缝

用沉降缝将建筑物(包括基础)分割为两个或多个独立的沉降单元,可有效地防止地基不均匀沉降产生的损害,分割出的沉降单元,原则上都要求具备体型简单、长高比小、结构类型不变以及所在处的地基比较均匀等条件。

4、相邻建筑物基础间净距规定

地基中附加应力向外扩散,使得相邻建筑的沉降互相影响,在软弱地基上,两建筑物的距离太近时,相互影响产生的附加不均匀沉降,可能造成建筑物的开裂或互倾。

为了避免相邻影响的损害,软弱地基上的建筑物基础之间要有一定的净距,其值视地基的压缩性、影响建筑物的规模和重量、以及被影响建筑物的刚度等因素而定。

三、沉降计算

1、计算参数的确定

在设计之前,先测定有关计算沉降的土工参数。试样无侧向变形的压缩试验结果,可用压缩曲线或称e-p(e~logp)曲线表示,同时为了研究土的回胀特性,亦可进行减压试验,得出土的回弹、再压曲线。其中,压缩系数不是常量,它随压力增量的增大而减小。

2、不同固结条件下的沉降计算

在进行地基沉降计算时,先要确定地基的沉降深度,对于天然沉积的土层,土体本身已在自重作用下压缩稳定,所以地基中的初始应力δZ随深度的分布即为土的自重应力分布。

地基土的压缩变形是由外界压力在地基中引起的附加应力δS产生的,在理论上附加应力可深达无穷远。但目前在水利工程中通常按竖向附加应力δZ与自重应力δS之比确定地基沉降计算深度,对一般性粘土取δZ=0.2δS,对软粘土取δZ=0.1δS。

(1)e-p曲线法

计算公式为第i分层的压缩量

Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)·Hi

式中:Hi--第i分层的厚度;

有时勘测单位提供的不是压缩曲线,而是其他压缩性指标,可换算为:

Si=av/(1+e1)·ΔP·Hi=mv·ΔP·Hi=1/Es·ΔP·Hi

式中:ΔP--压力增量

mv--土的体积压缩系数

av--土的压缩系数

Es--土的压缩模量

在计算过程中应注意首先要根据建筑物基础的尺寸,判别在计算基底压力和地基中附加应力时是属于空间问题还是平面问题,再按荷载性质求出基底压力P的大小和分布。

(2)e-logp曲线法

按e-logp曲线法来计算地基的沉降与e-p曲线一样,每一分层压缩量计算公式仍为S=(e1-e2)/(1+e1)·H,与前述利用e-p曲线或压缩系数av计算的方法步骤基本相同,所不同的只是选用压缩性指标和确定初始及最终孔隙比的手段不同,须由现场压缩曲线求得。经推导可得出用e-logp曲线或压缩指数Cv的沉降计算公式为:

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