造成建筑物不均匀沉降的主要因素有四个:
(1)地基土本身的不均质性,地基土不是单一的均质材料。然而,在设计中做了简化的假设以使其独特和理想。表示为土壤容重r、压缩模量ES、密实度等,使计算与实际存在一定误差。因此,尽管在设计过程中进行了仔细的计算,但并不能保证建筑物能够完全均匀地沉降。
(2)施工过程中出现的问题是由于施工过程中地基处理不善,或地质勘探不力,未发现地下不良地质现象。如暗藏洪涝、坑洼等,未经处理,造成地基不均匀沉降。
(3)竣工后使用过程中的意外冲击,地下水管大量漏水造成地基局部下沉,或临时地面大量荷载造成局部下沉。
(4)建筑物的标高存在高差,此外还有相邻新建建筑物的影响。
一般在建筑物的下部,由下向上发展,呈“八”字形、倒“八字形”、横竖缝。当长条形建筑中间的沉降量过大时,房屋两端自下而上形成一个正“八”缝,首先突破窗户的对角线。
反之,当两端沉降过大时,两端形成的自下而上的倒“八”缝也会先斜跨过窗户,也可能突破底层中间的窗台,从上到下形成垂直接缝。
当一端下沉过多时,在一端形成沉降端高的斜裂缝。
当纵横墙交接处沉降过大时,在窗台下角处形成上宽下窄的竖缝,有时沿窗台下角出现水平缝。窗台。
当外纵墙设计成凹凸不平的时候,由于一侧不均匀沉降,也会造成这里产生水平推力,形成一对力,在这个交接处形成垂直接缝。
减少不均匀沉降危害的相应措施
(1)处理好地基
弱基础常用的方法有:置换法和混合法。此类方法包括换土垫层法、振动碎石法、深度搅拌法、旋喷法等。粘性土、淤泥、人工填土 淤泥、粉土、高含水量粘性土、淤泥、超软土,浅层不排水强度不低于 20kpa 的湿陷性黄土、杂填土、标准渗透的软地基砂土小于 10,粘性土,标准渗透小于 5;
(二)做好建筑设计
建筑的大小力求简单。建筑物的复杂形状往往是削弱建筑物整体刚度、加剧不均匀沉降的重要因素。具有复杂平面形状的建筑物,如“I”形、“T”形、“E”形、“L”形等,在垂直和水平交叉处有致密的地基,地基内应力重叠,增加沉降。
同时,此类建筑整体性差,刚度不对称,容易因基础不均匀沉降而开裂。因此,在遇到基础较差的情况时,在满足使用条件的前提下,应尽量做到:
平面形状简单,如“一”字形建筑;在立面上,建筑物之间的高度差不超过一层。纵横比控制在2.5~3.0之间;内外纵墙避免间断、转弯,减少水平墙间距,提高整体刚度。
还可以设置沉降接头。沉降缝能有效减少不均匀沉降带来的危害。沉降缝用于将包括地基在内的建筑物划分为两个或多个独立的沉降单元。根据经验和模拟计算,应设置在以下位置:
建筑物或突然的负载变化;建筑物的适当部位长高比过大;软硬基础的结合处;对地基的不同处理;当地地下室的边缘;分阶段建造房屋的界面。
一般沉降缝的宽度为:二三层房5~8cm;四、五层房屋8-12cm;六层及以上不小于12cm。同时,需要根据受力大小、受力面积和受影响建筑物的刚度以及地基的可压缩性来控制相邻建筑物之间的距离。概括为两个指标:“影响建筑物的沉降量”和“受影响建筑物的纵横比”。
(3) 改进结构设计
在建筑物地基的荷载中,建筑物的自重占很大比重,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:减轻墙体自重;选择轻型结构。
提高建筑物的刚度和强度,一是控制建筑物的长高比。
纵横比是决定砌体结构空间刚度的主要因素。L/H越小,建筑物的刚性越好,对地基不均匀沉降的调节能力也越大。实践证明,L/H<2.5或最大沉降S<12cm的建筑物不存在裂缝。当L/H>3.0且S>12cm时,建筑物容易出现裂缝。
据调查,二层以上砌体结构的长高比不宜大于2.5。对于平面简单、贯穿内外墙、水平墙间距较小的结构,长高比不宜大于3.0。不符合上述要求的,应设置沉降缝。三层及以上弱基础房屋,长高比不应大于2.5。
二是设置环梁。在建筑物的墙体中设置圈梁,可以增强建筑物的整体性,提高砌体的抗剪抗拉能力。这是防止裂纹出现和防止裂纹发展的有效措施。
对于地表变形较大的地区,当无法防止出现裂缝时,为了防止房屋突然倒塌,保持出现裂缝的房屋的完整性非常重要。需要使用结构柱、圈梁等,圈梁有助减少沉降裂缝不可忽视。设置在墙体中的圈梁可以增强墙体承受弯曲应力的能力。圈梁与钢筋一样,主要承受拉力,在一定程度上弥补了砌体抗拉强度低的弱点。但是,圈梁必须与其车身结构融为一体,否则无法发挥应有的作用。
三是合理布置纵横墙。当地基发生不均匀沉降时,墙体是主要的受力构件,垂直墙体应尽量避免转动或中断,防止刚度减弱和破坏。建筑物的水平墙可以加强整体刚度。间距不宜过大,注意与外墙适当连接。
四是加强基础的刚性和强度。地基对不均匀沉降的调节能力有:箱形基础、筏形基础、混凝土横条基础、条形基础。
弱基础或软基础上的建筑物宜采用桩基,不得采用整板基础,不宜采用条形基础。必须采取有效措施防止上部结构因支座移动而产生较大的附加应力。减少滑动层等表层土体运动引起的附加应力,消耗滑动层上的部分地表变形,从而减少对上部结构的影响。
必须调整合理的地基应力,使各部分的荷载分布集中,地基应力,使地基底部的平均压力设计值(P)相近。为减小偏载的影响,设计时Pmax应满足P<1.2f 式中:f为基础承载力设计值,Pmax为底部边缘最大压力设计值基础。
(4)采取施工措施
施工时应保持原有结构,基础施工应开地基,地基承载力应大于原自然地基承载力;施工顺序要合理安排,内外墙同时施工,不留直接讨论。
相邻部位的砌筑施工不得有过大的高差(不超过3层)。当建筑物各部分的荷载存在差异时,应合理安排施工过程。先做重高部分,再做轻低部分;先做主要部分,然后再做附属部分。也可以利用施工时差,提前调整一部分沉降,减少沉降差。
(5) 保护关键部位
采用保护措施延缓裂纹的出现主要在于关键部位的保护。
通过以上讨论,除了上述需要满足的条款外,为防止和减少不均匀沉降带来的危害,还应有足够的圈梁、芯柱、芯柱。同时,增加基础梁的刚度,严格控制房屋的沉降。一般沉降控制在200mm以内。做好基础设计,减少不均匀沉降。对于软土地基,应采用地基处理或桩基,底层外墙窗台墙和下墙砌筑孔宜采用C15细石混凝土填充。在地基不平的情况下,
通过对无防护措施房屋抗地面变形能力的分析,窗洞是重点防护对象,必须采取防护措施。窗孔是砌体结构刚度的突变处,因此也是容易产生高应力的区域。延缓窗洞周围裂缝的出现,是保护整个砖石房屋的关键。
防治建筑物不均匀沉降的三个方面:
一是合理设置沉降缝。所有荷载不同(高差大的房屋)、长度过大、平面形状复杂、同一建筑物地基处理方法不同、部分地下室的房屋,应从地基开始分成若干部分,并设置沉降缝。使它们分开放置以减少或防止裂缝。
沉降缝应有足够的宽度。施工过程中,应防止环梁浇筑时断口倒在一起,或砖、砂浆等杂物落入接缝处,以免房屋无法自由下落,造成墙体开裂。
二是加强上部结构的刚度,提高墙体的抗剪强度。
由于上部结构刚性强,地基的不均匀沉降可适当调整。因此,应在地基顶面(±0.00)和每层门窗的上部安装圈梁,以减少建筑物末端的门窗数量。操作时严格执行规范,如给砖浇水润湿,提高砂浆的和易性,增加砂浆的丰满度(增加砂浆的丰满度可以大大提高墙体的抗剪强度)。在施工的短期休息时,应尽量保持阶梯式追逐。离开直追时,必须做成正追,并加拉杆。
三是加强基础检查工作。对于较复杂的地基,一般应在基槽开挖后进行针探,地基施工必须在针的薄弱部位补强后才能进行。
已经出现的裂纹可以如下处理。对于墙体裂缝,首先要做好观察工作,注意裂缝发展规律。对于非地震区的一般裂缝,如果几年后不扩大,可以认为不会影响结构的安全使用。局部宽缝可用砂浆填塞,但不得破坏底座原有形状。对影响安全使用的结构裂缝应进行加固。处理方法是:待沉降稳定后,先在墙上贴钢网,在墙上用穿墙拉杆固定,然后浇筑细石混凝土或水泥砂浆。分层应用以加强。
地基不均匀沉降引起砖砌体裂缝是不可避免的,但只要设计合理,施工过程中保证工程质量,选用合适的材料,这些裂缝是可以从根本上得到控制的。
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