防止高层建筑基础不均匀沉降地要求措施.docx

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防止高层建筑基础不均匀沉降地要求措施

防止高层建筑基础不均匀沉降的措施

随着经济的发展，建筑业也产生了翻天覆地的变化，高层建筑如雨后春笋般涌现出来。

高层建筑往往存在着显著的高差、荷载差以及结构刚度差，容易使基础产生过大的差异沉降，从而对地面结构产生不利影响。

在高层建筑基础设计中，不均匀沉降问题是难题之一，下面将对此问题进行一些浅谈。

（一）高层建筑基础不均匀沉降的主要原因

　　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。

（二）防止高层建筑基础不均匀沉降的措施

　　1．房屋建筑工程应先勘察后设计。

在进行建筑设计之前，应对工程地质进行详细勘察，查明地基土质情况、分布范围、承载力大小，地下水位等水文地质条件，然后按照安全可靠、经济合理，技术先进、方便施工等要求，进行全面分析，权衡利弊，确定合理的建筑布局和结构类型，以便使上部结构，与地基相互影响，共同工作。

对软弱地基和不均匀地基尤其如此。

　　2．减轻建筑结构自重。

地基压缩变形大小与上部荷载值成正比。

因此，减轻结构自重是降低基底附加应力，减少沉降的有效措施，对于基础，可以选用自重轻，覆土少的基础形式，如宽基浅埋，空心基础，薄壳基础甚至箱形基础；或设置地下室半地下室，采用架空地板，取代室内填土。

对于上部结构，可以选用预应力、轻钢结构和单位容重少的轻质墙体材料，以减轻对地基的压力，减少地基沉降。

　　3．合理布置建筑体型，建筑平面形状应力求简单，纵墙拉通，避免转折多变，凹凸复杂。

建筑立面应尽量避免高低参差，荷载差异大，或开设过大的门窗洞口，削弱墙体。

使房屋建筑质量重心与刚度中心基本一致，提高房屋自身抵抗不均匀沉降的能力。

　　4．增强建筑物的整体刚度。

（1）增强房屋纵向刚度。

不均匀沉降使房屋产生纵向弯曲，纵墙应尽量避免转折，中断、开设过大的门窗洞口，横墙间距不宜过大，且与纵墙牢固连接。

（2）控制建筑物的长高。

长高比愈小，建筑刚度就愈大。

对于软弱地基，三层以上房屋，长高比不宜大于2.5。

　　（3）设置沉降缝。

在长度较长的建筑适当位置、平面转折、高低参差、荷载差异大、地基或基础类型改变的部位，设置沉降缝或连接走廓，从屋顶到基础断开，把建筑划分成若干个刚度较大，长高比较小自成沉降体系的单元。

　　（4）在基础和楼盖下的墙顶上设置平面闭合的钢筋混凝土圈梁（或钢筋砖带），或采用现浇楼盖，以增强房屋建筑的整体性。

　　（5）加强基础的刚度。

对于软弱和压缩性很不均匀地基上的建筑物，或以根据上部结构荷载情况，采用刚度较大的基础类型，如钢筋砼十字交叉条形基础，筏片基础甚至箱形基础。

　　5．调整各部分荷载分布。

对于较大高度（或荷载）差异的建筑，要合理布置重、高部分的荷载；采用纵横墙混合承重形式和不同的基底宽度，以合理调整建筑物各部分不均匀沉降。

对于不均匀沉降要求比较严格的建筑物，必要时可选较小的基底应力，加大基层面积进行设计。

　　6．对于大面积堆载的单层库、房，宜采用静定结构，防止墙体开裂。

　　7．新老或相邻两建筑物之间应保持一定距离，避免对地基产生新的附加应力和应力叠加，引起不均匀沉降。

　　8．增强门窗洞口强度。

在门窗洞口两边设置钢筋砼门框；为防止底层窗台墙反向弯曲变形开裂，可在窗台墙上部砌体内配置适量钢筋。

　　9．合理安排施工顺序。

对立面高低悬殊，荷载变化较大的房屋，应分期分段组织施工。

一般应先建荷载较重的高层，后建较轻的低层；先建深基础，后建浅基础，避免增加新的附加应力。

　　10．按设要求正确使用房屋。

房屋竣工后，不宜随意改变房屋的使用功能，增大使用荷载或任意加大地面厚度，防止地表水渗入地基。

（三）防止高层建筑基础不均匀沉降的常用方法

1．沉降缝的设置

按建筑地基基础规范，在建筑高度和荷载差异部位、结构或基础类型不同的部位，宜设沉降缝。

当地基压缩性高，厚度较大，主楼与裙楼之间差异沉降很大时，应该将两者基础之间用沉降缝完全断开。

设置沉降缝将主楼与裙楼基础分开，是一种传统的设计方法。

在早期高层建筑主、裙楼的设计中，为避免沉降差造成房屋开裂乃至破坏，常在两者相邻处设置沉降缝，并采用双柱、双墙等措施将结构断开。

有时为避免对裙房基础产生过大的下沉影响，裙房基础应尽可能离开主楼基础一段距离。

2．整体基础的采用

当基础在岩石层或卵石层上，或采用桩基、深墩，主楼与裙楼之间差异沉降很小时，一般可以将主、裙楼的基础做成整体，不必设缝。

高层建筑主、裙楼的设计中，常采用以下几种形式：

一是同置于刚度很大的箱基或厚筏基础上，以抵抗差异沉降引起的内力；二是通过桩基支撑在基岩或承载力较大的持力层上；三是地基土软弱，后期沉降量大时，也可将裙房放在悬挑基础上，但悬挑基础不能太长。

3．主楼与裙楼基础的联合设计

主楼与裙楼基础的联合设计，是指主楼与裙楼采取不同的基础形式，但中间不设沉降缝。

通过我国近３０年来的工程实践，联合设计的要点可归纳为：

其一，考虑裙房的高层建筑基础设计的关键是选择合适的沉降计算方法与确定合理的差异沉降，观察地区性持久的沉降数据。

其二，基本设计原则是尽可能减少主楼的重量和沉降量（例如采用轻质材料、采用补偿式基础或柱基），同时在不导致破裂的前提下提高裙房基础的柔性，甚至可能采用独立柱基。

其三，考虑施工的先后顺序。

主楼应先行施工，让沉降尽可能预先发生，设计良好的后浇带。

一般情况下，主楼与裙楼的荷载相差很大，两者的刚度差异悬殊，造成一定量的沉降差异，如果处理不当会造成结构的开裂而影响使用。

主、裙楼采用不同的基础形式，设法减少不均匀沉降，且在结构上保持连续无缝。

（1）箱基与基础梁的联合设计。

主楼采用具有补偿性的箱基，大大减少沉降，裙房采用沉降较大的基础梁，从而基本消除主、裙房之间的沉降差，两者的基础和上部结构则连成整体。

例如北京长富中心，主楼２６层，采用深１２．６ｍ的箱基，置于砾石土层，裙楼４层，采用条形基础并减少其埋深，置于粉质黏土层，其间采用斜梁将条基与箱基连接起来，主楼周围设后浇带，以确保主楼结构在施工期间自由沉降。

（2）箱基与独立柱基础的联合设计。

当主楼箱基埋深有限，属欠补偿基础时，希望裙房基础沉降更大些，以利于减少沉降差。

这时可将裙房条基改为柱下独立基础，上部结构在主、裙房连接处设置后浇施工缝，且连接构件采取可适应一定沉降差的结构构造。

例如某综合楼，主楼１６层，采用箱基，基础埋深８ｍ多，置于黏土层上，裙房３层，采用独立基础，地基比较均匀。

主楼与裙楼连接处采用后浇缝，主体完成后计算沉降量值为３０ｍｍ左右，浇注为整体后，终止沉降量为４０ｍｍ左右。

（3）桩箱基础与独立基础或筏基的联合设计。

当主楼采取桩箱或桩筏基础时，按沉降差尽可能小的要求，决定裙房采用独立基础、基础梁或筏基。

这些都应由地质条件和沉降分析来综合确定，处理得当则仍可保证上部结构连为整体。

这种联合设计方法可用于地基土压缩性较高的地区。

例如某办公主楼，主楼地上１４层，地下１层，采用筏板基础，裙楼３层，采用独立柱基础，主楼与裙楼之间留设后浇带，待主楼封顶后，再浇筑混凝土。

封顶后，施工后浇带，主楼沉降８ｍｍ，裙楼独立柱基础沉降８．３７ｍｍ，两者之间基本无差异沉降。

（4）筏基与筏基的联合设计。

当地基土条件较好、差异沉降不大，或功能上有特殊要求，主楼与裙房有可能同时采用箱基或筏基。

问题的关键在于，在满足防水要求的前提下尽可能保证连接处的柔性，且先施工主楼。

就高层建筑主楼与裙楼基础之间的关系，现行规范有明确规定：

当采用以下３种措施时，主楼和裙楼可连成整体而不设沉降缝：

一是裙楼基础从主楼基础挑出；二是减少绝对沉降量来控制沉降差；三是采用施工后浇缝，并辅之以相关的施工程序，以减少建筑物的后期沉降。

目前，不留缝的后浇带因其有很大的优势而广泛地运用于高层建筑的基础设计中。

 减少地基不均匀沉降采取的防治措施就要从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，从勘察、设计、施工等方面综合采取措施，减少建筑物的总沉降量，相应地减少不均匀沉降量，增强上部结构对沉降和不均匀沉降的适应能力。

（1）地质基础勘察方面地质钻探报告是一门专门的科学，来不得半点虚假。

钻探报告是设计人员的主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。

采用多种设计，增强基础刚度和整体刚度。

（2）住宅的平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多；避免建筑物有显著的高差或荷载差异。

长度较大的住宅，考虑在适应部位设置沉降缝；对于平面图形复杂的，或有层高高差及荷载显著不同的，要在其转折处；层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝；在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。

建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形，而且由于基底压力扩散的影响，在相邻范围内的土层，也将产生压缩变形；这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少，由于软弱地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。

结构措施要控制建筑物的长高比。

（3）长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。

实践证明，建筑物的长高比控制在2.5至3之间时，可减少建筑物的相对弯曲，房屋不易出现裂缝。

（4）合理布置纵横墙。

承重结构的墙身是房屋扭曲的主要受力构件，它具有调整地在不均匀变形的能力。

纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。

为了保证建筑物的整体刚度，对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。

（5）设置圈梁。

在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物的整体性，它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现，即使出现了裂缝也能阻止裂缝的发展。

（6）切实提高施工质量①砂浆的品种、强度等级必须符合设计。

②砖的品种，强度必须符合设计要求，砌体组砌形式一定要根据所砌部位的受力性质和砖的规格来确定。

③正确设置拉结筋。

④不准任意留直槎甚至阴槎，构造柱马牙槎不标准，将直接影响到墙体整体性和抗震性。

⑤加强沉降检测。

    在选择不均匀地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

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或先高后低的程序施工，以减少两者之间的沉降差。

采用混凝土后浇带施工工艺。

当建筑物体重大，高差不悬殊时，可采用混凝土后浇带施工方法，即在主体结构基本完成，建筑物沉降到一定的程度，在预先留置的部位补浇混凝土。

活荷载较大的建筑物，如粮库、料仓等，在施工前采用控制加载速率的堆载预压措施，使地基预先沉降，减少建筑物施工后的沉降及不均匀沉降。

当基坑挖到设计标高后应及时做基础，避免地基被扰动。

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，通常可在坑底保留大约200mm厚的原状土，待敷设垫层时才临时铲除。

如发现坑底软土上已被扰动，可挖去扰动部分，用砂、碎石（砖）等回填处理。

加强建筑物的沉降观察，做好详细记录。

在建筑物和构筑物沉降观测的每一区域，设置足够数量和符合标准的专用水准点和沉降观测点。

沉降观测的次数和时间应按设计要求，一般第一次观测应在观测点安设稳固后及时进行。

民用建筑每加高一层观测一次，工业建筑应在不同荷载阶段分别进行观测，全部竣工后二年内沉降观测每3个月不少于1次。

 （四）防止高层建筑基础不均匀沉降的质量检验

    地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。

对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。

   经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0；在受力范围内仍存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的地基承载力。

对受较大水平荷载或建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计算。

  随着科学技术的进步，会涌现出更多更好的方法，我们要勇于在技术方面有所创新，有所突破，这样才能保证工程的质量。