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5 地基计算】
《。
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
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: 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1.8《m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1.6】4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
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: 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
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5.【1.7 “—场地冻结深》度”在本《规范2002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
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》 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】97:4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
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《 : 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
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》 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】
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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2《0世纪70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
】
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1974—版、1989版到2!002?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1】m)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1m~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2—m):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
! 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
》
《 , 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~3《。0年后室内地面【低于室外地》面甚:至出现进《屋下台阶现象—
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》 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
【
《
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
】。
!(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?。100mm改—。为20?。0mm原《因是100m—m施工?困难且容易造—成换填层不连续【
】 (二)斜面基础!
】 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
【
》 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H1;!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:τ,12和沿基础斜边法!线方向的N12【τ12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τ11其!。二是N1《1τ11《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+τ1【2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=τ1—1+τ?。12+τ2》2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-》N12-《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
】1,冻后地面《;2冻?前地:面
《
【。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
》
【。。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
!
》 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
!
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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
《
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
》
》 :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300mm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
【。
《
图4《 保温基础》示意
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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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