毕业论文（设计）地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究.pdf

工程硕士学位论文摘要国内外建筑物地基基础发生了很多工程事故。这是由于各地区的工程地质生 成条件不同，土分布，土的物理力学性质不同；坚硬的如岩石卵石，软弱的如淤 泥，千差万别。即使同一建筑物场地，往往土质也不均匀。地基基础不均匀沉降将对建筑物特别是混合结构房屋和混凝土框架结构房屋 产生很大的危害。它轻则引起房屋墙体开裂，重则引起房屋结构整体或局部倾斜 甚至倒塌，威胁到房屋的正常使用及人民生命财产的安全。因此，正确认识不均 匀沉降对房屋结构造成的危害，深入分析事故发生的原因，提出行之有效的防止 对策，具有重要的工程实际意义。地基基础不均匀沉降引起工程事故的原因是多方面的，概括起来有三个方面，即来自地基方面的原因、来自房屋结构方面的原因和人为因素。本文在总结前人 研究成果及工程事故实例中有关经验教训的基础上，分别对混合结构房屋和钢筋 混凝土框架结构房屋地基基础不均匀沉降事故的原因进行了深入地探讨和研究。建筑地基基础设计规范(GB50007 2002),砌体结构设计规范(GB50003-2001)及混凝土结构设计规范(GB500102002)对建筑物的地基 变形值，结构构件的裂缝宽度有相关的规定，并提出了相关的控制措施。根据不 均匀沉降事故发生的原因并结合有关规范和工程实践经验，本文提出了混合结构 及框架结构房屋不均匀沉降事故的治理对策，包括各种预防措施、地基处理方法、结构纠偏及加固手段等最后，根据前文的建筑物不均匀沉降原因分析及治理对策研究的成果，本文 分别列举了作者亲自参与的一栋混合结构房屋和一栋钢筋混凝土框架结构房屋不 均匀沉降事故的分析和处治。关键词：地基基础；不均匀沉降；混合结构；框架结构；原因分析；治理对策地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究AbstractMany project accidents occur in the foundations of domestic buildings and foreign buildings.This is because various local engineering geology conditions make different earth distribution and earth physics mechanical properties.Even if identical building location,often soil texture is non-unifbrmity settlement.The non-uniformity settlement of ground foundation is harmful to the building,specially to the masonry structure and the concrete frame structure.It may cause wall,and even collapses of whole or local building,which threaten to the house normal use and the peoples life and property.Therefore,correctly understanding the harm of non-uniformity settlement to the building,thoroughly analyzing the reason of the accidents,and proposing effective preventing countermeasures,have a great project practical significance.Therefore,correctly understanding the harm of non-uniformity settlement to the building,thoroughly analyzing the reason of the accidents,and proposing effective preventing countermeasures,have a great project practical significance.The reason of project accidents caused by ground foundation non-uniformity settlement of the ground foundation is various.Summarizes three aspects:naniely reason comes from the ground aspect,reason comes from the building frame aspect and the human factor.This article makes thoroughly discussion and the research on the accident reason of non-unifbrmity settlement of the masonry structure and the reinforced concrete frame stuctureon the basis of summarizing the predecessor research results and related experience in the project accidents.Code for design of the ground foundations(GB50007 2002),Code for design of masonry structures(GB50003 2001),and Code for design of concrete structures(GB50010-2002)have relative stipulations on ground distortion of the building and the crack opening of structural components.Related controlling measurements are proposedoAccording to the reasons of nonunifbrmity settlement accidents and related code and project experience government countermeasures for non-uniformity settlement accident of the masonry structures and the frame structures are proposed in this article,including each kind of preventive measures,the ground processing method,the structural error correcting,the reinforcement method and so on.工程硕士学位论文Finally,this article enumerates the analysis and solutions for non-unifbrmity settlement accidents of a masonry structure and a reinforced concrete frame separately,which the author participated personally.Key word:ground foundation;non-uniformity settlement;masonry structure;frame structure;reason analysis;government countermeasurein工程硕士学位论文第1章绪论1.1概述L1.1引言近年来，国民经济迅速发展和综合国力不断增强，城乡建设得到迅速发展，我国在建筑设计、结构设计、施工技术和施工管理等方面有了迅速的提高。但是 我们也必须看到，当前建筑工程仍然存在着很多质量问题，有些问题直接影响着 建筑物的使用，浪费国家财产危及人民生命安全。在工程建设中常常遇到地基基 础不均匀沉降的问题，这一问题一直影响着工程的使用。许多砌体结构、混凝土 结构等建筑物在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相 当普遍的现象。分析产生裂缝的主要原因有：(1)地基基础的不均匀沉降引起裂 缝,(2)地基不均匀冻涨引起裂缝,(3)温差影响引起裂缝,(4)地震引起裂缝等等。据调 查统计，地基基础的不均匀沉降导致的裂缝在砌体结构和混凝土结构开裂事故中 占有很高的比例小纥因此，深入研究基础不均匀沉降引起混合结构和框架结构危 害的问题，提出行之有效的防治加固措施具有重要的学术意义和工程应用价值。LL2国内外工程实例及研究现状国内外工程技术人员及专家学者对地基基础不均匀沉降导致房屋结构受损进 行了深入的探讨和研究。陈春华，刘叶梅结合工程实例介绍了宝钢软土地基上 发生不均匀沉降的砖混结构房屋的综合整治技术。以钢管厂空压站电气室厂房为 典型个案，从设计、施工、维修方面作了分析探讨，对今后类似工程前期的设计、施工有警示作用，同时可供其它维修工程借鉴。娄俊杰，郭彦林等分析了澳门 综合体育馆屋盖钢结构主桁架和次桁架的受力关系，据此确定了次桁架的安装方 案，并对安装过程中主次桁架的内力、变形及支座反力做了全过程跟踪计算分析，验证了安装方案及后续桁架对接的可行性，同时根据桩基的沉降试验资料，计算 了支座反力及沉降量对整体结构性能的影响，验算了结构在产生不均匀沉降状态 下的安全性。燕乃玲，佟瑞清等团报导了山东省禹城市开元商厦建设过程中由于 基础不均匀沉降导致大面积裂缝，并采用I等水准测量及改进后的方法对其进行 了一年半的跟踪监测。观测了沉降速率，同时分析了基础不均匀沉降的原因，提 出了治理加固措施。袁铁铮，郭秀娟等从地基土的成因年代，特殊土的勘测、承载力评定、基础选型诸方面，分析总结了由于地基基础不均匀沉降引起长春高 科技大厦整体倾斜的事故原因。李哲，谢永利，白德容等对湿陷性黄土地基环 地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究境下大型建筑物不均匀沉降机理进行了深入分析，提出了“旋喷桩加固法”处理该 类地基事故的策略，详细分析了地基产生不均匀沉降的成因，对地基处理设计、施工参数确定及施工控制等进行了讨论。常好诵，伶晓利等在工程实际中结合 存在大面积堆载的烧结原料库结构及工艺特点，针对厂房由于不均匀沉降造成的 损伤，通过检侧鉴定分析，找出了其不均匀沉降及结构损伤的原因，提出了加固 处理建议。黄虹对某6层砖混结构住宅楼工程墙体产生裂缝的原因进行了分析，提出了在设计、施工维护中应采取的措施。王晖，吴胜发等研究了地基不均匀 沉降对上部结构内力、变形、周期等影响，提出了将地基（或基础）模拟为三维弹 性支座的有限元分析方法，将上部结构和地基基础进行整体分析。以深圳市少年 宫“水晶石”大厅结构为例，运用有限元软件ANSYS,将三维弹性支承分析法与常 用的固定支座法和竖向弹性支承分析法进行了对比分析，验证了三维弹性支承分 析法的合理性得出了一些有益的结论，可供设计人员参考。董军，邓洪洲等网 进行了地基不均匀沉降引起上部钢结构损坏的非线性全过程分析，并能提供结构 受损过程和加固后变化的详细信息，将其用于张家港东海粮油工业公司机械楼钢 结构现状评价和加固设计，取得了良好的效果。蒋通，苏亮文划利用可考虑盾构 法隧道衬砌一接头协同受力的等效连续化计算模型，建立了在地震引起不均匀沉 降作用下隧道弹塑性受力分析的简化方法，并以上海市延安东路越江隧道为例，介绍了隧道内力的分析结果。黄菊花，何成宏等基于振动波在土中传播与衰减 规律以及土的振动蠕变试验研究，分析研究了工厂振动诱发厂房柱基不均匀沉降 的现象，提出了相关的沉降计算方法和地基处理措施。从以上实例及研究状况可知，基础的不均匀沉降对结构的影响已引起相当多 学者的关注，并进行了许多试验及现场全过程跟踪，取得了许多有益的结果。1.2地基基础不均匀沉降对房屋结构的危害及原因分析建筑物因地基问题所引起的破坏一般有两种:一种是由于地基土在建筑物荷 载作用下产生压缩变形，引起基础过大的沉降或沉降差，使上部结构倾斜、开裂 以致毁坏或失去使用价值；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力 层所能承受的能力而使地基产生滑动破坏。众所周知，软土地基都是压缩性高，沉降量大，且沉降稳定历时时间长；沉降量大意味着产生不均匀沉降的可能性也 就越大。在荷载的作用下，软土地基由于土的各向异性引起的不均匀沉降，一般 难以计算，且同基础由于基底附加应力分布不均和土层压缩厚度范围内的分布不 均引起的不均匀沉降相比，均不可忽略不计。1.2.1 地基基础不均匀沉降对房屋结构的危害供人们从事生产、生活使用的各类建筑物，不论是高耸入云的摩天大厦，还 2工程硕士学位论文是玲珑的建筑小品，它们都要座落在地球表面下一定深度的岩土地层上。在土力 学及基础工程领域里，通常把直接支承建筑物的这一部分岩土地层统称为地基。在建筑物及其荷载作用下，或经地表浸水、地下水升降变化、地震以及地下采动 等其它多种因素的复合影响，地基将发生变形。因地基变形使建筑物离开其建筑 时的初始位置，沿重力方向移动的现象就称作建筑沉降。沉降对建筑物的危害表 现为：1、不均匀沉降导致建筑物倾斜。例如闻名于世的意大利比塞塔（图1.1）,由于建造在不均匀高压缩性上，致使塔基产生不均匀沉降，北侧下沉1米多，南 侧下沉有3米，塔身侧移达5.8米之多。图L2上海锦江饭店 2、导致建筑物严重下沉。例如上海锦江饭店（图L2）建在软土地基上，建 筑物绝对沉降达2.6m,使原底层陷入地下，成了半地下室，严重影响使用。3、不均匀沉降导致混合结构房屋墙体开裂。例如清华大学供应科库房楼（图 13）,竣工后仅一年，墙体开裂，使用三年后，全楼共出现33条大裂缝，成为危 房O4、不均匀沉降导致建筑物基础断裂。例如东南大学教工住宅（图1.4）在筏 板基础浇筑完毕尚未砌墙时，筏板基础横向断裂，缝长超过6米，缝宽15毫米。图1.3清华大学供应科库房楼图1.4东南大学教工住宅基础断裂由此可见，不均匀沉降对房屋结构造成的危害最为严重，不仅使基础出现裂地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究缝，而且使上部结构开裂，甚至房屋整体倾斜。1.2.2 地基基础不均匀沉降的原因分析引起房屋结构地基基础不均匀沉降的原因是多方面的，主要可分为两大类：1、来自地基方面的原因通常情况下地基是土，是一种松散的颗粒体，颗粒间存在着孔隙，侧限压缩 实验表明，随着外荷载的增加，土体孔隙比e逐渐减小，两者变化关系如图L5 所示。由此可见，土体中孔隙的存在使土体具有可压缩性，是导致建筑物沉降的 内在原因。图L5压缩曲线影响土层在压缩层厚度范围内的不均匀性的因素主要有：(1)地基土的压缩性土的不均匀性通常表现在有多种不同的组成和特性的土类，并以透镜体或局 部的不规则地层出现。在这种情况下，浅基础下地基的不均匀沉降很大，且是难 免的。通常根据本地土的成型历史对不均匀沉降也有很大影响。拟建场地的相邻 建筑打过桩，由于振动，土的絮状结构受到破坏，强度明显降低，甚至成流动状 态，则建房后，沉降则明显大于同类土，且靠近桩基部分的房屋沉降大。沉降和 沉降差随桩的长短、打桩的时间早晚显著变化。一般情况下，桩越长，打桩的时 间发生得越迟，它们的量值越大。另外，拟建场地的一侧建过房、预压过或由于 井点降水，造成地下水下降等，均会引起较大的不均匀沉降。(2)其它影响软土地基上浅基础不均匀沉降的因素加载速率的影响。对于荷载条件，我们通常认为是静力加载，忽略惯性的 作用。其对不均匀沉降的影响主要表现为:在荷载的作用下，一方面软土中的剪应 力产生剪切变形，导致强度的降低;另一方面，饱和粘性土有条件排水固结，抗剪 强度随时间增长，加载速率小，后一方面起主导作用;反之，前一方面起主导作用。抗剪强度的降低往往会引起软土地基的局部剪切破坏，甚至整体剪切破坏，而使 建筑物严重倾斜。在某种情况下(不超过允许的变形条件)，增加荷载速率对软土 4工程硕士学位论文地基的不均匀沉降有调整作用，对不均匀沉降引起的开裂有控制作用，体现在：当上部结构荷载有明显差异时，首先施加和适当增大承受荷载大的基础的加 荷速率，对不均匀沉降有调整作用；大量的工程实践证明，竣工后半年到一年内 是建筑物不均匀沉降发展最为迅速的时期，也是建筑物最易产生开裂的时间，其 原因是建筑物在施工期内，由于砌体强度未达到设计要求，有一定的塑性能适应 施工期的大部分不均匀沉降，很少开裂。因此采用施工期内增加加荷速率，提高 施工期内沉降量的比重，可适当减少建筑物在使用中由于不均匀沉降产生的开裂。地基中局部的管道漏水，化粪池的渗水或外溢。设计或施工中漏掉散水明 沟，使土体产生液化，改变土体的力学性能，降低其承载力。土季节性的湿度变化。如树木生长季节常易使土层干缩，而在休眠季节则 会是土层湿度过大。有资料表明:最好使树木的位置，离开浅基础的距离大于树木 最终高度。2、来自房屋结构方面的原因(1)上部结构上部结构的平面不规则和体型变化复杂在软土地基中会引起很大的不均匀沉 降。平面形状复杂的建筑物，纵、横单元交叉处基础密集，地基中由于单元荷载 产生的附加应力相互重迭，必然出现比别处大的沉降，加之建筑物的整体性差，各部分的刚度不对称，很容易遭受地基不均匀沉降的损坏；建筑物体型复杂，高 低(或轻重)变化较大，地基各部分所受的荷载轻重不同，自然容易出现过量的 不均匀沉降。(2)基础相对刚度基础作用的强弱取决于基础与地基的相对刚度、土的压缩性以及基底下塑性 区的大小。柔性基础的基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致；均布 荷载下柔性基础的基底沉降是中部大、连缘小刚性基础受荷后，基础不弯曲，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面；一般说来，无论是粘性土还是无粘性 土地基，只要基础埋深和基础面积足够大，而荷载不太大时，基底反力均呈马鞍 形；另外，刚性基础能够跨越基底中部，将所承担的荷载集中地传至基底边缘。总之，当基础相对愈刚时，随着基础挠曲的减少，基底反力的分布与荷载的分布 愈不一致，基础不利截面的弯矩和剪力也将相应增大。一般认为：配0.8基础是刚性的；08&3基础是柔性的。其中，ai./AK VEI)L为基础的长度；/为单位统一的基础特征值(弹性模量和惯性矩)；无为基床 系数。由上式可知：基础梁越长，基础的刚度越弱，则在软土地基设计中，基础梁 5地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究纵向不要伸入外挑的底板；基础断面越高，基础刚度越强；基床系数的取值对基 础的刚度影响很大。(3)偏心荷载在偏心荷载的作用下，基底将产生不均匀的附加应力，使基础发生倾斜。基 础的倾斜程度与偏心距e有关，很多资料认为“2：当eB/4时，转动中心进而向基础轴线转移，并使基础在受荷载较小 的一边抬起。对于后一种情况，显然理应在设计中加以避免，为了有足够的安全 度以防止基础的一端抬起，通常采用偏心距eB/6o对于绝对刚性基础，在风荷 载和其它偏心荷载作用下，沉降后为一倾斜平面，倾斜的程度可采用弹性力学公 式估算：圆形基础：上上x型E B矩形基础：8三fg0=8K.x型E B式中，P为偏心荷载，c为偏心矩，8为荷载偏心方向的矩形基础基底边长或圆形 基底直径，为土的泊松比，K为矩形刚性基础倾斜的无量纲系数，与A/B有关。(4)相邻基础(荷载)的影响地基中附加应力的向外扩散，使得相邻建筑物的沉降相互影响，造成不均匀 沉降。其表现形式主要有以下几方面：同一栋房子的基础彼此靠得很近，若荷载差异小，基础的面积接近，则不 均匀沉降小，反之则不均匀沉降大。基础上及其附近有大面积堆载。如填土、生产堆料等，若荷载小，距离远，则基础的倾斜小。相邻建筑物的距离越近，且埋深差异越大，引起的相互不均匀沉降越大。后建的建筑物最好把埋深置在与原房大致相同的位置，对于靠近或低于相邻基础 原挖土边缘，都必须防止相邻建筑丧失侧向支承或覆盖压力而产生侧向或竖向位 移。如果必须埋置不同深度，相邻基础的间距应大致为相邻基底高差的两倍。打桩在软土地基中对于相邻建筑的影响靠得越近产生的不均匀沉降越大。有的资料认为；在粘性土中打桩可以引起建筑物不均匀沉降的土层厚度约等于打 入土中桩的长度。13治理对策研究国内外工程事故实例及理论研究表明，控制建筑物地基不均匀沉降应从以下 几个方面着手:6工程硕士学位论文八保证勘察报告的真实性和可靠性.地质钻探报告是一门专门的科学，来不得半点虚假。钻探报告是设计人员的 主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德素质，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。2、设计阶段要切实做好数据收集及按规范合理设计，采取多种措施，增强结 构的基础刚度和整体刚度，具体体现在：（1）建筑措施平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多避免建筑 物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的不均匀沉降事故中，往往以有 高度差异或荷载差异的建筑物为多见，尤其是高、低或轻、重单元建成一体未设 置沉降缝时易发生。对于长度较大的建筑物，应考虑在适应部位设置沉降缝；对 于平面图形复杂的，或有层高高差及荷载显著不同的建筑物，要在其转折处，层 高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝，此外在地基土的压缩性有显著不同 处或在地基处理方法不同处都宜设置沉降缝。另外，应考虑相邻建筑物的影响。建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩 变形，而且由于基底压力扩散的影响，在相邻范围内的土层，也将产生压缩变形，这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少，由于软弱地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。（2）结构措施控制建筑物的长高比。长高比是保证混合承重结构建筑物刚度的主要因 素。长高比大建筑物，调整地基不均匀变形的能力就差，相反，如将建筑物长高 比限制在一定范围内，它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。实践证明，建筑物的长高比控制在2.5至3之间时，可减少建筑物的相对弯曲，房屋不易出 现裂缝。合理布置纵横墙。承重翁构的墙身是房屋挠曲的主要受力构件，它具有调 整基础不均匀变形的能力。纵:横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响 很大如纵墙贯通而横墙密布，则犹如空腹多肋深梁，刚度很大，这时基础沉降 也较均匀.设置圈梁。在建筑物的墙体设置钢筋混凝土圈梁的主要作用是增强建筑物 的整体性.它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现，即使出现了裂缝也能阻止 裂缝的发展。建筑物的楼、屋盖应尽可能采用现浇整体钢筋混凝土结构，这样有利于增 强房屋结构的整体性，调整内力，减轻不均匀沉降对结构造成的损害。（3）地基和基础措施多层房屋的地基基础设计必须控制变形值，设计单位必须进行基础最终沉 7地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究降量和偏心距离的验算。且基础最终沉降量应当控制在建筑地基基础设计规范(GB500072002)规定的限值以内。当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的，必须采取技术措施，一 般可采用打预制钢筋碎短桩等方法处理。同一建筑物尽量采用同一类型的基础并埋置于同一土层中。3、从施工入手，切实提高施工质量(1)加强原材料的进场验收，严禁将不合格的材料用于建筑工程上。对计量 器具进行检测，并对计量工作派专人监控。(2)砌体组砌形式一定要根据所砌部位的受力性质和砖的规格来确定。一般 采用一顺一顶，上下顺砖错缝的砌筑法，以大大提高砌筑墙体的整体性，当利用 半砖时，应将半砖分散砌于墙中。同时也要满足搭接砖长的要求。(3)正确设置拉结筋。砖墙砌筑前，应事先按标准加工好拉结筋，避免拿错 钢筋，且使用前进行技术交底。(4)不准任意留直槎甚至阴槎，构造柱马牙槎不标准，将直接影响到墙体整 体性。为此要加强对操作工人的教育，须保证构造柱马牙槎高度，转角及抗震设 防地区临时间断处不得留直槎；严禁在任何情况下留阴槎。(5)加强房屋的沉降检测。施工期间，施工单位必须按设计要求及规范标准 埋设专用水准点和沉降观测点。主体结构施工阶段，每结构层沉降观测不少于一 次；主体结构封顶后，沉降观测2个月不少于一次。监理单位必须进行检查复测，并将数据列入工程质量评估内容。1.4本论文所做的工作本文从不均匀沉降对混合结构房屋和钢筋混凝土框架结构房屋造成的危害人 手，在总结前人研究成果及工程事故实例中有关经验教训的基础上，分别对混合 结构房屋和钢筋混凝土框架结构房屋地基基础不均匀沉降事故的原因进行了深入 地探讨和研究。然后分别列举了建筑地基基础设计规范(GB500072002),砌体结构设计规范(GB5OOO3-2001)及混凝土结构设计规范(GB50010-2002)对建筑物的地基变形值，结构构件的裂缝宽度等相关的规定和 防治措施。根据不均匀沉降事故发生的原因并结合有关规范和工程实践经验，本 文提出了混合结构及框架结构房屋不均匀沉降事故的治理对策，包括各种预防措 施、地基处理方法、结构纠偏及加固手段等。最后，根据前文的建筑物不均匀沉 降原因分析及治理对策研究的成果，本文分别列举了作者亲自参与的一栋混合结 构房屋和一株钢筋混凝土框架结构房屋不均匀沉降事故的分析和处治。8工程硕士学位论文第2章混合结构房屋地基基础不均匀沉降危害分析及对策研究2.1 地基基础不均匀沉降对混合结构房屋的危害建筑物通过基础把竖向体系传来的荷载（轴向力）传递给地基，地基产生的反 力作用在基础底面上。只有当其与轴向力平衡时，才能保证建筑物结构的稳定与 完整性。如果因某些原因造成基础下局部地基土发生剪切、下沉、土层滑移等变 位，破坏了轴向力与地基反力的平衡，地基与基础之间就成松散接触或不接触，建筑物将出现不均匀沉降，结构内部将产生附加应力。此时，基础的附加应力可 近似于悬臂端。附加应力为剪切应力和负弯矩。松散接触的一侧将受到建筑物荷 载（轴向力）产生的剪切应力作用，从而造成局部结构体系产生竖向相对位移，结 构受到意外的应力（应变），当结构抵抗不住应力（应变）时，将会出现剪切破坏，常见的如墙体产生的剪切裂缝（图2.1）；紧密接触的一侧受到旋转力矩（负弯矩）作 用，对建筑物竖向结构体系产生附如斜拉应力。不均匀沉降引起的墙体裂缝，系 结构性破坏裂缝，所造成的危害，轻者影响建筑物的美观，重者墙体渗水和灌风，影响建筑物的使用功能，造成房屋使用者心理上的不安；严重的会引起墙倒屋塌，出现伤人事故和财产损失。此外，不均匀沉降还会引起房屋其它结构性问题，常 见的有：水平结构体系因发生相对位移，产生额外的应力变形，造成结构构件承 载力不足，以致出现险情；改变了建筑物结构构件设计要求标准，设计受力状态 构件在已变化了的应力状态下工作出现强度不足；影响建筑物的稳定性，导致竖 向结构体系倾斜。图2.1墙体斜裂缱地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究2.2 混合结构房屋不均匀沉降事故原因分析混合结构房屋目前是我们采用较多的结构形式，同时，也是发生质量事故较 多的一种工程结构.砖砌体出现裂缝是混合结构工程诸多质量事故当中危害较大 的一种y在很多情况下裂缝的发生与发展往往是重大事故的先兆，对此必须认真 分析，妥善处理。砌体中发生裂缝的原因主要有：地基基础不均匀沉降，地基不 均匀冻胀，温度变化引起的伸缩，地震等灾害作用以及砌体本身承载力不足等五 个方面。下面对地基不均匀沉降引起混合结构房屋墙体开裂进行深入分析：以往工程事故表明，混合结构房屋由于地基基础不均匀沉降造成的损伤破坏 主要来自三大方面的因素，即地基、房屋结构本身及人为因素。1、地基的不均匀沉降主要存在以下几种情况：建筑物邻近有基础施工或其它机械设备振动，地 基因震动而产生压缩变形，局部下沉；建筑物邻近有大开挖工程，固水土流失,造成地基滑移或沉陷；建筑物邻近地面大量堆积重物，使得土层压密变形，带 动地基沉降；建筑物邻近有交通要道，地基常年受到车辆振动而引起振密变形；建筑物未经正确验算，改建加层，变更使用，增加荷载或超载，造成基础承载 力不足引起不均匀沉降。2、混合结构房屋本身的原因房屋的全部荷载最终通过基础传给地基，而地基在荷载作用下，其应力是随 深度而扩散，深度愈大，扩散愈大，应力愈小；在同一深处，也总是中间最大，向两端逐渐减小，也正是由于土壤这种应力的扩散作用，即使地基地层非常均匀，房屋地基应力分布仍然是不均匀的，从而使房屋地基产生不均匀沉降，即房屋中 部沉降多，两端沉降少，形成微向下凹的盆状曲面的沉降分布。在地质较好、较 均匀，且房屋的长高比不大的情况下，房屋地基不均匀沉降的差值是比较小的，一般对房屋的安全使用不会产生多大的影响，但当房屋修建在淤泥土质或软塑状 态的粘性土上时，由于土的强度低、压缩性大，房屋的绝对沉降量和相对不均匀 沉降量可能都比较大。当混合结构房屋设计的长高比较大，整体刚度差，而对地基又未进行加固 处理，那么墙体就可能出现严重的裂缝，裂缝对称的发生在纵墙的两端，向沉降 较大的方向倾斜。沿着门窗洞口约成45。呈正八字形，且房屋的上部裂缝小，下 部裂缝大，如图2.2示。当混合结构房屋地基上层分布不均匀，土质差别较大时，则往往在不同土 层的交接处或同一上层厚薄不一处出现较明显的不均匀沉降，造成墙体开裂，其 裂缝上大下小，向土质较软或上层较厚的方向倾斜，如图2.3示。10工程硕士学位论文!口 口ODDO门门口c门n 口1 rfhX:门区1门 口 r工r n门口沉降分布曲线图2.2沉降分布曲线 图2,3沉降分布曲线当混合结构房屋高差较大或荷载差异较大，当未留设沉降缝时，也容易在 高低和较重的交接部位产生较大的不均匀沉降裂缝，此时，裂缝位于层数低的荷 载轻的部分，并向上朝着层数高的荷载重的部分倾斜（图2.4）。当房屋两端土质压缩性大，中部小时，沉降分布曲线将成凸形，此时，往 往除了在纵墙两端出现向外倾斜裂缝外，也常在纵墙顶部出现竖向裂缝。在多层 房屋中，当底层窗台过宽时，也往往容易因荷载由窗间墙集中传递,使地基不均 匀沉降，致使窗台在地基反力作用下产生反向弯曲，引起窗台中部的竖向裂缝（图 2.5）。OD 口 口口_ ODjSo hODDao opjTO rrnaDcaD n n n n沉降分布曲战图2.4沉降分布曲线 图2.5沉降分布曲线当新建房屋的基础位于原有房屋基础下，且新、旧基础底面的高差H与净 距L的比值未达到规范要求又没有采取适当措施时，由于新建房屋的荷载作用使 地基沉降而引起原有房屋、墙体裂缝（图2.6、图2.7）。P T 一一二二-二 口 口 H图2.6沉降分布曲线3、人为因素（1）勘察方面的原因图2.7沉降分布曲线11地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究在土木建筑工程中，勘察工作是工程设计的基础，为设计提供有关水文、地 质等方面的数据数据。如工程未勘察就进行施工，或勘察数据错误，这些都会给 工程造成严重后果。具体体现在：忽视勘察资料的作用，勘察工作粗糙，资料不 精确。如某县在池塘边新建一栋三层钢筋混凝土结构的办公楼，在即将竣工之时,突然坍塌，住在里面的41名施工人员除1人重伤遇救外，其余均全部身亡。经调 查发现该办公楼是在没有勘察资料的情况下，设计者盲目自定地基土的容许承载 力为16t/m2,而事后有关检测部门对此地基土进行检测，发现实际承载力只有 13t/n?左右，且压缩性较大，由于地基土超载而产生不均匀沉降，导致整个建筑 物倒塌。(2)设计方面的原因任意确定基础：设计者盲目照搬另一建筑物的基础设计图作为该建筑物的 基础设计，由此造成基础出现不均匀沉降，致使建筑物倒塌。估算代替计算：结构没有按有关要求进行精确计算，上部荷载是凭经验估 算的，基础底面积设计过小，基础边缘最大压力高出地基土容许承载力。因而部 分结构及基础破坏，引起整体倒塌。(3)施工方面的原因由于基础是埋入土中，其问题不易发现，属隐蔽工程，某些施工人员对基础 工程的质量不够重视，认为设计中有一个可靠性系数，质量差一点没关系，故施 工时偷工减料，不按施工图纸和施工规范进行施工，造成某些工程地基基础的严 重质量事故。2.3 有关规范规程对不均匀沉降限制的相应规定2.3.1 允许裂缝宽度及沉降差墙体裂缝允许宽度的含义包括:一是裂缝对砌体的承载力和耐久性影响很少，二是人的感观的可接受程度。钢筋混凝土结构的裂缝宽度大于0.3mm,通常在美 学上难以接受，砌体结构也不例外。尽管砌体结构的安全裂缝宽度可以更大些。但是在住宅商品化的今天，砌体房屋的裂缝，不论是否为0.3mm,只要可见，已 成为住户判别“房屋安全”的直观标准。据资料只有德国对砌体结构有成文的规定：对外墙或条件恶劣的部位的墙体，裂缝宽度不大于62mm,其他部位裂缝宽度不 大于0.3mm。其他发达国家对裂缝控制的要求较高，但未对砌体裂缝宽度规定标 准。因此如何面对砌体结构的裂缝，确实是一个较突出和需要认真对待的课题，需要引起足够的重视。砌体结构设计规范(GB50003-2001)中第637条提出了设置控制缝的 原则规定。控制缝是个外来的概念。它不同于我国规范规定的双墙伸缩缝，而是 工程硕士学位论文针对高干缩性砌体材料，把较长的砌体房屋的墙体划分为若干个较小的区段，从 56m到10多米，这样可使由干缩、温度变形引起的应力或裂缝减小，从而达到 可以控制的程度。它是对我国较长的传统的伸缩缝的必要补充。因为即使按这次 规范修订后缩短的伸缩缝间距(30-40m),也难以控制这类高干缩性材料砌体的 裂缝。但是在房屋某些部位的墙体上设置控制缝，防裂效果较好，而对房屋的整 体受力性能影响很小，并可满足抗震设防的要求，这已被我国的理论分析和试验 研究得到证实。我国建筑地基基础设计规范(GB50007 2002)规定：建筑物的地基变形 允许值，按下表2.1规定采用。对表中未包括的建筑物，基地基变形允许值根据 上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定表2.1建筑物的地基变形允许值变形特征地基土类别中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差(1)框架结构(2)砌体墙填充的边排柱(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002/0.0007/0.005 Z0.003/0.001 Z0.005 Z单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)(120)200桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)纵向0.004横向0.003多层和高层建筑的整体倾斜 240.00424Hg600.00324Hg1000.002体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜 200.00820HgW500.00650Hg1000.005100Hg1500.004150Hg2000.003200 V乩2500.002高耸结构基础的沉降量(mm)Hg100400100 ffg 200300200乩 250200注：有表数值为建筑物地基实际最终变形允许值，有括号者仅用于中压缩性土；/为相邻柱基的中心距离(mm)；Hg为自室外地面起算的建筑物高度m)。13地基不均匀沉降对房屋的危害分析及治理对策研究232加强裂缝控制的各种措施砌体结构设计规范(GB50003 2001)中第633条对加强裂缝控制的各 种措施提出了规定：为防止或减轻房屋底层墙体裂缝，可根据情况采取下列措施：1、增大基础圈梁的刚度；2、在底层的窗台下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或2中6钢筋，并伸入 两边窗间墙内不小于600mm；3、采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内不小于600mm；建筑地基基础设计规范(GB500072002)规定：勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况。杂填土 应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。设计时，应考