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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1/1》5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1.64》。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
【
》。 《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2》m,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1!983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、1!989?版到20《0,2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
! 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100!mm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!200m《m原因是100【mm施工困》难且容易造成—换填层不连续—。
【 (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【H,1;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H】1也可分解》成两个分《力其:。一是τ11其二是N!11τ1《1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=τ1】1+τ12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=τ【11+τ12—+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
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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
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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
【
—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:(°)
》
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:(,a)冻前《 (b)】冻后
【
图3 斜—面基础的《防冻胀?试验
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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【
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《 ,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
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— 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
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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
【。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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