支座沉降對桿件體系受力及變形影響的探析及應對

賈樹軍

（內(nèi)蒙古能源規(guī)劃設計研究院有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

支座沉降是國內(nèi)外研究較少的課題。支座沉降的起因多為地基不均勻沉降，成為工程事故的主要起因。其對建筑物的危害不容忽視。由于支座沉降引起桿件內(nèi)力重分布，從而造成桿件變形過大，承載不足及失效。因此不均勻沉降對桿件的影響是一個值得研究的課題。不均勻沉降的案例有許多，如在上海軟土地區(qū)、中西部的濕陷性黃土地區(qū)以及基礎(chǔ)坐落于不同地質(zhì)情況的土層時。不勻沉降很容易發(fā)生。在我國，中高層建筑在施工時要放置沉降觀測點，檢查是否有沉降。當有不均勻沉降時，及時進行處理，減少危害。本文以簡單桿件體系為起點，運用國外結(jié)構(gòu)分析及設計軟件STAAD.PRO。對支座沉降分析，從而得到一些有價值的結(jié)論，并對不均勻沉降產(chǎn)生的原因及應對做出分析。

1 有限元模擬框架結(jié)構(gòu)支座沉降。

支座降作為一種恒荷載在設計時進行和在組合，并參與計算。由于該荷載很少被用到。使我們對該荷載認識不深。通過幾個簡單的計算模型，使我們對該荷載對結(jié)構(gòu)的影響有了相對較深的認識。

①如圖所示簡單鋼框架各桿件（梁、柱）均按Ф300x5鋼管設置剛度。柱高均為3米，梁長均為6米。各桿件間均成90度角。支座節(jié)點編號依次為1、4、6，梁端節(jié)點依次為2、3、5，桿件2垂直桿件4。采用各向同性鋼，彈性模量210N/mm?，泊松比為0.3，阻尼比為0.03。

本例只添加單一支座沉降單一工況，不疊加桿件自重及其他作用。當4節(jié)點沉降12.7mm時，桿件的位移如圖1所示，詳細位移及內(nèi)力值見表1、表2：

由于本例為對稱結(jié)構(gòu)，1、5桿內(nèi)力相同，且內(nèi)力較大。

②該構(gòu)架布置同1例，其他條件不變，僅將梁端由固結(jié)改為鉸接時，桿件的位移3、4節(jié)點為12.7mm，其他桿件位移均為0，詳細內(nèi)力表3：

由本例可見采用梁鉸接時，鋼架構(gòu)對支座變形有較好適應性，僅在該支座產(chǎn)生變形，其它梁柱無變形，支座沉降產(chǎn)生的內(nèi)力可以忽略。

建議：支座不均勻沉降程度影響結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力，支座具有相近沉降對結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力影響較小。中部支座具有較大沉降，對結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力影響較大。采用梁柱鉸接時，支座沉降后內(nèi)力影響最小。在設計時，當?shù)鼗A(chǔ)存在沉降可能時，最好采用鉸接體系，減小支座沉降對結(jié)構(gòu)的影響。

2 引起支座不均勻沉降的原因

① 地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準。②地基地質(zhì)差異太大，建造在山區(qū)溝谷的橋梁，河溝處的地質(zhì)與山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降.

③因地質(zhì)勘探深度不足，漏勘地下的不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3支座不均勻沉降控制措施

①建筑方案合理化：a設計建筑物的體型力求簡單。

b設置沉降縫。c根據(jù)沉降計算結(jié)果提高室內(nèi)地坪和地下設施的標高。

d合理安排相鄰建筑物之間的距離。

②結(jié)構(gòu)方案合理化：a減輕建筑物的自重。b增強建筑物的剛度和強度。c采用對不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)，如鉸接體系。d采用整體性好剛度大的基礎(chǔ)類型。

③施工方案合理化：a設置施工后澆帶。b施工采用逆作法：可以減少土排出量，從而使沉降量大幅度降低。c采用應力解除法：：應用土力學的原理，在建筑物沉降較小的一側(cè)按照一定的角度打斜孔，解除地基中的局部應力。從而使地基土中的應力發(fā)生重分布，局部沉降量增大。從而達到控制不均勻沉降的目的。d頂升法：是先在基礎(chǔ)部位用千斤頂或高壓水袋把結(jié)構(gòu)傾斜下沉的部位頂回原來的位置，然后對其進行加固或密封高壓水袋以穩(wěn)固結(jié)構(gòu)。

支座不均勻沉降在工實踐中是極力避免的，不僅使建構(gòu)筑物產(chǎn)生支座沉降的內(nèi)力，發(fā)生構(gòu)建破壞的可能。同時，由于建構(gòu)筑物構(gòu)件位移，使建構(gòu)筑物無法使用。通過以上分析使我們在設計中重視不均勻沉降的影響，從而減少不均勻沉降對結(jié)構(gòu)的影響。