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摘要:天然地基具有一定的压缩性,当建筑物的上部结构形式、荷载变化、地基自身承载能力、地基地质及水文,以及建筑选材等等因素的存在,随着建筑物的自重应力与附加应力的产生,建筑工程结构基础必然会产生一定的沉降。如果建筑工程结构基础沉降过大,就会引发上部结构倾斜、开裂、失去使用功能等等事故,甚至会让整个建筑结构发生倒塌,危及安全。因此,做好建筑工程结构基础沉降的处理措施具有积极的现实意义。本文分析建筑工程结构基础沉降原因并提出处理措施。
关键词:建筑工程;基础沉降;原因;处理措施
1、地基不均匀沉降的危害
地基产生均匀沉降,对建筑物本身影响不大,可以预留沉降标高加以解决。但是由于地基软弱,土层厚度变化大,土层在水平方向软硬不一建筑物荷载相差较大或基础类型、尺寸的差异等原因,容易使地基产生过量的不均匀沉降,造成建筑物倾斜,引起上部结构产生附加应力或上部结构附加应力增加,当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时,即造成墙体或楼面开裂等事故,甚至使整个结构严重倾斜,影响建筑使用,危及安全。总体来说,不均匀沉降对工程的危害主要表现在两个方面:一是使上部结构产生过大附加应力,二是使建筑物底层层高减小,建筑物总高度减小。因此,采取有效措施防止或减轻不均匀沉降,在建筑设计中至关重要。
2、建筑工程结构基础沉降原因
2.1工程勘察资料缺少
为使建筑物能够经济有效地施工,需在建筑物施工前期对土层性质资料、水文地质情况作详细调查及工程勘察,获得施工设计所需的勘察资料。但是,在工程勘察时,勘察人员的业务水平、政治素质和职业道德素质的差异,会导致勘察点的数量及探孔深度不够,对地质土层资料调查不够详细,使得地质勘察报告中资料不精确不详细,且未根据实际地质条件选用合适的基础形式,可能会在施工过程中使建筑物基础产生不均匀沉降。
2.2设计因素
建筑结构在建设之前需要精准设计,需要对建筑结构进行充分计算,计算出它的地基承载能力,保证地基设计承载力满足施工要求,如果建筑设计人员对勘探资料不进行认真分析,在设计时没有验算地基与基础、建筑物的整体强度、刚度以及稳定性。对地基承载力之内的地基差异变形没有做到精确的计算和分析,一旦地基基础周围一定区域内的荷载与建筑荷载发生较大差异时,没有有效地地基处置应对措施,就容易产生建筑工程结构不均匀沉降。
2.3施工方面的原因
施工程序不科学。没有先建高层荷载较大部分,后建低层荷载较小部分;主楼裙楼同时施工而未留设沉降缝或后浇带;施工质量差,砂浆强度低,灰缝不饱满,通缝多,拉结筋不按规定设置,接茬不符合要求,使建筑物承载力和整体性差;基础施工前扰动了地基土;不良地质情况没有完全处理好等。
2.4观测因素
目前建筑工程施工过程中对沉降的观测普遍不重视,没能充分的认识到建筑沉降观测的重要性,不仅不定期进行观测,而且观测数据记录的也不细致,没能全面的掌握建筑的沉降情况,导致后期沉降现象没能被及时有效发掘。还有些建筑工程设计的沉降观察点随意,不能合理的运用高精密度的仪器进行观测,因此无法对沉降现象做出科学的判断,这对建筑工程沉降现象有较为严重的影响,可能导致后期出现较为严重问题。
3、建筑工程结构基础沉降的处理措施
3.1建筑设计措施
为了有效的防止建筑出现沉降问题,全面提高建筑工程结构的稳定性,必须在设计阶段就充分的考虑沉降问题,通过科学的设计来降低沉降的风险。首先,建筑设计的型体要力求简单,保证建筑物的立面与平面的协调性,注重科学的设计建筑的形状,减少建筑的荷载差异,有效减少建筑的不均匀下沉问题。其次,合理控制建筑的长宽高比例,注重建筑物平面长度与基础度面高度之比的合理性,切实提高建筑的刚度,从而有效的调节建筑的下沉性,力求建筑的长高比控制在2.5左右。在建筑中还要设计必要的沉降缝,使用沉降缝有效的避免建筑的破坏,注重在建筑的转折部位或者荷载差异较大的位置设置沉降缝,避免建筑出现的挤压变形。
3.2结构措施
(1)减轻建筑物的自重,为了减轻墙体重量,应大力发展轻质高强墙体材料,某些非承重墙可用轻质隔墙代替,不过要注意不使建筑物的整体刚度过于削弱,也可采用预应力砼结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等,选用自重轻、回填土少的基础形式,如要求大量抬高室内地坪时,可考虑用架空地板代替室内厚填土。(2)设置圈梁,对于砌体承重房屋,不均匀沉降的损害突出地表现为墙体的开裂,因此,实践中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲应力的能力,当墙体挠曲时,圈梁的作用犹如钢筋砼梁内的受拉钢筋,它主要承受拉应力,弥补了砌体抗拉强度不足的弱点,另外,圈梁必须与砌体结合成整体,否则便不能发挥应有的作用。每道圈梁应尽量贯通外墙,承重内纵墙及主要内横墙,并在平面内联成闭合系统,以利于增强建筑物的整体性。(3)减小或调整基底附加应力,设置地下室或半地下室,改变基底尺寸,都可以控制沉降,但要针对工程具体情况考虑,做到既有效又经济合理。(4)采用非敏感性结构,采用排架、三铰拱(架)等结构,支座发生相对位移进不会引起很大的附加应力,故可以避免不均匀沉降的损害。
3.3施工措施
合理选择施工方法,安排施工顺序,可以减少建筑物因不均匀沉降而造成的危害。如选择逆作法,可以将排土量降到最低,又能保证主体建筑物结构重量的平衡;选择应力解除法,当地基出现不均匀沉降时,在沉降较小的一边按照相应的力度打一些斜孔,将局部的应力予以解除,让地基中的应力充分分布,达到控制不均匀沉降效果;选择后浇带法,可以有效解决高层主楼与低层群房之间因差异沉降引发的结构内力。在具体的施工过程中,应该坚持做到:开挖基坑时尽量减少对地基周围原状土的扰动;当出现临近建筑之间轻重悬殊时,应该先建较重建筑物;在有桩基础建筑的密集建筑群中,应该先设桩;开挖地基进行降水时注意降低对周围建筑的影响。
4、结束语
综上所述,地基产生不均匀沉降对建筑物的使用具有重要的作用,影响基础不均匀沉降的原因具有多样性,且每种影响因素均不是单独存在的,它们相互影响和制约。为了有效地预防和控制不均匀沉降的产生,需在勘察设计、施工等各方面采取一定的措施。在设计阶段,需主动运用设计手段,对建筑物体型、荷载作用情况、结构体系类型和建筑物地质情况等进行全面分析,采取有效的设计措施,保证建筑物的沉降在规范规定的允许范围内,确保建筑物的安全性和适用性。
参考文献:
[1]地基不均勻沉降的影响因素与处理方案[J].徐辉.住宅与房地产.2015(22).
[2]高层建筑基础不均匀沉降对结构危害的探讨[J].潘子雄.科技风.2014(09).
(作者单位:滁州市百家机电工程有限公司)
关键词:建筑工程;基础沉降;原因;处理措施
1、地基不均匀沉降的危害
地基产生均匀沉降,对建筑物本身影响不大,可以预留沉降标高加以解决。但是由于地基软弱,土层厚度变化大,土层在水平方向软硬不一建筑物荷载相差较大或基础类型、尺寸的差异等原因,容易使地基产生过量的不均匀沉降,造成建筑物倾斜,引起上部结构产生附加应力或上部结构附加应力增加,当不均匀沉降超过建筑物承受的限度时,即造成墙体或楼面开裂等事故,甚至使整个结构严重倾斜,影响建筑使用,危及安全。总体来说,不均匀沉降对工程的危害主要表现在两个方面:一是使上部结构产生过大附加应力,二是使建筑物底层层高减小,建筑物总高度减小。因此,采取有效措施防止或减轻不均匀沉降,在建筑设计中至关重要。
2、建筑工程结构基础沉降原因
2.1工程勘察资料缺少
为使建筑物能够经济有效地施工,需在建筑物施工前期对土层性质资料、水文地质情况作详细调查及工程勘察,获得施工设计所需的勘察资料。但是,在工程勘察时,勘察人员的业务水平、政治素质和职业道德素质的差异,会导致勘察点的数量及探孔深度不够,对地质土层资料调查不够详细,使得地质勘察报告中资料不精确不详细,且未根据实际地质条件选用合适的基础形式,可能会在施工过程中使建筑物基础产生不均匀沉降。
2.2设计因素
建筑结构在建设之前需要精准设计,需要对建筑结构进行充分计算,计算出它的地基承载能力,保证地基设计承载力满足施工要求,如果建筑设计人员对勘探资料不进行认真分析,在设计时没有验算地基与基础、建筑物的整体强度、刚度以及稳定性。对地基承载力之内的地基差异变形没有做到精确的计算和分析,一旦地基基础周围一定区域内的荷载与建筑荷载发生较大差异时,没有有效地地基处置应对措施,就容易产生建筑工程结构不均匀沉降。
2.3施工方面的原因
施工程序不科学。没有先建高层荷载较大部分,后建低层荷载较小部分;主楼裙楼同时施工而未留设沉降缝或后浇带;施工质量差,砂浆强度低,灰缝不饱满,通缝多,拉结筋不按规定设置,接茬不符合要求,使建筑物承载力和整体性差;基础施工前扰动了地基土;不良地质情况没有完全处理好等。
2.4观测因素
目前建筑工程施工过程中对沉降的观测普遍不重视,没能充分的认识到建筑沉降观测的重要性,不仅不定期进行观测,而且观测数据记录的也不细致,没能全面的掌握建筑的沉降情况,导致后期沉降现象没能被及时有效发掘。还有些建筑工程设计的沉降观察点随意,不能合理的运用高精密度的仪器进行观测,因此无法对沉降现象做出科学的判断,这对建筑工程沉降现象有较为严重的影响,可能导致后期出现较为严重问题。
3、建筑工程结构基础沉降的处理措施
3.1建筑设计措施
为了有效的防止建筑出现沉降问题,全面提高建筑工程结构的稳定性,必须在设计阶段就充分的考虑沉降问题,通过科学的设计来降低沉降的风险。首先,建筑设计的型体要力求简单,保证建筑物的立面与平面的协调性,注重科学的设计建筑的形状,减少建筑的荷载差异,有效减少建筑的不均匀下沉问题。其次,合理控制建筑的长宽高比例,注重建筑物平面长度与基础度面高度之比的合理性,切实提高建筑的刚度,从而有效的调节建筑的下沉性,力求建筑的长高比控制在2.5左右。在建筑中还要设计必要的沉降缝,使用沉降缝有效的避免建筑的破坏,注重在建筑的转折部位或者荷载差异较大的位置设置沉降缝,避免建筑出现的挤压变形。
3.2结构措施
(1)减轻建筑物的自重,为了减轻墙体重量,应大力发展轻质高强墙体材料,某些非承重墙可用轻质隔墙代替,不过要注意不使建筑物的整体刚度过于削弱,也可采用预应力砼结构、轻钢结构及各种轻型空间结构等,选用自重轻、回填土少的基础形式,如要求大量抬高室内地坪时,可考虑用架空地板代替室内厚填土。(2)设置圈梁,对于砌体承重房屋,不均匀沉降的损害突出地表现为墙体的开裂,因此,实践中常在墙内设置圈梁来增强其承受挠曲应力的能力,当墙体挠曲时,圈梁的作用犹如钢筋砼梁内的受拉钢筋,它主要承受拉应力,弥补了砌体抗拉强度不足的弱点,另外,圈梁必须与砌体结合成整体,否则便不能发挥应有的作用。每道圈梁应尽量贯通外墙,承重内纵墙及主要内横墙,并在平面内联成闭合系统,以利于增强建筑物的整体性。(3)减小或调整基底附加应力,设置地下室或半地下室,改变基底尺寸,都可以控制沉降,但要针对工程具体情况考虑,做到既有效又经济合理。(4)采用非敏感性结构,采用排架、三铰拱(架)等结构,支座发生相对位移进不会引起很大的附加应力,故可以避免不均匀沉降的损害。
3.3施工措施
合理选择施工方法,安排施工顺序,可以减少建筑物因不均匀沉降而造成的危害。如选择逆作法,可以将排土量降到最低,又能保证主体建筑物结构重量的平衡;选择应力解除法,当地基出现不均匀沉降时,在沉降较小的一边按照相应的力度打一些斜孔,将局部的应力予以解除,让地基中的应力充分分布,达到控制不均匀沉降效果;选择后浇带法,可以有效解决高层主楼与低层群房之间因差异沉降引发的结构内力。在具体的施工过程中,应该坚持做到:开挖基坑时尽量减少对地基周围原状土的扰动;当出现临近建筑之间轻重悬殊时,应该先建较重建筑物;在有桩基础建筑的密集建筑群中,应该先设桩;开挖地基进行降水时注意降低对周围建筑的影响。
4、结束语
综上所述,地基产生不均匀沉降对建筑物的使用具有重要的作用,影响基础不均匀沉降的原因具有多样性,且每种影响因素均不是单独存在的,它们相互影响和制约。为了有效地预防和控制不均匀沉降的产生,需在勘察设计、施工等各方面采取一定的措施。在设计阶段,需主动运用设计手段,对建筑物体型、荷载作用情况、结构体系类型和建筑物地质情况等进行全面分析,采取有效的设计措施,保证建筑物的沉降在规范规定的允许范围内,确保建筑物的安全性和适用性。
参考文献:
[1]地基不均勻沉降的影响因素与处理方案[J].徐辉.住宅与房地产.2015(22).
[2]高层建筑基础不均匀沉降对结构危害的探讨[J].潘子雄.科技风.2014(09).
(作者单位:滁州市百家机电工程有限公司)