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5 —地基计算
!。
5.1 ! 基础埋《置深度
】。
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2:。5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(1/1【7,.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,
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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2【002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197【4年和1983【。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
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【 , 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%~》30%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
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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》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
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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20【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
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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?1,00mm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】mm:改,为,200mm原因是1!00:。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
—。
?。 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V—1V1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N12τ【12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N11!τ11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N《1,1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+【τ12?正压力N1=N【11-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=τ》11+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N?1=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
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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【
— , 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N—。。1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N:1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《
】 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
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1基础冻拔【量(c?m);?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
】。
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?。
》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9!0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
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】 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《0,m,m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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