防止高层建筑物基础不均匀沉降的措施汇总.docx
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防止高层建筑物基础不均匀沉降的措施汇总
克拉玛依职业技术学院
毕业论文
论文题目:
防止高层建筑物基础不均匀沉降的措施
学生姓名:
赵海龙
指导教师:
王亚琳
专业名称:
建筑工程技术
系部:
石油工程系
论文答辩日期:
2013年6月8日
摘要
高层建筑是随着社会经济发展与技术进步发展起来的。
随着高层建筑的逐渐增多,工程技术人员在高层建筑的设计与施工问题上积累了越来越多的经验。
在众多的高层建筑中,有相当一部分由于功能或造型上的需要,往往沿其四周配上低层房屋(通常不高于六层),作为娱乐室、商场、餐厅、汽车库等,形成所谓裙房。
对于这样大面积、多功能、荷载差异大、结构或基础类型不同的建筑物,考虑到沉降、温度收缩和体形复杂对房屋结构的不利影响,常用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干独立的部分,从而消除沉降差、温度应力和体形复杂对结构的危害。
由于高层建筑主楼与裙房高差十分显著,上部结构荷载分布很不均匀,对地基基础而言,这种情况往往造成基础内力与地基反力差异及变化很大,导致基础发生过大的不均匀沉降,轻则引起房屋墙体开裂,重则引起房屋结构整体或局部倾斜甚至倒塌,严重影响建筑物的安全使用。
因此,在高层建筑施工中要正确认识不均匀沉降对房屋结构造成的危害,采取有效的预防控制措施,并提出有效的对策,具有重要意义。
本文归纳分析了建筑结构基础不均匀沉降的主要原因,提出通过增强建筑基础刚度和整体刚度来有效防治不均匀沉降。
关键词:
高层、基础、不均匀沉降、预防措施
前言
随着城市建设的快速发展,建筑物功能日趋复杂化和多样化。
一些由高层主楼与多层裙楼组成的商住综合楼或者高低不同的住宅楼小区及地下车库等部分组成的建筑物,由于存在不同荷载,地基基础存在不均匀沉降问题。
而且,由于其使用功能的需要,高层主楼、多层裙楼与地下车库之间一般要求不设永久性沉降缝,而使主楼与多层裙楼、地下车库连成整体。
由于它们之间的高度相差甚大,上部结构的刚度和荷载极不均匀,往往造成不同部位的基础内力与地基反力存在很大的差异。
因此,减小此类建筑物各部分的差异沉降,是当前建筑工程基础设计面临的一个重要课题。
现今,随着城市高层建筑的日益增多,高层建筑以及铁路房建工程对地基工程的强度及沉降要求高于普通房建工程,特别是软土地基.如施工方法不当或未按规定和操作规程进行,不仅会影响房建工程的质量。
严重的还会对线路造成影响。
一、不均匀沉降的影响及危害危害
在实际工程中,天然地基土具有一定的压缩性,因此,在自重应力和附加应力的作用下,地基将产生一定的沉降。
一般来说,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。
二、基础不均匀沉降的原因及其分析:
2.1、不均匀沉降的原因
1)地基土质软弱不均,建筑地基局部土质不均匀受压后必然产生过量的不均匀沉降。
2)地基处理不当基础设计不合理。
建筑荷载必然对地基产生较大的附加应力对承载能力低变形大的软弱地基应进行加固处理提高地基承载能力。
基础设计要根据上部荷载与地基土质情况考虑地基的浅基或桩基础。
3)建筑体型布置不合理。
为了追求建筑造型建筑平面开头复杂转折多,变房屋过长,长高比较大,建筑立面高低起伏,荷载差异较大,开设大门大窗,墙体被削弱。
4)地基含水量不正常变化。
因周围某些条件变化使建筑地地下水位升高,或上下管道渗漏,地表水渗入建筑地基,长期浸泡,土质软化甚至冲刷淘空,导致不均匀沉降。
5)建筑物使用不当。
随着改变房屋用途,增大荷载,在室内地面堆放超过设计要求的活荷载使地基附加应力剧增、导致建筑物不均匀沉降、墙体开裂。
2.2、原因分析
根据基础沉降计算公式分析可知,附加应力、地基压缩层厚度以及地基土的压缩模量Es相差过大是地基不均匀沉降的本质原因;土体中的孔隙使土体可压缩是内在原因,而基底附加应力是外因。
(1)地质勘察不到位
许多开发商对勘察工作不够重视,勘察人员在地质钻探中勘探点位间距过大或勘探点深度不到位,从而造成地质剖面图的连续性不可靠,工程地质报告未能正确反映土层性质、土工试验以及地下水情况,导致设计人员分析错误。
(2)地基处理方法不当
地基处理方法很多,一般有粉喷桩、旋喷桩、压密注浆、振冲成孔灌注桩及深层搅拌桩等,但同一种地基处理方法对于不同的工程要求处理的效果也不同。
在实际工程中,往往采用同一种地基方法来处理不同软弱地基,这为地基差异沉降埋下了隐患。
(3)施工质量较差
由于地基处理方法施工质量控制难度较大,再加上施工队伍技术薄弱、责任心不强,施工中发现基槽与地质勘查报告有出入时,既不通知勘查人员,也不采取相应措施,或错误的认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不做处理等,造成施工时地基处理的不好,因而埋下质量隐患。
三、防止高层基础不均匀沉降的建筑措施
3.1建筑物的体型应力求简单:
高层建筑物地基条件不好时,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。
建筑物高低(或轻重)变化太大,地基各部分所受的荷载轻重不同,自然也容易出现过量的不均沉降。
因此,当地其软弱时,建筑物的紧接高差以不超过一层为宜。
3.2控制长高比及合理布置墙体:
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。
3.3设置沉降缝:
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。
为此,沉降缝的位置通常选择在下列部位上:
(1)长高比过大的建筑物的适当部位;
(2)平面形状复杂的建筑物转折部位;
(3)地基土的压缩性有显著变化处;
(4)建筑物的高度或荷载有很大差别处;
(5)建筑物结构类型(包括基础)截然不同处;
(6)分期建造房屋的交界处;
(7)拟设置伸缩缝处(沉降缝可兼作伸缩缝)。
3.4调整某些设计标高预防措施:
(1)根据预估的沉降量事先提高室内地坪或地下设施的标高
(2)建筑物各部分(或设备之间)有联系时,可将沉降较大者的标高适当提高;
(3)在建筑与设备之间,留有足够的净空;
(4)有管道穿过建筑物时,应预留足够尺寸的洞口,或采用柔性管道接头等。
3.5结构措施:
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。
3.6施工措施:
在软弱的地基上进行工程建设,合理地安排施工程序,注意某些施工方法,也能收到减少或调整部分不均匀沉降的效果。
当拟建的相邻建筑物之间轻(低)重(高)悬殊时,一般应按照先重后轻的程序进行施工;有时还需在重建筑物竣工后间歇一段时间,然后再建造轻的邻近建筑物,如果重的主体建筑物与轻的附属部分相连时,也可按上述原则处理,在已建成的轻型建筑周围,不宜堆放大量的建筑材料或土方等重物;拟建的密集建筑群内如有采用桩基础的建筑物,桩的设置应首先进行,在进行井点排水降低地下水位及挖深坑修建地下室(或其他地下结构)时,应密切注意到对邻近建筑物可能产生的不良影响。
在淤泥及淤泥质土的地基上开挖基坑时,要注意尽可能不扰动土的原状结构,通常可在坑底保留200mm左右厚的原土层,待施工垫层时再临时铲除,如发现坑底软土已被扰动,可挖去扰动部分,用砂、碎石等回填处理。
总结:
地基的不均匀沉降是引起建筑物结构裂缝的主要原因,严重威胁着建筑物的安全。
地基不均匀沉降的原因主要包括地基、基础、上部结构和建筑物周围环境条件的人为改变等。
通过实验和工程具体实例证明,不均匀沉降产生的裂缝是从沉降少的部分开始延伸发展的。
处理已经发生不均沉降的建筑物,首先应全面调查了解地基和建筑物的现状,采用有针对性的修补和补强措施。
为了减少地基不均匀沉降带来的损失,应在设计阶段就采取相应的对策。
参考文献
赵西安--钢筋混凝土高层建筑结构设计--中国建筑业出版社--1992
郑汝飞--浅谈高层建筑采用两种基础施工不均匀沉降控制的施工技术--2008
韩继旺、邓继、邓玺--高层建筑测、沉降测量技术研究、科技资讯--2008
林景芝--高层建筑沉降测量技术及其应用讨论中国高新技术企业--2010
宰金珉、宰金璋--高层建筑基础分析与设计--中国建筑出版社--2004
致谢:
完成这篇论文后有一种如释重负的感觉,感慨良多。
大学生活一晃而过,回首走过的岁月,心中倍感充实,当我写完这篇毕业论文的时首先诚挚的感谢我的论文指导老师王亚琳老师。
她在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。
还有教过我的所有老师们,你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友,感谢他们为我提出的有益的建议和意见,有了他们的支持、鼓励和帮助,我才能充实的度过了三年的学习生活。