5》 :地基计算
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5.】1 基础埋置深】度
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5:.1.3 本【条为强制性条文除】岩石地基外位于天然!土质地基上的—高层建筑筏形或箱形!基础应?有适当的埋置—深度以保证筏形和】箱形基础的抗倾覆】和抗滑移稳定—性否则可能导致【严重后果必须严格执!行
【 《随着我?国城镇?化进:程建:设土地紧《张高层建筑设—地下室不仅满足埋】置深度要求》还增加使用》功能对软土地基还能!提高建筑《物的:整体稳定性所以一】般情况下高层建筑宜!设地:下室
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5.1.4 】本,条给出的《抗震设防区内—的高层建《筑筏形和箱形—基础埋深不宜小于】建筑物高度的1/】15是基于》工程实践《和科:研成果北京市勘察】设计研究院张在【明等在分析北京【八度抗?震设防区内高—层建筑地基整体【稳定:性与:基础埋深的关系时】以二幢分别为—15层和25—层的建?筑,考虑了?地震:作用和?。地基:的种种不利因素【用圆弧滑《动面法进行分析【其结论是从地—基,稳定的角度考虑【当25层建》筑物的基础》。埋深为1.8m时其!稳定安全系数为【1.44《如埋深为《3.8m(1—/17.8)时则安!全系数?达到1.64对位于!岩石地基上的高【层建筑筏形和箱【形基础其埋置—深度应根据抗滑移】的要求来《确定
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5.1.6【 在?城,市居:住密集的地方往【往新:旧建:筑物:距离:较近当新建建筑物】与原有建筑》物距离较近尤其【。是新建建筑》物基:础埋深大于原—。有建筑物时新建【。建筑物会对原—有建:筑物产生影》响甚至会《危,及原有建筑物的安全!或正常使《用为了避免新建【建筑物?对原有建《筑物的影响》设计时?应考虑与《原有:建筑物保持一定【的安全距离该安全距!离应:。通过分析新》旧建筑物的地基【承载:力、地基变形和【地基稳定性来确【定通常决《定建筑物相》邻影响距离大小的】因素主要有新建建筑!物的沉降量和原有建!筑物的刚度等新建】建筑物的沉降量【与,地基土的压缩性【、建筑物的荷载大】小有关而原有建【筑物的刚度则与【其结构形《式、:长高比以及地基土的!性质有关本规范第7!.3:.3条?为相邻建《筑物基础间净距的】相关规定这是根据】国内55个工—程实例的调》查,和分析得到》的满:足该条规定》的净距要求一般可不!考虑对相邻》建筑的影《响
! 当相邻建筑物】较近时应采取措施减!小相互影《。响1尽量减小新建】建筑物?。的沉降量;》2新建建筑物的基础!埋深不宜大于—原有:建筑基础;3选择】对地基变形》不敏感的结构形【式;4采《取有效?的施工措施如分【段施工?、,采取有?效的支护《措施以及对原有建】筑物地基进行加固】等措施
!5.1.7 【。“场地冻结深—度”在?本规范200—2版:中称为“设计冻【深”其值是》根据:当地标准冻深考虑】建设场地所处地基】条件和环境条件经】修正后采取的更接近!实,。际的冻深值》本,次修订将“设计冻】深”改为《“场:地冻结深度》”以使概念更加清】晰准确
! 《附,录F中国季节性冻土!标准冻深线图是在】标准条件下取—得的该标《准,条件即为标》。。准冻结深度》的定义?地下水位与冻结锋】面之间的距离大【于2m不冻胀黏【性土地表平坦、裸】露城市之外的空【旷场地中多年实测】(不少于十年)【最大冻深的平—均值由于建设—场地通常不具备上】述标准条件》所以标?准冻结深度一—般不直?接用于设计》中,而是要考虑》场地实?际条件将标准—冻结深?度乘以冻深影响系数!。使,得,到的场地冻深更【接近实际《情,。况,公式5?.1.7中主要考】虑了土质系数、湿】度系数、《环境系数
【
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土质】对冻深的《。影响是众所周知【的因岩?性不同其热物理【参,数也不?同粗颗粒土的—导热系数比》细颗粒土的》大,因此:当其他条件一致时粗!颗粒土比细颗粒土的!。冻深大砂类土的【冻深比黏《性,土的大我《国对这方面问题的】实测数据不》多不系统前》。苏联1?974年和19【83年房屋及—建筑物地《基设计?规范中有明确规定本!规范采纳了他们【的数据
! 土的含水量!和地:下水位对冻深也【有明显的影响因【土中水在相》变时要放出》大量:的潜热所以》含水量越多地下【水位越高(冻结【时向上迁移》水量越多)》参与:相变:的水量就越多放出的!潜,热,也就:越,多由于冻《胀土:冻结:的过程?也是放?热的过程放热在某】种程度上减缓了冻深!的发展速《度因此冻深相—对,变浅
【。
城—市的气温高于郊外】这种现象在气—象学:。中称:为城:市的“热《岛,效,应”城市里》的辐射受热状况【。发生改变(深色的沥!青屋顶及路面吸收大!量阳光)高耸的建】。筑物吸收更多的阳】光各种建《筑材的?。热容量和传热量大】于松:土据计算城市接【受的太阳辐射—量比郊外高出10】%~3?0%城市建筑物和】路面传送热》。量的速度比》郊外湿润《。的砂质土壤快—3倍工业排放、交】通车辆排放尾气【人为活动等》。都放出很多热量加】之建筑群集中风小对!流差等使周围气温升!高这些都导致了市】区冻结深度小于标准!冻深:为使设计时采—用的冻深数》据更:接近实?际原规范根据国家】气,象局气象《科学研究院气候所】、中国科学院—、北京?地理研究所气候室提!供的数据给出了环】境对冻深的影—响系数经多年使用没!有问题因此》本,次修订对此不作修】改但使?用时应注意此处所说!的,城市(市区)—是,指城市集中区不【包括郊?区,和市:属县:。、镇
! 冻结》深度与?冻土:层厚度两个概念容】。易,混,淆对不冻胀》。土二者相同但对冻胀!性土尤其《强冻胀以上的—土二者相差颇—大对于冻胀性土【冬季自然地面—是随冻胀量的加【。。大而逐渐上抬—的此时钻《探(挖探)量—测,的冻土层厚度—包含了冻胀量设计基!础埋深时所需的冻】深值是自冻前—自然地面《算起的它等于实测】冻土层厚度减去冻】胀量:为避免混淆在—公式5.1.7中】予以明?确
! ,。 关于冻深的取【值尽量应用当地的实!测资料要注意—个别年份挖探一个】、两个数《据不能算实测—数据多年实测资【料(不?少于十年)》的平均值《才为实测数据
!
?。5.1.8 —。 ,季节冻土地区—基础合理浅》埋在:保证建筑《安全方面是可以【实现的?为此冻土学界从20!世纪7?0年代开始做—了大量?的研究实践工作【取得了一定的成效】并将浅?埋方法编入》规范:中本次规范修订【保留了原规范—基础浅埋方法—但缩小了应用范围将!。基底允许《出现冻土层应用范】。。围控制?在深:厚季节?冻土地区《的不冻胀、弱冻【胀,和冻胀土场地修【订主:要,依据如下《
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】1 原规范—基础浅埋方法目【前实:际设计中《。使用:不,普,遍从本规范197】4版、1989版到!2002版根据当时!国情和低层建筑较多!的,情,况为降低基础—工程费用《规范都给出了基【。础浅埋方法但—目前在实际应用中】实施基础浅》埋的:。工程比例《不大经调查了解我国!浅季节冻土》地区(冻深小—于1m)除》农村低层建》筑外基本没》有实施基础浅—埋中厚季节冻土地】区(:冻深在1《m,~2m之间)多层建!筑和冻?胀性较强《。的地:基也很少有浅—埋基础基础埋深多】数,控制在?场地冻?深以下?在深:厚季节性冻》土地区(《冻深:大于2m《。)冻胀性不强的【地基上浅《埋基:础较多?浅埋基础应用—不多的原因一是设】计者对基础》浅埋不放《心;二是多数—勘察资料对冻—深范围内的》土层不?给地:基,基础设计参数;【三是多数情况冻【。胀性土层不是适【宜,的持:。力层
《
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【。2 随着国—家,经济的发展》人们对?。基,础浅埋?。带来的经济》。效益与房屋建筑的】安,全性、耐久性之【间更加?重视房屋建》筑的安全性、耐久性!
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3— 基础浅埋后如果!使用:过程中地基浸水【会,造成:地基土冻胀性—的增强导《致房屋出《现冻胀破坏此—现,象在:。采用了?浅埋:基础的三层》以下建?筑时有发生
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—。。4 冻胀》性强的土融》化时:的冻融?软化现象使基础【。出现短时的沉陷多】年累积可导》致部分?浅埋基础《房屋使用2》0年:~30年《后室内地面低于室】外,地面甚至《出现:进屋下台阶》现象
! 5 目前】西欧、北美、日本】和俄罗斯规范—规定基础《埋,深均不小于冻深【
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鉴于【上述情况本》次规范修订》提出在?浅季节?冻土地区、中厚季】节冻土地区和深厚】季节冻土地》。区中冻胀《。性较强的《地基不?宜,实施基础浅埋在深】厚季节冻土地区的不!冻,胀、:弱冻胀、冻》胀土地基可以实施基!础浅埋并给出—了基底最大》。允,。许冻土?层厚度表该表是【原规:范表:保留了弱冻胀、冻胀!。。土数据基础上—进,行了取?整修:改
5.!1.9 防切向冻!。胀力的措施如下【
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切向!冻胀力是指地基【土冻结膨胀时产【生的其作《用方向平行基础侧】面,的冻胀力基础防【切向冻胀力方法很多!采用时应根据工程特!点、地方《材,料和经验确》定以下介绍3种【可靠的方法
】
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》 (一)《基侧填?砂
! , 用基侧填砂—来减小?。或消除?切向冻胀力是简单易!行的方法地基土在】冻结:膨胀时所产生的冻】胀力通过土》与基础牢固冻结在一!起,的,剪切面传递砂类土】的持水能力》很小当砂土处在【地下水位之上时【不但为?非饱和土而且含【水,量很:小其力学性能接近松!散冻:土所:以砂土与《基础侧表面冻结在一!起的冻结《强度很小可传递的】切向:冻,胀力亦很小在基【础施工完成》后回填基坑时—在,基侧外表(》采暖建筑)或四【周(非采暖建—筑)填入厚度—不小于?100m《。m的中、粗砂可以起!到良好的防切向冻】胀力破坏《。的效果?本次修订将换填厚度!由原来的100【m,m,改为20《0,mm原因是10【0,mm施工困难且【容,易造成换《。填层不连续
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《
《 (二)斜面基础
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!截面为上小下大【的斜面基础就是将】独立基础《或条形基础》。的台:阶或放大脚做成连】。。。续的:斜,面其:防,切向冻胀力作用明】显但:它,容易被理解为是用下!部基础断面中的【扩大部分来阻—止,切向冻胀力将—基础抬起这》种理解是错误的【现对其原《理分析?如下
《
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》。 在冬初当第一层】。。。。土冻结时土》产生冻胀并同—时出现两个方向【膨胀沿水平方向膨】胀基础受《一水平?作,用力H?1,;垂直方《向上膨胀基础受一作!用力V1V》1可分解成两个分力!即沿基础斜边—的τ12和沿基础】斜边法线《方向的N1》2τ12即是—由于土?有向上膨胀趋势对】基,础施:加的切向冻胀—力,N12是由于土【有向上膨胀的趋势】对基础斜边》法线方向作》用的拉应力水平冻胀!力,H1:也,可,。分解:成两个分力》其一是τ《。11其?二是N?11τ11是由于水!平冻:胀力的作《用施加?在基础斜《边上的切向冻胀力】N11则《是由于水平冻—胀力作用施加在【基础斜边上的—正压力?(见图?1受力分布图)【此时:第一层土作用于基侧!的切向?。冻胀力为τ1—=,τ11+τ》12正压力N1【=N11-》N12由《于N12为正拉力它!的存:在将降低基侧受到】的正压?力数值当冻结界面发!展到第?二层:。土时除第《一层:的原受力不变之外又!叠加了第二层土冻】胀时对第一层的作】用由于第二层土【冻胀:时受到第一层—的约束使第一层土】对基侧?的切向冻胀力增加】至τ1=τ11+】τ12?+τ22而且当【冻结第二层土时第】一层土所《处位置的土温又有所!。降低土在产生水平冻!胀后出现冷》缩令冻土层的冷【缩拉力为NC此时】正压力为N1=【N11-N1—2-NC《当冻层发展到第三】层土时第《一,、二层重又出—现一次上述》现象
》
?
《
图1 》 斜面基础基侧受】。力分布图
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1《冻,后地面;2》冻前地面
【。
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: 由以上分析】可以看出某层的【。切,向冻胀?力随冻深《的发展而《逐步增加而该层位】置基础斜《面上受到的冻胀【压应:力随冻深的》发展数值逐》渐变小?当冻深?发展到第n层第一层!的切:向,冻胀力超过基侧与土!的冻结?强度时基础便与冻】土产生相对》位移切?向冻胀力不再增【加而下滑出现卸荷现!象N1由一开始【冻结产生较大—的压应力《随着冻深向下发展、!土温的降《低、下层土的冻【胀等作用拉应力【分量在不断地—增长当达到》一定程度N1由【压力变成拉力—所以当达到抗拉强】度极:限时基侧与土将【开裂:由,于冻土的受拉—呈脆性破坏一旦开裂!很快延基侧向下【延伸扩?展这:一开裂使基》础与基?。侧,土之:间产生空隙切—。向冻胀力也就不复存!在了
?
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? : 应:该说明的是在—冻胀土层范围之【内的基础扩大部分根!本起不到锚固作用因!在上层冻胀时基础下!部所出现的锚固力等!冻深发展到》该层时随着该层的冻!胀而消失了只有处在!下部未冻土中—基础的扩大部分【才,起锚固作用但我们所!说的浅埋《基础根本不存在【这一:伸入:未冻土层中的—部分
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《 在闫家岗—冻土:站不:同冻胀?性土的场地上进行】了,多,组方锥形(截—头锥)桩基础的【多,年观测?观测:结果表明当》β角大于等于9°时!基,础即是稳定》的,见图2基础稳定【的原因不是由于切向!冻胀力被下部扩【大部分给锚住而【是由于?在倾斜表面》上出现拉力分量【与冷缩?。分量:叠,加之后?的开裂切向冻胀【力,退出工作所造成【的见图3的试验【结果
【
—
图2 《斜面基础《的抗冻拔试》验,
1基】础冻拔量(cm【);2β(°)
】
:
【
:(a)冻《前 》 (b)冻后
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?图3:。 斜面基》础的防冻胀试—验
1空!隙
【 : 用斜面基—础防切向冻》。胀力具有如下特点】
! 1 在冻胀作用!下基础?受力明确技术可靠当!。其倾斜角β大—于等于9°》时将不会出现因切】向冻胀?力作用而导致的【。冻害事故发生—
— , 2 不但可!以在地下水位之上也!。可在地下水位之【下应用
》
】3 耐《久性:好在反复冻融作用】。下防冻胀效果—不变
—。
4 】。 不用任《何防冻胀材料就【可解决切向冻胀问题!
《
: 该种基础】施工时比常规基础】复杂当基《础侧:面较粗糙时可用【水泥砂浆将》基础侧面抹平
!
【(三)保温基—础
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, ? 在基础外侧采取】保温措施是》消除切向冻胀力的有!效方法日本称其为】“,裙式保温法”20】。世纪:90年?代开始在北海—道,进行研?究和实?践取得了《良好的效果》该方法可在冻胀【性较强、地下水【位较高的地基中使】用不但可以消除切向!冻,胀,力还可?以减:少,地面热损《耗同时实现基础浅】。埋
! 基础保温方法见!图4保温层厚—度应根据地》区气:候条件确定水平保温!板上面?应有不小于30【0mm厚土》层保护并有不小于】5%:的向:外排水坡度保温宽度!应不小于自保温层以!下算:起的场地冻结深度
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图4 保温基础!示意:
1室外!地面:;2采暖室内地面;!3苯板保温层;4】实际冻深线;—。5,原场地冻深》线
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