淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)地基變形的措施

徐書焱

【摘要】結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，本文首先闡述了地基變形及地基處理的一般方法，論述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)地基變形的措施，旨在促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)地基變形，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 軟土地基；地基變形；

對(duì)于建筑工程的工程地質(zhì)條件、地基基礎(chǔ)條件、工程對(duì)軟土地基的特殊要求，要具體情況具體分析，確定出合適的地基處理方法。關(guān)鍵是將建筑物的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基視作一個(gè)共同作用的整體，通過采用合適的建筑結(jié)構(gòu)形式、采取建筑處理、結(jié)構(gòu)處理等措施，使建筑結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)地基變形，從而使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工更加經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)。

一.地基變形及地基處理的一般方法

在對(duì)施工方案的篩選和優(yōu)化中，不容忽略的是，建筑結(jié)構(gòu)主動(dòng)適應(yīng)軟弱地基變形，使建筑物安全可靠且經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)在設(shè)計(jì)中考慮首要因素和施工中采取措施的首要選擇。

地基處理目的就是要提高軟弱土的強(qiáng)度，保證地基穩(wěn)定，降低其壓縮性，減少地基沉降或不均勻沉降即地基變形。減少地基變形的地基基礎(chǔ)措施，可從5個(gè)方面考慮；（1）掌握土層分布情況；（2）妥善處理不良地質(zhì)現(xiàn)象；（3）減少附加應(yīng)力；（4）充分挖掘地基潛力；（5）采用合適的基礎(chǔ)方案。

地基變形是造成建筑物裂縫損壞、傾斜和事故的重要原因，由于增加了上部荷載，地基承載力和可能產(chǎn)生的沉降變形值是關(guān)鍵問題。地基變形特征有沉降量、沉降差、傾斜和局部?jī)A斜。要改良軟弱地基土的工程特性，一般的常用處理方法較多，大體可分三類：（1）采用挖除軟弱地基，如置換法。（2）人工增大土的密度如強(qiáng)夯法、碾壓、振動(dòng)法等。（3）減少孔隙水壓力加速固結(jié)如排水法、擠密法等。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)地基變形的措施

1、采用合適的結(jié)構(gòu)形式.當(dāng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的整體剛度及強(qiáng)度不能適應(yīng)地基變形時(shí)，上部結(jié)構(gòu)就遭致裂損。在其他條件相同的情況下，上部結(jié)構(gòu)連同基礎(chǔ)的整體剛度愈大，建筑物的差異沉降就愈小，但在上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)中產(chǎn)生的附加彎矩就愈大，所以當(dāng)上部結(jié)構(gòu)柔性大時(shí)，基礎(chǔ)不宜有相當(dāng)大的剛度。水池、油罐常采用柔性底板，目的就是使之能適應(yīng)大量的不均勻沉降。選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)，對(duì)于由地基變形引起的結(jié)構(gòu)物的整體或局部穩(wěn)定問題必須引起重視。

2、結(jié)構(gòu)處理.（以磚混結(jié)構(gòu)為例）（1）磚承重結(jié)構(gòu)的縱橫墻布置對(duì)整體剛度有很大的影響，對(duì)調(diào)整不均勻沉降起重要作用，要求縱墻貫通，橫墻密布，猶如空腹多肋深梁，剛度甚大。（2）有時(shí)預(yù)估到建筑物不均勻沉降較大時(shí)，也可在局部墻體內(nèi)配置鋼筋，以加強(qiáng)砌體強(qiáng)度。（3）磚承重結(jié)構(gòu)在墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，或鋼筋磚圈梁，是加強(qiáng)建筑物剛強(qiáng)度的重要措施，同時(shí)為滿足抗震要求，應(yīng)層層設(shè)置，多層建筑物在基礎(chǔ)和頂層處均應(yīng)設(shè)置。圈梁在平面內(nèi)必須呈封閉系統(tǒng)。（4）磚承重結(jié)構(gòu)中采用較高大的條形基礎(chǔ)，能收到一定的效果。（5）磚承重結(jié)構(gòu)的開孔或開窗不能過大，以防止墻體的剛度和強(qiáng)度受到削弱，當(dāng)必須開較大的孔洞時(shí)可采用鋼筋混凝土邊框加強(qiáng)。6）當(dāng)建筑物受到鄰近建筑或地面荷載的影響而產(chǎn)生附加變形時(shí)，有時(shí)適當(dāng)加強(qiáng)其強(qiáng)度，以抵抗所產(chǎn)生的附加應(yīng)力，也是一種措施。

3、建筑處理措施

（1）必要時(shí)設(shè)置沉降縫。當(dāng)建筑物各單元的高度和荷載相差懸殊，或平面形狀較復(fù)雜，又不能將各單元分開適當(dāng)距離；或地基土不均勻，可能產(chǎn)生較大的沉降；或當(dāng)建筑物分期建造時(shí)，則各單元連接處可考慮設(shè)置沉降縫。設(shè)置沉降縫時(shí)需注意以下各點(diǎn)：1）沉降縫需有足夠的寬度，縫中不可填塞，使各單元可以自由移動(dòng)，否則會(huì)引起相互頂住擠壓，損壞結(jié)構(gòu)。沉降縫的寬度一般為：二三層時(shí)，5cm～8cm；四五層時(shí)，8crn～12cm；五層以上，不小于12gin，當(dāng)?shù)鼗酗@著不均勻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加寬。2）沉降縫須從建筑物頂部開始斷開，直到基礎(chǔ)底部，利用伸縮縫是不可取的。3）沉降縫不能消除地基中的應(yīng)力重疊，故在條件許可時(shí)將建筑物劃分為幾個(gè)單元為妥，各單元間相隔一定距離并可先造臨時(shí)性通道，待沉降基本穩(wěn)定后，再建造永久性建筑；如必須同時(shí)建造永久性建筑，則可插入具有足夠剛強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)；或采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)過渡，但沉降縫必須處理得當(dāng)，否則也不能生效。

（2）建筑物的平面布置不宜復(fù)雜。由于軟土地基變形的特點(diǎn)，建筑物的平面布置不宜復(fù)雜，同一建筑物的各組成部分的高度和荷載不宜有過大的差別。因?yàn)椴捎肏，Y，L，山等形狀，在轉(zhuǎn)角交接處或?qū)硬畹南噜徧幫霈F(xiàn)裂縫損壞。

（3）要考慮相鄰基礎(chǔ)的影響。在已建成的建筑物旁建造新的建筑物，后者使前者產(chǎn)生附加沉降，其速率較大，曲率半徑較小而彎曲方向相反，往往容易使前者發(fā)生裂損；當(dāng)同一建筑物的鄰接部分或相鄰兩建筑物同時(shí)建造時(shí)，由于相互影響而增加沉降，其曲率半徑較大，加上建筑材料在施工初期的蠕變性質(zhì)往往較能適應(yīng)不均勻沉降，故損壞情況比不同時(shí)間建造的相鄰建筑物輕些。

（4）在建筑和構(gòu)造上留有調(diào)整或沉降余地.a.當(dāng)預(yù)估建筑物或構(gòu)筑物沉降過多而有礙使用或美觀，或采用天然地基在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)越但沉降量較大時(shí)，可有意將標(biāo)高適當(dāng)提高。b.當(dāng)有管道與建筑物相擅時(shí)，建筑物的過大沉降將使管道斷裂，可在穿墻孔洞上方留有余地。外接管道若有支架，可將支架標(biāo)高適當(dāng)降低，支架與管道暫以墊片墊之，隨著建筑物下沉逐步抽出，凋整標(biāo)高，直到建筑物的沉降基本結(jié)束，再將管道和支架的聯(lián)系固定。也可采用特制的活絡(luò)接頭，允許相對(duì)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，目前有些油罐和氣柜的接出管就采用了這種接頭，以適應(yīng)較大的地基形。c.油罐一類的構(gòu)筑物，除沉降較大外，常發(fā)生較大的傾斜。為了對(duì)付這種變形，可預(yù)先在四周埋設(shè)千斤頂，或設(shè)計(jì)預(yù)留安放千頂?shù)奈恢?，必要時(shí)用千斤頂校正傾斜。有時(shí)如沒有考慮這種措施，也可在沉降小的一邊外側(cè)地坪上，離開一定距離，沿圓周切線方向開槽，迫使地基土被擠出而下沉，可收到一定的效果。

4、房屋相鄰部分不同施工進(jìn)度的影響.當(dāng)同一建筑物由高差較多或重量差異較大的相鄰部分組成時(shí)，一般應(yīng)先建重的和高的部分，間隔相當(dāng)時(shí)間后，再建造輕的和低的部分，以減少相鄰基礎(chǔ)的影響。

5、防止動(dòng)、活荷載引起地基的不均勻沉降.在軟土地基上的建筑物和構(gòu)筑物，當(dāng)承受的活荷載較大，加荷速率過快，反復(fù)作用頻繁時(shí)，常常產(chǎn)生過大的不均勻沉降，故要特別予以重視。如重級(jí)制吊車反復(fù)作用的動(dòng)荷載，使基礎(chǔ)的沉降比靜荷載作用時(shí)有顯著增加，并由于外力的偏心作用，基礎(chǔ)傾斜往往較大，可考慮采用樁基等措施。對(duì)于某些堆載較重，堆積面積較大的倉庫或廠房，須重視使用中的措施。1）控制荷載分布，要求有計(jì)劃地均勻堆物，并防止在基礎(chǔ)上堆放；2）控制加載速率，如料倉與儲(chǔ)油罐地基，活荷載應(yīng)有控制地增加，對(duì)減少沉降和不均勻沉降起到一定作用；3）當(dāng)均勻堆放的大面積地面堆載超過40MPa，可考慮采用樁基礎(chǔ)。

結(jié)束語

綜上所述，軟土地基處理方法中，要注意每種方法都有其適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。在軟土地區(qū)，應(yīng)該采取各種有效的措施，控制地基不均勻沉降，在選擇地基施工方法時(shí)，應(yīng)該首先考慮使建筑結(jié)構(gòu)適應(yīng)地基變形，可采取合適的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)處理、建筑處理等措施，減少地基不均勻沉降，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、地基一體，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工更加經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)。

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