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如何减轻建筑施工不均匀沉降的危害?
RSS 打印 复制链接 发布时间:2019-05-16 09:10:05

 1 引起建筑物不均匀沉降的因素

引起建筑物不均匀沉降的因素主要有四个方面:
(1)地基土本身的不均匀性,地基土并不是单一的匀质材料,但在设计中对其作了简化假定,使其单一化理想化。表达为土的容重r 、压缩模量E S 、密实度等,这样就使计算与实际有一定的误差。因此尽管设计时计算的很认真,也并不能保证建筑物能够完全均匀沉降。
(2)施工中出现的问题由于施工时地基处理的不好,或因地质勘探不细,没有发现地下的某些不良地质现象,如暗洪、坑洞等,因而未作处理,从而引起地基的不均匀沉降。
 (3)建成后使用过程中的意外影响,由于地下水管的大量漏水引起地基局部下沉,或因为临时的大量的地面堆载而引起局部下沉。
(4)建筑物的立面存在高差,另外还有相邻新建筑产生的影响等。
一般在建筑物下部,由下往上发展,呈“ 八” 字、倒“ 八” 字、水平及竖缝。当长条形的建筑物中部沉降过大,则在房屋两端由下往上形成正“八”字缝,且首先在窗对角突破;反之,当两端沉降过大,则形成的两端由下往上的倒摪藬字缝,也首先在窗对角突破,还可在底层中部窗台处突破形成由上至下竖缝; 当某一端下沉过大时,则在某端形成沉降端高的斜裂缝;当纵横墙交点处沉降过大,则在窗台下角形成上宽下窄的竖缝,有时还有沿窗台下角的水平缝;当外纵墙凹凸设计时,由于一侧的不均匀沉降,还可导致在此处产生水平推力而组成力偶,从而导致此交接处的竖缝。

2 减轻不均匀沉降危害的相应措施

2.1 处理好地基处理
软弱地基的常用方法包括:置换及拌入法,这种方法包括换土垫层法、振动碎石法、深层搅拌法、 旋喷法等,要求湿陷性黄土、杂填土、软弱地基的浅层不排水强度不小于2 0 K p a 的粘性土、粉土、人工填土淤泥、淤泥质土、含水较高的粘性土、粉土、超软土地基标准贯入度小于1 0 的砂性土,小于5 的粘性土等;振密及挤密法。这种方法要求地下水位以上,含水量接近最优的粘.性土、砂性土、杂填土地下水位0.8m以上的杂填土、非软粘性上、无粘性土碎石土、砂土、非饱和粘性土、黄土、高填土地基杂填土及含砂较多的松散土地基;预压法。这种方法用于各内软土地基等。
2.2 搞好建筑设计
建筑物的体型力求简单,建筑物体型复杂常常是削弱建筑物整体刚度和加剧不均匀沉降的重要因素,平面形状复杂的建筑物,如“工”字形,Top,字形,“E”字形,“L”字形等,在纵横交叉处,基础密集,地基中应力重叠,沉降量增加。同时,此类建筑物整体性差,刚度不对称,容易遭受地基不均匀沉降的危害而产生开裂,因此,遭遇不良的地基时,在满足使用条件的前提下,应尽量做到: 平面形状简单,如用“一”字形建筑物;立面上建筑物紧接高差不超过一层;控制长高比在2.5~3 . 0 以内; 内外纵墙避免中断、转折、缩小横墙间距,以增强整体刚度。还可以设置沉降缝 沉降缝能有效的减轻不均匀沉降引起的危害,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,根据经验和模拟计算,应在下列部位设置:建筑物或荷载突变处:长高比过大的建筑物的适当部位:地基软硬交界处:地基基础处理不同处;局部地下室的边缘;分期建造房屋的分界面:一般沉降缝的宽度为:二、三层房屋为5~8cm;四、五层房屋为8~12cm:六层以上不小于12 cm.同时还要控制相邻建筑物的间隔距离,根据影响建筑物的荷载大小、受荷面积和被影响的建筑物的刚度以及地基的压缩性等条件,归纳为“影响建筑物的沉降量”和“被影响建筑物的长高比”两个指标。
2.3 改进结构设计
建筑物地基所受的荷载中,建筑物的自重所占比例很大,民用建筑约占60%~70%,工业建筑约占40%~50%。减轻自重的主要措施有:减少墙体重量;选用轻型结构。 要增强建筑物的刚度和强度。
一是控制建筑物的长高比。长高比是决定砌体结构空间刚度的一个主要因素。L / H越小,建筑物的刚度越好,对地基不均匀沉降的调整能力也越大,实践表明L / H < 2 . 5或最大沉降量S<12cm 的建筑物,均不出现裂缝L/H>3.0 且S>12cm 时,建筑物极易出现裂缝。根据调查,二层以上的砌体结构长高比不宜大于2.5,对于平面简单、内外墙贯通、横墙间隔较小的结构,长高比不宜大于3.0,不符合上述要求的,要设沉降缝。软弱地基上的三层及以上的房屋,其长高比不大于2.5。
二是设置圈梁。在建筑物墙体内设置圈梁,可增强建筑物的整体性,提高砌体的抗剪、抗拉能力,这是防止裂缝出现和防止裂缝发展的有效措施。对于地表变形很大的地区,阻止裂缝出现不可能的情况下,为防止房屋的突然倒塌,保持带裂缝房屋的整体性至关重要,需采用构造柱、圈梁等。圈梁对帮助减小沉降裂缝是不容忽视的,墙内设置的圈梁能增强墙体承受挠曲应力的能力,圈梁又如钢筋,主要承受拉力,能在一定程度上你不砌体抗拉强度低的弱点,但是圈梁必须与其体结构结合成整体,否则不能发挥其应有的作用。
三是合理布置纵横墙。当地基发生不均匀沉降时,墙身是主要的受力构件,纵墙应尽量避免转折或中断,防止刚度消弱而损坏,建筑物横墙能起到加强整体刚度的影响。间距不宜过大并注意与外墙妥为连接。
四是加强基础的刚度和强度。基础对不均匀沉降的调整能力依次为: 箱形基础、片筏基础、混凝土十字交叉条形基础、条形基础。总结各地的经验本文建议,在软弱地基或较软地基上的建筑采用桩基础,而不宜采用整板基础,不应采用条形基础。要采取有效措施,避免上部结构因支座的移动产生很大的附加应力。减少由于地表土移动产生的附加应力,如滑动层,把部分地表变形消耗在滑动层上,从而降低对上部结构的影响。合理的础应力调整各部分的荷载分布集度,基底应力,使基础底面处的平均压力设计值(P)相近。要减小偏心荷载作用,设计时,Pmax 应满足要求P<1.2f 式中:f 为地基承载力设计值,P m a x 为基础底面边缘的最大压力设计值。
2.4 采取施工措施
在施工中要保持原状结构,基础施工开地基且地基承载能力大于原天然地基承载能力;要适当安排施工顺序,内外墙同时砌筑,不得留有直磋。相邻部位砌体施工不得高差过大(不宜超过3 层)。当建筑物各部分存在荷载差异时,要合理安排施工工序。先建重、高部分,后建轻、低部分; 先做主体部分,后建附属部分,利用施工时间差,也可以预先调整一部分沉降量,减少沉降差。
2.5 要对重点部位进行保护
采用保护措施推迟裂缝的出现,主要在于重点部位的保护。通过以上论述,除了以上的条款需要满足外,为预防和减轻不均匀沉降造成的危害,应有足够的圈梁和芯柱,芯柱的设置,同时提高基础梁刚度,从严控制房屋的沉降量,一般沉降量控制在200mm之内;做好基础设计,减少不均匀沉降,对于软土地基,应进行地基处理或采用桩基础,在底层外墙的窗台墙及下墙体的砌体洞内用C15 细石混凝土灌实;在地基不均匀的情况下,底层窗台墙体的第2 与第4 皮灰缝中各设设计钢筋点焊网片与窗台梁以控制垂直裂缝的发生。通过无保护措施房屋抗地表变形分析,窗洞是一个重点保护对象,必须采用保护措施,窗洞是砌体结构刚度突变部位,因此也是高应力容易出现的区域,推迟窗洞四周裂缝出现的时间是整个砌体房屋保护的关键。

3 建筑物不均匀沉降的预防以及治理

预防主要包括三个方面:一是要合理设置沉降缝, 凡不同荷载( 高差悬殊的房屋)、长度过大、平面形状较为复杂、同一建筑物地基处理方法不同和有部分地下室的房屋,都应从基础开始分成若干部分,设置沉降缝,使其各自沉降,以减少或防止裂缝产生。沉降缝应有足够的宽度,操作中应防止浇注圈梁时将断开处浇在一起,或砖头、沙浆等杂物落入缝内,以免房屋不能自由沉降而发生墙体拉裂现象。二是加强上部结构的刚度,提高墙体的抗剪强度。由于上部结构刚度较强,可以适当调整地基的不均匀下沉。故应在基础顶面(± 0 . 0 0 )处及各楼层门窗口上部设置圈梁,减少建筑物端部门窗数量。操作中严格执行规范规定,如砖浇水润湿,改善沙浆和易性,提高沙浆饱满度(提高沙浆的饱满度,可以大大提高墙体的抗剪强度)。在施工临时间断处应尽量留置踏步槎,当留置直槎时,必须作成阳槎,并加设拉结钢筋,要解决消灭留阴槎和无拉结筋的错误做法。三是加强地基的验槽工作,对于较复杂的地基,应在基槽开挖后进行普遍针探,待针探出的软弱部位进行加固以后,放可进行基础施工。
已经出现的裂缝可采用如下治理措施:对于墙体产生的裂缝首先应作好观察工作,注意裂缝发展的规律。对于非地震区一般性裂缝,如若干年后不再展,则可以认为不影响结构安全使用,局部宽缝处,用沙浆堵抹挖不得破坏基底原状上,如超深应采用人工即可额。对于影响安全使用的结构裂缝,应进行加固处理。治理的方法为——在沉降稳定后,先在墙面贴钢筋网片,并配置穿墙拉筋进行固定,然后灌细石混凝土或分层抹水泥砂浆进行加固。砖砌体因地基不均匀沉降而引起裂缝,虽然不可避免,但又要设计合理,施工中确保工程质量,选用材料得当,这些裂缝是可以从根本上得到控制的。

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