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5.地基計(jì)算5.1、基礎(chǔ)埋置深度5 1、3 本條為強(qiáng)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(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)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(duì)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(shí)踐和科研成果、北京市勘察設(shè)計(jì)研究院張?jiān)诿鞯仍诜治霰本┌硕瓤拐鹪O(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(shí) 以二幢分別為15層和25層的建筑?？紤]了地震作用和地基的種種不利因素、用圓弧滑動(dòng)面法進(jìn)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(shí),其穩(wěn)定安全系數(shù)為1.44.如埋深為3，8m。1 17,8。時(shí).則安全系數(shù)達(dá)到1，64 對(duì)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(lái)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(shí)。新建建筑物會(huì)對(duì)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?duì)原有建筑物的影響、設(shè)計(jì)時(shí)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(guò)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(lái)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)55個(gè)工程實(shí)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(duì)相鄰建筑的影響,當(dāng)相鄰建筑物較近時(shí)、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(duì)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(hù)措施以及對(duì)原有建筑物地基進(jìn)行加固等措施，5,1。7.場(chǎng)地凍結(jié)深度，在本規(guī)范2002版中稱為，設(shè)計(jì)凍深。其值是根據(jù)當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深?？紤]建設(shè)場(chǎng)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(shí)際的凍深值。本次修訂將 設(shè)計(jì)凍深.改為，場(chǎng)地凍結(jié)深度.以使概念更加清晰準(zhǔn)確,附錄F，中國(guó)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(chǎng)地中、多年實(shí)測(cè)，不少于十年,最大凍深的平均值，由于建設(shè)場(chǎng)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(jì)中.而是要考慮場(chǎng)地實(shí)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(chǎng)地凍深更接近實(shí)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(duì)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(shí)，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(guó)對(duì)這方面問(wèn)題的實(shí)測(cè)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(jì)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(duì)凍深也有明顯的影響.因土中水在相變時(shí)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(shí)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(guò)程也是放熱的過(guò)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(duì)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(yáng)光。高聳的建筑物吸收更多的陽(yáng)光，各種建筑材的熱容量和傳熱量大于松土 據(jù)計(jì)算，城市接受的太陽(yáng)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?rùn)的砂質(zhì)土壤快3倍.工業(yè)排放.交通車輛排放尾氣 人為活動(dòng)等都放出很多熱量 加之建筑群集中 風(fēng)小對(duì)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(jì)時(shí)采用的凍深數(shù)據(jù)更接近實(shí)際，原規(guī)范根據(jù)國(guó)家氣象局氣象科學(xué)研究院氣候所。中國(guó)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(duì)凍深的影響系數(shù) 經(jīng)多年使用沒(méi)有問(wèn)題.因此本次修訂對(duì)此不作修改 但使用時(shí)應(yīng)注意.此處所說(shuō)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(gè)概念容易混淆。對(duì)不凍脹土二者相同。但對(duì)凍脹性土,尤其強(qiáng)凍脹以上的土.二者相差頗大，對(duì)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(shí)鉆探，挖探。量測(cè)的凍土層厚度包含了凍脹量、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深時(shí)所需的凍深值是自凍前自然地面算起的 它等于實(shí)測(cè)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?shí)測(cè)資料，要注意個(gè)別年份挖探一個(gè)。兩個(gè)數(shù)據(jù)不能算實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。多年實(shí)測(cè)資料。不少于十年.的平均值才為實(shí)測(cè)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(shí)現(xiàn)的，為此凍土學(xué)界從20世紀(jì)70年代開(kāi)始做了大量的研究實(shí)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(chǎng)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(shí)際設(shè)計(jì)中使用不普遍 從本規(guī)范1974版，1989版到2002版，根據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)情和低層建筑較多的情況、為降低基礎(chǔ)工程費(fèi)用、規(guī)范都給出了基礎(chǔ)淺埋方法 但目前在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)施基礎(chǔ)淺埋的工程比例不大。經(jīng)調(diào)查了解，我國(guó)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(méi)有實(shí)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(qiáng)的地基也很少有淺埋基礎(chǔ).基礎(chǔ)埋深多數(shù)控制在場(chǎng)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(qiáng)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(jì)者對(duì)基礎(chǔ)淺埋不放心、二是多數(shù)勘察資料對(duì)凍深范圍內(nèi)的土層不給地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)基礎(chǔ)淺埋帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)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(guò)程中地基浸水，會(huì)造成地基土凍脹性的增強(qiáng)，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(shí)有發(fā)生 4.凍脹性強(qiáng)的土融化時(shí)的凍融軟化現(xiàn)象使基礎(chǔ)出現(xiàn)短時(shí)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(jìn)屋下臺(tái)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(qiáng)的地基不宜實(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)產(chǎn)生的其作用方向平行基礎(chǔ)側(cè)面的凍脹力 基礎(chǔ)防切向凍脹力方法很多、采用時(shí)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn),地方材料和經(jīng)驗(yàn)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(lái)減小或消除切向凍脹力 是簡(jiǎn)單易行的方法、地基土在凍結(jié)膨脹時(shí)所產(chǎn)生的凍脹力通過(guò)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(shí)，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(qiáng)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(shí)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(lái)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(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)的臺(tái)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(kuò)大部分來(lái)阻止切向凍脹力將基礎(chǔ)抬起.這種理解是錯(cuò)誤的.現(xiàn)對(duì)其原理分析如下，在冬初當(dāng)?shù)谝粚油羶鼋Y(jié)時(shí)。土產(chǎn)生凍脹.并同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)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(gè)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(shì)對(duì)基礎(chǔ)施加的切向凍脹力,N12是由于土有向上膨脹的趨勢(shì)對(duì)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(gè)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(jiàn)圖1受力分布圖、此時(shí)。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(shí)對(duì)第一層的作用、由于第二層土凍脹時(shí)受到第一層的約束.使第一層土對(duì)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(shí)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(guò)基側(cè)與土的凍結(jié)強(qiáng)度時(shí),基礎(chǔ)便與凍土產(chǎn)生相對(duì)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(kāi)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(zhǎng)、當(dāng)達(dá)到一定程度 N1由壓力變成拉力,所以當(dāng)達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限時(shí),基側(cè)與土將開(kāi)裂。由于凍土的受拉呈脆性破壞.一旦開(kāi)裂很快延基側(cè)向下延伸擴(kuò)展.這一開(kāi)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(shuō)明的是，在凍脹土層范圍之內(nèi)的基礎(chǔ)擴(kuò)大部分根本起不到錨固作用、因在上層凍脹時(shí)基礎(chǔ)下部所出現(xiàn)的錨固力，等凍深發(fā)展到該層時(shí)。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(kuò)大部分才起錨固作用。但我們所說(shuō)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(chǎng)地上進(jìn)行了多組方錐形、截頭錐,樁基礎(chǔ)的多年觀測(cè) 觀測(cè)結(jié)果表明、當(dāng)β角大于等于9、時(shí)，基礎(chǔ)即是穩(wěn)定的,見(jiàn)圖2.基礎(chǔ)穩(wěn)定的原因不是由于切向凍脹力被下部擴(kuò)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(kāi)裂,切向凍脹力退出工作所造成的.見(jiàn)圖3的試驗(yàn)結(jié)果.圖2 斜面基礎(chǔ)的抗凍拔試驗(yàn)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(yàn)1.空隙。用斜面基礎(chǔ)防切向凍脹力具有如下特點(diǎn),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(shí)、將不會(huì)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(wèn)題,該種基礎(chǔ)施工時(shí)比常規(guī)基礎(chǔ)復(fù)雜，當(dāng)基礎(chǔ)側(cè)面較粗糙時(shí) 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(kāi)始在北海道進(jìn)行研究和實(shí)踐 取得了良好的效果。該方法可在凍脹性較強(qiáng)，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(shí)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)淺埋，基礎(chǔ)保溫方法見(jiàn)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(hù).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(chǎng)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(shí)際凍深線。5.原場(chǎng)地凍深線