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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
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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,1.8m《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—.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20?02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1974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%~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、】19:89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~!30: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
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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
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5.—1.9 防切【向冻胀力的措—施如:下
! 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
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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10!0m: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100m—m改为200—mm原因《是100m》m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V1《V1可分解成两个分!力即沿?基础斜边的τ1【2和沿基础斜—边法线方向的—N12τ12—即,是由于土有向上膨】胀,。趋势对基础施加的】切向冻胀力N1【。2,。。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H:1也可分解成两个分!力其一是τ1—1其二是N1—1τ:11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N1?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=!N11?-,N12?由于:N,12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+τ1【2+τ?22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=N1】1,-N12-N—C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【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
》
—
?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
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—(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
【
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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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