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5。地基計算5 1。基礎(chǔ)埋置深度5 1，3。本條為強制性條文、除巖石地基外.位于天然土質(zhì)地基上的高層建筑筏形或箱形基礎(chǔ)應(yīng)有適當(dāng)?shù)穆裰蒙疃?以保證筏形和箱形基礎(chǔ)的抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定性，否則可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果 必須嚴(yán)格執(zhí)行。隨著我國城鎮(zhèn)化進程、建設(shè)土地緊張。高層建筑設(shè)地下室，不僅滿足埋置深度要求,還增加使用功能.對軟土地基還能提高建筑物的整體穩(wěn)定性、所以一般情況下高層建筑宜設(shè)地下室.5 1.4，本條給出的抗震設(shè)防區(qū)內(nèi)的高層建筑筏形和箱形基礎(chǔ)埋深不宜小于建筑物高度的1、15，是基于工程實踐和科研成果。北京市勘察設(shè)計研究院張在明等在分析北京八度抗震設(shè)防區(qū)內(nèi)高層建筑地基整體穩(wěn)定性與基礎(chǔ)埋深的關(guān)系時,以二幢分別為15層和25層的建筑 考慮了地震作用和地基的種種不利因素、用圓弧滑動面法進行分析.其結(jié)論是,從地基穩(wěn)定的角度考慮 當(dāng)25層建筑物的基礎(chǔ)埋深為1 8m時 其穩(wěn)定安全系數(shù)為1。44，如埋深為3.8m、1、17 8 時.則安全系數(shù)達到1 64,對位于巖石地基上的高層建筑筏形和箱形基礎(chǔ)、其埋置深度應(yīng)根據(jù)抗滑移的要求來確定 5.1.6，在城市居住密集的地方往往新舊建筑物距離較近.當(dāng)新建建筑物與原有建筑物距離較近 尤其是新建建筑物基礎(chǔ)埋深大于原有建筑物時.新建建筑物會對原有建筑物產(chǎn)生影響，甚至?xí)＜霸薪ㄖ锏陌踩蛘Ｊ褂?為了避免新建建筑物對原有建筑物的影響。設(shè)計時應(yīng)考慮與原有建筑物保持一定的安全距離.該安全距離應(yīng)通過分析新舊建筑物的地基承載力 地基變形和地基穩(wěn)定性來確定,通常決定建筑物相鄰影響距離大小的因素 主要有新建建筑物的沉降量和原有建筑物的剛度等、新建建筑物的沉降量與地基土的壓縮性，建筑物的荷載大小有關(guān)。而原有建筑物的剛度則與其結(jié)構(gòu)形式,長高比以及地基土的性質(zhì)有關(guān) 本規(guī)范第7，3，3條為相鄰建筑物基礎(chǔ)間凈距的相關(guān)規(guī)定 這是根據(jù)國內(nèi)55個工程實例的調(diào)查和分析得到的。滿足該條規(guī)定的凈距要求一般可不考慮對相鄰建筑的影響.當(dāng)相鄰建筑物較近時、應(yīng)采取措施減小相互影響、1盡量減小新建建筑物的沉降量，2新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑基礎(chǔ)、3選擇對地基變形不敏感的結(jié)構(gòu)形式 4采取有效的施工措施.如分段施工。采取有效的支護措施以及對原有建筑物地基進行加固等措施、5。1,7.場地凍結(jié)深度.在本規(guī)范2002版中稱為.設(shè)計凍深.其值是根據(jù)當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深?？紤]建設(shè)場地所處地基條件和環(huán)境條件、經(jīng)修正后采取的更接近實際的凍深值.本次修訂將.設(shè)計凍深 改為、場地凍結(jié)深度、以使概念更加清晰準(zhǔn)確.附錄F，中國季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖、是在標(biāo)準(zhǔn)條件下取得的,該標(biāo)準(zhǔn)條件即為標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度的定義.地下水位與凍結(jié)鋒面之間的距離大于2m、不凍脹黏性土.地表平坦 裸露.城市之外的空曠場地中，多年實測,不少于十年，最大凍深的平均值,由于建設(shè)場地通常不具備上述標(biāo)準(zhǔn)條件.所以標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度一般不直接用于設(shè)計中、而是要考慮場地實際條件將標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度乘以凍深影響系數(shù).使得到的場地凍深更接近實際情況 公式5，1.7中主要考慮了土質(zhì)系數(shù) 濕度系數(shù)、環(huán)境系數(shù)、土質(zhì)對凍深的影響是眾所周知的,因巖性不同其熱物理參數(shù)也不同。粗顆粒土的導(dǎo)熱系數(shù)比細(xì)顆粒土的大,因此、當(dāng)其他條件一致時.粗顆粒土比細(xì)顆粒土的凍深大、砂類土的凍深比黏性土的大。我國對這方面問題的實測數(shù)據(jù)不多 不系統(tǒng) 前蘇聯(lián)1974年和1983年 房屋及建筑物地基，設(shè)計規(guī)范中有明確規(guī)定、本規(guī)范采納了他們的數(shù)據(jù)。土的含水量和地下水位對凍深也有明顯的影響，因土中水在相變時要放出大量的潛熱.所以含水量越多.地下水位越高，凍結(jié)時向上遷移水量越多、參與相變的水量就越多、放出的潛熱也就越多 由于凍脹土凍結(jié)的過程也是放熱的過程.放熱在某種程度上減緩了凍深的發(fā)展速度、因此凍深相對變淺.城市的氣溫高于郊外。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)中稱為城市的.熱島效應(yīng) 城市里的輻射受熱狀況發(fā)生改變.深色的瀝青屋頂及路面吸收大量陽光。高聳的建筑物吸收更多的陽光、各種建筑材的熱容量和傳熱量大于松土,據(jù)計算，城市接受的太陽輻射量比郊外高出10 30 城市建筑物和路面?zhèn)魉蜔崃康乃俣缺冉纪鉂駶櫟纳百|(zhì)土壤快3倍 工業(yè)排放，交通車輛排放尾氣，人為活動等都放出很多熱量,加之建筑群集中、風(fēng)小對流差等,使周圍氣溫升高、這些都導(dǎo)致了市區(qū)凍結(jié)深度小于標(biāo)準(zhǔn)凍深.為使設(shè)計時采用的凍深數(shù)據(jù)更接近實際、原規(guī)范根據(jù)國家氣象局氣象科學(xué)研究院氣候所，中國科學(xué)院,北京地理研究所氣候室提供的數(shù)據(jù) 給出了環(huán)境對凍深的影響系數(shù)。經(jīng)多年使用沒有問題，因此本次修訂對此不作修改。但使用時應(yīng)注意 此處所說的城市。市區(qū),是指城市集中區(qū)、不包括郊區(qū)和市屬縣,鎮(zhèn) 凍結(jié)深度與凍土層厚度兩個概念容易混淆,對不凍脹土二者相同，但對凍脹性土、尤其強凍脹以上的土 二者相差頗大,對于凍脹性土、冬季自然地面是隨凍脹量的加大而逐漸上抬的。此時鉆探,挖探。量測的凍土層厚度包含了凍脹量、設(shè)計基礎(chǔ)埋深時所需的凍深值是自凍前自然地面算起的.它等于實測凍土層厚度減去凍脹量.為避免混淆 在公式5。1 7中予以明確,關(guān)于凍深的取值，盡量應(yīng)用當(dāng)?shù)氐膶崪y資料.要注意個別年份挖探一個.兩個數(shù)據(jù)不能算實測數(shù)據(jù) 多年實測資料。不少于十年、的平均值才為實測數(shù)據(jù)。5，1。8，季節(jié)凍土地區(qū)基礎(chǔ)合理淺埋在保證建筑安全方面是可以實現(xiàn)的.為此凍土學(xué)界從20世紀(jì)70年代開始做了大量的研究實踐工作。取得了一定的成效。并將淺埋方法編入規(guī)范中，本次規(guī)范修訂保留了原規(guī)范基礎(chǔ)淺埋方法,但縮小了應(yīng)用范圍.將基底允許出現(xiàn)凍土層應(yīng)用范圍控制在深厚季節(jié)凍土地區(qū)的不凍脹、弱凍脹和凍脹土場地,修訂主要依據(jù)如下、1,原規(guī)范基礎(chǔ)淺埋方法目前實際設(shè)計中使用不普遍、從本規(guī)范1974版。1989版到2002版.根據(jù)當(dāng)時國情和低層建筑較多的情況，為降低基礎(chǔ)工程費用.規(guī)范都給出了基礎(chǔ)淺埋方法.但目前在實際應(yīng)用中實施基礎(chǔ)淺埋的工程比例不大，經(jīng)調(diào)查了解.我國淺季節(jié)凍土地區(qū).凍深小于1m。除農(nóng)村低層建筑外基本沒有實施基礎(chǔ)淺埋，中厚季節(jié)凍土地區(qū),凍深在1m，2m之間 多層建筑和凍脹性較強的地基也很少有淺埋基礎(chǔ) 基礎(chǔ)埋深多數(shù)控制在場地凍深以下，在深厚季節(jié)性凍土地區(qū)。凍深大于2m。凍脹性不強的地基上淺埋基礎(chǔ)較多.淺埋基礎(chǔ)應(yīng)用不多的原因一是設(shè)計者對基礎(chǔ)淺埋不放心。二是多數(shù)勘察資料對凍深范圍內(nèi)的土層不給地基基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù),三是多數(shù)情況凍脹性土層不是適宜的持力層，2.隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展、人們對基礎(chǔ)淺埋帶來的經(jīng)濟效益與房屋建筑的安全性,耐久性之間 更加重視房屋建筑的安全性 耐久性 3、基礎(chǔ)淺埋后如果使用過程中地基浸水 會造成地基土凍脹性的增強 導(dǎo)致房屋出現(xiàn)凍脹破壞、此現(xiàn)象在采用了淺埋基礎(chǔ)的三層以下建筑時有發(fā)生.4 凍脹性強的土融化時的凍融軟化現(xiàn)象使基礎(chǔ)出現(xiàn)短時的沉陷，多年累積可導(dǎo)致部分淺埋基礎(chǔ)房屋使用20年。30年后室內(nèi)地面低于室外地面 甚至出現(xiàn)進屋下臺階現(xiàn)象,5，目前西歐、北美。日本和俄羅斯規(guī)范規(guī)定基礎(chǔ)埋深均不小于凍深.鑒于上述情況 本次規(guī)范修訂提出在淺季節(jié)凍土地區(qū) 中厚季節(jié)凍土地區(qū)和深厚季節(jié)凍土地區(qū)中凍脹性較強的地基不宜實施基礎(chǔ)淺埋,在深厚季節(jié)凍土地區(qū)的不凍脹，弱凍脹 凍脹土地基可以實施基礎(chǔ)淺埋，并給出了基底最大允許凍土層厚度表.該表是原規(guī)范表保留了弱凍脹.凍脹土數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行了取整修改。5.1，9，防切向凍脹力的措施如下,切向凍脹力是指地基土凍結(jié)膨脹時產(chǎn)生的其作用方向平行基礎(chǔ)側(cè)面的凍脹力?；A(chǔ)防切向凍脹力方法很多、采用時應(yīng)根據(jù)工程特點 地方材料和經(jīng)驗確定。以下介紹3種可靠的方法.一、基側(cè)填砂.用基側(cè)填砂來減小或消除切向凍脹力 是簡單易行的方法.地基土在凍結(jié)膨脹時所產(chǎn)生的凍脹力通過土與基礎(chǔ)牢固凍結(jié)在一起的剪切面?zhèn)鬟f，砂類土的持水能力很小.當(dāng)砂土處在地下水位之上時.不但為非飽和土而且含水量很小.其力學(xué)性能接近松散凍土，所以砂土與基礎(chǔ)側(cè)表面凍結(jié)在一起的凍結(jié)強度很小、可傳遞的切向凍脹力亦很小.在基礎(chǔ)施工完成后回填基坑時在基側(cè)外表。采暖建筑 或四周 非采暖建筑,填入厚度不小于100mm的中.粗砂，可以起到良好的防切向凍脹力破壞的效果.本次修訂將換填厚度由原來的100mm改為200mm、原因是100mm施工困難、且容易造成換填層不連續(xù),二，斜面基礎(chǔ)，截面為上小下大的斜面基礎(chǔ)就是將獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)的臺階或放大腳做成連續(xù)的斜面。其防切向凍脹力作用明顯.但它容易被理解為是用下部基礎(chǔ)斷面中的擴大部分來阻止切向凍脹力將基礎(chǔ)抬起。這種理解是錯誤的，現(xiàn)對其原理分析如下,在冬初當(dāng)?shù)谝粚油羶鼋Y(jié)時 土產(chǎn)生凍脹,并同時出現(xiàn)兩個方向膨脹.沿水平方向膨脹基礎(chǔ)受一水平作用力H1,垂直方向上膨脹基礎(chǔ)受一作用力V1、V1可分解成兩個分力、即沿基礎(chǔ)斜邊的τ12和沿基礎(chǔ)斜邊法線方向的N12,τ12即是由于土有向上膨脹趨勢對基礎(chǔ)施加的切向凍脹力、N12是由于土有向上膨脹的趨勢對基礎(chǔ)斜邊法線方向作用的拉應(yīng)力、水平凍脹力H1也可分解成兩個分力。其一是τ11.其二是N11，τ11是由于水平凍脹力的作用施加在基礎(chǔ)斜邊上的切向凍脹力、N11則是由于水平凍脹力作用施加在基礎(chǔ)斜邊上的正壓力，見圖1受力分布圖 此時、第一層土作用于基側(cè)的切向凍脹力為τ1 τ11,τ12、正壓力N1，N11，N12，由于N12為正拉力 它的存在將降低基側(cè)受到的正壓力數(shù)值,當(dāng)凍結(jié)界面發(fā)展到第二層土?xí)r。除第一層的原受力不變之外又疊加了第二層土凍脹時對第一層的作用.由于第二層土凍脹時受到第一層的約束.使第一層土對基側(cè)的切向凍脹力增加至τ1。τ11。τ12.τ22 而且當(dāng)凍結(jié)第二層土?xí)r第一層土所處位置的土溫又有所降低,土在產(chǎn)生水平凍脹后出現(xiàn)冷縮,令凍土層的冷縮拉力為NC，此時正壓力為N1、N11，N12,NC.當(dāng)凍層發(fā)展到第三層土?xí)r，第一,二層重又出現(xiàn)一次上述現(xiàn)象 圖1。斜面基礎(chǔ)基側(cè)受力分布圖1、凍后地面,2,凍前地面。由以上分析可以看出 某層的切向凍脹力隨凍深的發(fā)展而逐步增加、而該層位置基礎(chǔ)斜面上受到的凍脹壓應(yīng)力隨凍深的發(fā)展數(shù)值逐漸變小.當(dāng)凍深發(fā)展到第n層.第一層的切向凍脹力超過基側(cè)與土的凍結(jié)強度時?；A(chǔ)便與凍土產(chǎn)生相對位移.切向凍脹力不再增加而下滑.出現(xiàn)卸荷現(xiàn)象 N1由一開始凍結(jié)產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力、隨著凍深向下發(fā)展，土溫的降低。下層土的凍脹等作用，拉應(yīng)力分量在不斷地增長、當(dāng)達到一定程度。N1由壓力變成拉力。所以當(dāng)達到抗拉強度極限時 基側(cè)與土將開裂，由于凍土的受拉呈脆性破壞,一旦開裂很快延基側(cè)向下延伸擴展，這一開裂，使基礎(chǔ)與基側(cè)土之間產(chǎn)生空隙，切向凍脹力也就不復(fù)存在了。應(yīng)該說明的是、在凍脹土層范圍之內(nèi)的基礎(chǔ)擴大部分根本起不到錨固作用，因在上層凍脹時基礎(chǔ)下部所出現(xiàn)的錨固力.等凍深發(fā)展到該層時，隨著該層的凍脹而消失了、只有處在下部未凍土中基礎(chǔ)的擴大部分才起錨固作用.但我們所說的淺埋基礎(chǔ)根本不存在這一伸入未凍土層中的部分.在閆家崗凍土站不同凍脹性土的場地上進行了多組方錐形,截頭錐、樁基礎(chǔ)的多年觀測、觀測結(jié)果表明,當(dāng)β角大于等于9 時.基礎(chǔ)即是穩(wěn)定的、見圖2.基礎(chǔ)穩(wěn)定的原因不是由于切向凍脹力被下部擴大部分給錨住、而是由于在傾斜表面上出現(xiàn)拉力分量與冷縮分量疊加之后的開裂，切向凍脹力退出工作所造成的，見圖3的試驗結(jié)果，圖2。斜面基礎(chǔ)的抗凍拔試驗1、基礎(chǔ)凍拔量。cm。2、β、a。凍前 b,凍后圖3 斜面基礎(chǔ)的防凍脹試驗1、空隙、用斜面基礎(chǔ)防切向凍脹力具有如下特點.1 在凍脹作用下基礎(chǔ)受力明確、技術(shù)可靠,當(dāng)其傾斜角β大于等于9,時 將不會出現(xiàn)因切向凍脹力作用而導(dǎo)致的凍害事故發(fā)生、2、不但可以在地下水位之上,也可在地下水位之下應(yīng)用，3.耐久性好、在反復(fù)凍融作用下防凍脹效果不變.4，不用任何防凍脹材料就可解決切向凍脹問題 該種基礎(chǔ)施工時比常規(guī)基礎(chǔ)復(fù)雜、當(dāng)基礎(chǔ)側(cè)面較粗糙時，可用水泥砂漿將基礎(chǔ)側(cè)面抹平。三.保溫基礎(chǔ).在基礎(chǔ)外側(cè)采取保溫措施是消除切向凍脹力的有效方法,日本稱其為 裙式保溫法,20世紀(jì)90年代開始在北海道進行研究和實踐.取得了良好的效果，該方法可在凍脹性較強。地下水位較高的地基中使用 不但可以消除切向凍脹力、還可以減少地面熱損耗.同時實現(xiàn)基礎(chǔ)淺埋.基礎(chǔ)保溫方法見圖4.保溫層厚度應(yīng)根據(jù)地區(qū)氣候條件確定,水平保溫板上面應(yīng)有不小于300mm厚土層保護 并有不小于5 的向外排水坡度，保溫寬度應(yīng)不小于自保溫層以下算起的場地凍結(jié)深度,圖4 保溫基礎(chǔ)示意1、室外地面.2 采暖室內(nèi)地面.3.苯板保溫層，4 實際凍深線。5.原場地凍深線