论文导读:一般建筑物的建设需要经历建筑地基勘察,地基土持力层的选择、基础形式的设计、工程的施工、后期使用观测几个阶段。然而由于众多因素,在建造过程中或使用期间发生事故的建筑物为数不少,其中以建筑物的倾斜为最多。荷载偏心是造成建筑物倾斜的一个重要原因。
关键词:建筑物,倾斜,原因,预防措施,纠偏方法
一、引言
一般建筑物的建设需要经历建筑地基勘察,地基土持力层的选择、基础形式的设计、工程的施工、后期使用观测几个阶段。理论上分析,只要建筑物的建设过程严格按照国家的各种规范并且结合本地的实际情况进行承载力计算与地基变形计算[1],所建成的建筑物就是安全可行,符合预期设计要求的。然而由于众多因素,在建造过程中或使用期间发生事故的建筑物为数不少,其中以建筑物的倾斜为最多。
二、建筑物倾斜的表现形式
建筑物倾斜是指建筑物在外力或地基土不均匀沉降时发生歪斜的现象,一般有局部倾斜与整体倾斜两种表现形式。局部倾斜是指建筑物局部沉降量较大发生倾斜,此时会在建筑物的主体结构中产生拉张应力,一般会使建筑物中产生裂缝,根据裂缝的形式与方向可以判断建筑物的内部的应力轨迹。如下图所示[2]。

整体倾斜的表现一般比较明显,通过肉眼一般会比较清晰的观察到。论文大全。比如加拿大特朗斯康谷仓的整体倾倒事故、意大利的比萨斜塔、中国的虎丘塔的倾斜等,其外在表现为向某一个方向的倾斜。另外,倾斜不明显的,通过测量仪器进行精确测量或粗略的通过室内的放置在原本水平物体表面上的圆形物体的滚动进行定性判断。
建筑物在倾斜时有时会发生转动,此时在建筑物主体结构中会产生剪应力,墙体出现羽状的裂缝。
三、建筑物倾斜的原因探讨
1、地基土的特性
1.1、地基非均质。按照我国《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),岩土勘察孔的设置为每隔30m布置一个,当每两个勘察孔之间区段有不明地质情况时应当设置补勘孔进行补勘。然而,现实中一些尺度小于30m的坚硬与软弱结构面、塘、沟谷有时不能被勘察到,从而使基础坐落在其上,当建筑物建成投入使用时,很容易使结构产生较大的内力,导致建筑物发生倾斜或破坏。
1.2、黄土地基局部湿陷、软土地基地基土不均匀、冻土地基有热源、地基土局部有可液化土层以及膨胀土地基局部膨胀或收缩等特殊地基土由于其特殊的工程地质性质,当勘察不全面或地基处理不当的时候,也会造成建筑物的倾斜。
2、结构设计不合理
2.1、荷载偏心。荷载偏心是造成建筑物倾斜的一个重要原因。对于一些大型厂房内部有吊车,或荷载分布不均匀,如果没有按照偏心荷载进行计算,或者计算不当,亦或后期使用时给予结构太大的偏心荷载情况下,建筑物可能发生倾斜。
2.2、结构不对称。在现在的结构设计中,人们往往为了美学要求而将建筑物设计成非对称结构,从而导致地基中荷载分布极度不均匀,在基础形式设计不当,或后期使用不当的情况下很容易使基础发生不均匀沉降,导致建筑物倾斜。另外对于装有电梯、设有大型烟囱的建筑物也属于结构不对称之列。论文大全。
2.3、结构有外在偏心作用。对于一些季风性比较强的地区,较高层建筑物或长度比较长的建筑物都容易受到偏心风荷载的作用,可能导致基础发生倾斜。另外,如果相邻建筑物的对地基的作用过大,也会使已建的建筑物发生倾斜。
3、基础与地基土以及结构的不匹配。
基础是将上部结构荷载传递到地基土中的结构,它是上部结构与地基的联系部分。如果基础的形式未能与上层结构及地基土的性质相适应,就会导致建筑物建成后不能满足预期要求,可能发生倾斜等事故。
4、工程施工的错误或偷工减料。
工程的施工由施工方完成,工程中遇到问题需要向设计方、勘察方进行沟通,并接受监理方的监督与审查。如果施工方在遇到问题时不及时与设计方或勘察方进行沟通,独自解决,就容易形成错误的方案,导致工程事故。如果监理方与施工方串通,为了谋取利益,对工程建设进行偷工减料,更给工程的安全埋下了一颗定时炸弹。
四、建筑物倾斜的预防措施
想要预防建筑物发生倾斜,使建筑物能够按照预期设计进行工作,就需从导致其倾斜的原因入手,设计合理的结构形式,使结构尽量美学对称,使荷载分布尽可能均匀,并给结构设计沉降缝、圈梁等防止不均匀沉降对结构造成破坏的结构。
勘察方严格按照国家规范进行建筑地基勘察,认真查阅工程地区资料,对一些有疑议地段进行补勘,为建筑物的设计提供科学、准确、详实的地质资料。
设计方根据勘察方提交的资料并结合本地工程地质与水文地质条件设计合理的基础形式。论文大全。设计应充分考虑地下水的影响,特殊土的影响以及相邻荷载,偏心荷载等的影响。
施工方应严格按照设计施工,当施工工程中遇到问题时,施工方应该及时与设计方或勘察方取得联系,进行商议,确定科学合理的解决方案。
监理方应恪尽职守,对施工过程进行监督。
如此,可保证工程在非偶然情况下出现工程问题。严防建筑物发生倾斜事故。然而,在诸多其他因素的作用下,建筑物发生倾斜的事故时而有之。一般当建筑物的沉降量过大而未进行纠偏、加固措施时往往会酿成事故,所以当观测到建筑物发生微小的倾斜量时就应对其进行纠偏、加固措施,此时不仅经济而且工程量小,且安全性较大。
五、建筑物倾斜的常用纠偏方法
1、迫降法:
迫降法就是采取某种措施迫使沉降量较小的一侧下降,消除或减少与另一侧的沉降差,从而达到纠偏的目的。
1.1、浸水纠偏法:该法适用于低含水量而湿陷性有较强的黄土地基,是利用湿陷性黄土遇水湿陷的特性,针对建造在湿陷性黄土地基上的建筑物发生倾斜的情况,给沉降量较小的一侧按计算水量浸水,使浸水侧下沉,达到纠偏的目的[3]。
1.2、掏土纠偏法:该法适用于软土或砂土地基,是在沉降量小的一侧挖土,使该侧沉降量加大,从而达到与沉降量大的一层保持平衡的一种方法[4],著名的比萨斜塔的加固就是应用了此法。
1.3、降水纠偏法:降水纠偏法是适用于地下水位距离基础底部较近的建筑物纠偏。是在沉降量较小的一侧挖抽水井进行降水。降水纠偏法是根据太沙基的一维固结理论,降低了地基中的孔隙水压力,加速了抽水一侧地基的固结沉降所致。
2、顶升、抬升法:
顶升纠偏是在沉降量大的一侧用千斤顶等器具顶升墙体或基础,使其升高,再采取地基加固措施使顶升部分稳定,从而达到纠偏的目的。加拿大特朗斯康谷仓的纠偏就是采用此法,在其基础下设置了70多个支承于深16m基岩上的混凝土墩,使用了388只500KN的千斤顶,逐渐将倾斜的筒仓纠正;抬升法是在沉降量较大的一侧具有膨胀作用或挤密作用的浆液,对沉降量较大的一侧起到抬升的作用[5]。
3、综合纠偏:
综合纠偏其实是迫降法与顶升、抬升法的组合。主要方法有浸水加压法与顶桩陶土法[5]。
值得注意的是,建筑物的纠偏并不是一件简单的事。建筑物的纠偏首先因该明确建筑物区域的具体的工程地质与水文地质条件,然后采取合适的纠偏措施。纠偏时要先进行纠偏量的计算,确定浸水量、降水量、掏土量、加压量等,然后要对纠偏的安全性进行反复论证,在纠偏过程中一定要谨慎工作,防止发生工程事故或安全事故,最后对纠偏的建筑物一定要进行加固处理和后期的使用的沉降观测,看是否达到纠偏目的。
六、结语
建筑物的倾斜的原因归根结底是由于地基的不均匀沉降引起的,而导致地基发生不均匀沉降的原因是多方面的。
建筑物结构的设计没有艺术上的特殊要求时,应该以实用为主要目的,尽量使结构简单,荷载均匀。
建筑物的建设期间内需要勘察、设计、施工、监理四大部门分工协作,共同完成。严防建筑物的倾斜,当建筑物有倾斜的趋势时,及时进行纠偏与地基加固,
参考文献:
[1]《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)。
[2]任文杰,等。基础工程。北京:中国建材工业出版社。2007(31)。
[3] 王珊。地基处理新技术及其工程实倒实用手册。哈尔滨:黑龙江人民出版社,2007。
[4] 刘亚连,梁志松。建筑物倾斜原因分析和纠偏措施探讨。四川建筑科学研究。2002(3)。
[5] 林彤。地基处理。武汉:中国地质大学出版社。2007(222)。
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