1、建筑物地基不均匀沉降浅析摘要：地基不均匀沉降对上部结构产生的过大变形、裂缝、倾斜甚至倒塌等不利影响是工程建设和地基基础科学面临的重大问题，本文通过研究建筑结构地基不均匀沉降的关键成因、对上部结构的影响以及可以采取的控制措施和处理措施，从而更好地发挥事前控制和事后控制。 关键词：地基；不均匀沉降；成因；影响；控制措施；处理方法 Abstract: The uneven settlement of foundation on the upper structure of large deformation, crack, inclined or even collapse of such adve
2、rse effects is the engineering construction and the foundation of science facing major problems, this paper studies the architectural structure of the uneven settlement of foundation, the key causes of the influence of superstructure and take control measures and treatment measures, thereby better p
3、lay the beforehand control and afterwards control. Key words: foundation; uneven settlement; cause; effect; control measures; treatment method 中图分类号；TU433 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 随着建筑物面积的扩大，高度的增加，以及软弱地基的利用，软土地基的特点是建筑物的沉降量大而不均匀，沉降量大现可采取有效措施进行控制，而不均匀沉降由于影响因素多且复杂，故成为现在建筑物开裂或严重影响使用等工程事故的主要原因，必须引起充分重视。著名的意大利比
4、萨斜塔就是由于基础的不均匀沉降导致上部结构产生过大的倾斜，很长一段时间成为危险建筑，无法正常使用和供游人参观。我国苏州虎丘塔由于全塔向东北方向严重倾斜，不仅塔顶离中心线已达 2.31m，而且底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑而封闭、停止开放。 因此，本文研究建筑结构地基不均匀沉降的关键成因，分析上部结构的响应以及可采取的控制措施，不但在科学上有重要的理论意义，而且具有重大的工程应用价值。 不均匀沉降成因 土体中孔隙的存在是土体具有可压缩性、导致建筑物沉降的内在原因；基底附加应力是引起地基土压缩、导致建筑沉降的外因1。 地基沉降计算公式:，其中为附加应力，为地基压缩层厚度以及为地基土的压缩模量，
5、这三者的差别是导致地基不均匀沉降的本质因素。 对于的差别，主要是由于上部建筑物本身的荷载差异所导致的，即使上部结构荷载相同，由地基附加应力沿深度的扩散性状可知，建筑物内部区域应力互相叠加，导致应力大于边缘区域。 对于和的差别，要分清均匀地基和不均匀地基，主要从土层水平向分布、土层是否均一来判断，设计时一般将地基简化为理想的单一材料，从而导致计算值与实际值的差别。 另外，由于地基处理效果不佳，地质勘查不实，使用过程中地下水的影响等也会导致地基的地基不均匀沉降。 3 地基不均匀沉降的影响 基础不均匀沉降将引起上部结构内力重分布，而内力的重分布又将导致基础的差异变形，这是一个复杂的循环往复过程。 文
6、献1从静力和动力两方面对建筑物的效应做了分析，表明静力影响下地基不均匀沉降方式及沉降量的大小对上部结构内力和变形有显著影响，而动力影响下差异沉降对建筑物上部结构位移、加速度包络图及时程曲线有明显影响，且上部结构越高，影响越大。 文献2指出：当建筑结构地基某一点产生局部不均匀沉降时，该沉降对结构底层影响最大，沿着层数由低到高，其影响逐渐减小。结构局部不均匀沉降，对与沉降柱直接相连的梁产生的影响大，对其他梁产生的影响小；对跨度小的框架影响较大。不均匀沉降使沉降点处的柱产生卸荷现象，特别注意的是通过梁与沉降柱相连的邻柱，将产生较大的轴压力。对同一结构而言，结构整体倾斜变形、结构整体“盆”型沉降、结构
7、某一根柱的局部沉降变形对上部结构产生的内力影响不同，前者小，后者大，中间的次之。整体“盆”型沉降对上部结构的影响分布规律与某一根柱的局部沉降和整体倾斜沉降不同，沉降的两端影响大，中间部分影响小。 文献3分析了框架结构地基不均匀沉降规律，指出抛物曲面方程对建筑物和周围地基的不均匀沉降规律拟合精度较高，即，其中：、 、表示抛物曲面的边界， 、反映抛物曲面曲率和沉降差。对于底面沉降曲线，改变桩长与、无关，但随筏板厚度的增加线性减小；对于建筑物短跨周围地基沉降曲线，桩长与线性增长，与线性递减，但改变筏板厚度与、无关；对于建筑物长跨周围地基沉降曲线，桩长与线性递减，与线性增长，但改变筏板厚度与、无关；考
8、虑相邻建筑物的影响时，建筑物受影响区域的实际沉降情况为建筑物单独与相邻建筑物周围地基沉降的叠加。地基不均匀沉降作用下，柱内产生较大的附加轴力，角柱和边柱轴力增大，内柱出现卸载现象，尤其角柱变化显著，结构设计中可通过加强角柱防止破坏。整个上部结构的附加内力从上至下逐渐增大，最大值发生在底层。随着沉降差的增大，地基不均匀沉降作用下上部结构的附加内力整体上逐渐增大。 文献4研究了整体平面沉降和“盆式”沉降两种不同的作用方式，指出：整体平面沉降使梁主要受弯矩作用，使柱主要受轴力和弯矩作用；“盆式”沉降使上部框架梁主要受剪力和弯矩作用，框架柱主要受轴力和弯矩作用。 文献5研究了砌体结构在不均匀沉降下的受
9、力性状，指出确定诱发房屋破损的主要原因是地质土层性质的差异和不均匀分布导致地基的不均匀沉降，也即是和的差别。对于砌体结构，地基不均匀沉降还会引起墙体的“八”字型裂缝或倒“八”字型裂缝，前者表现为沉降中间大两边小，后者表现为中间小两边大。 4 地基不均匀沉降的控制措施 4.1 从钻探报告入手，确保其真实性和可靠性地质勘察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，这样才能使勘察报告具有真实性和可靠性。 bc “.R 4.2 建筑措施 平面上形状简单化，避免复杂形状在交点处的应力集中现象。立面上长高较小
10、，增加水平向的抗弯刚度，当长高比控制在 2.5 左右时，再对上部结构和基础采取一些加强刚度的措施，基本上可以控制不采取一些加强刚度的措施，均匀沉降。同时，需要限制相邻建筑物的间距，减小附加应力的叠加。 4.3 结构措施 减小基底反力，可以选取轻型建筑材料，或采用地下室来通过挖出一部分土体来减少基底附加应力。增强整体抗弯刚度，可以设置圈梁，选取刚度大的基础型式。也可以选取三角拱等对不均匀沉降不敏感的结构型式。 4.4 施工措施 在上部荷载相差较大的局部结构之间设置后浇带，使大部分沉降在施工期可以基本完成，主要适用于砂土地基等沉降速率快，易稳定的地基。进行地基处理，改善应力大，土层软的部位的土性。
11、 4.5 变刚度调平的设计思想 该方法是以上部结构、基础、地基三者的相互作用分析为基础，根据地基(桩土)变形非均匀分布特征，实施变刚度布桩(或加固)，使差异变形减小，降低费用。该方法能在一定程度上解决不均匀沉降问题，但属于一种被动处理方法，而且该方法的应用需了解桩土之间的非均匀变形分布。 5 地基不均匀沉降的处理方法 地基不均匀沉降的处理也就是纠偏加固技术，主要有以下几种： 迫降法：分为应力解除法和应力附加法，前者是通过打斜孔解除沉降较小一侧的地基应力，使该侧沉降增大，从而协调整体沉降。该方案最适合对软土地基上体型简单、整体刚度好的倾斜建筑物进行纠倾，安全可靠、极易控制、速度快、投资少，更重要
12、的是施工中基本不影响住户正常使用。后者在倾斜结构物较高一侧的地基土上采用附加重量或削弱承压面积等措施增大地基土中的附加应力的方法，该法回倾较平稳，速度相对缓慢，施工简单，易于操作，是比较适用于软土地基上建筑物纠倾的方法。 顶升法：分为膨胀材料顶升法和截断顶升法，前者是先快速打孔，然后填充生石灰，利用膨胀力将结构物上抬；后者一般是通过将结构物沿基础与结构连接的水平面截断，架设顶升设备，使结构物抬升。 6 需注意的问题 一般情况下，通过加强刚度的措施来控制不均匀沉降可以取得一定的效果，但过份地加强和调整上部结构的刚度，这不但缺乏技术含量，更重要的是这种方法造成了巨大的财力浪费，不是解决问题的最佳选
13、择；加大基础厚度，则增强和调整了基础的刚度，对基础的型式和刚度进行优化和适当调整是必要的，这样有利于基础抗冲切和抗剪切，但是对基础进行过大幅度加厚也是不科学的。而且，整体刚度的过度增大，对结构的抗震性能也不利。 7 结 语 引起地基不均匀沉降的因素繁多，不同的结构型式，不同的不均匀沉降型式下结构的力学响应和变形性状也各不相同。无论是设计阶段还是地基出现不均匀沉降而影响正常使用时，都应根据周边环境和控制目标，合理选择控制措施或处理措施，达到技术与经济相结合的效果。 参考文献： 吴胜发.建筑结构基础不均匀沉降及控制研究D,广州大学硕士学位论文,2006. 王向阳.地基不均匀沉降对框架结构影响的研究D,兰州理工大学硕士学位论文,2011. 黄利明.软土地区地基不均匀沉降对框架结构影响的反分析研究D,天津大学硕士学位论文,2010. 藏园.不均匀沉降对上部框架受力和变形影响分析D,长安大学硕士学位论文,2010. 王震宇.某砌体结构房屋破坏原因分析D,中南大学硕士学位论文,2010.
