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  • 1 # 忠誠與實際

    說起“大型建築往往由沉降控制”的問題,我可以以土木專業知識說明,中國在沉降控制建築方面,最具典型的是整個上海市的所有建築都是一個必須要面對的問題。首先上海市的土層分佈基本上是有大概幾米厚的硬土層,然後往下數十米到甚至上百米都是淤泥質的土。換句話說,因為地基土條件極差,除非是四層以下的小建築,否則基本上就得用樁基礎了。所謂樁基礎就是把十幾米甚至幾十米的樁打進土裡用摩擦力來承重。所以你可以想象,樁插在土裡,力又很大,是不是會慢慢往下呢?而沉降,是整個上海市建築永不變的主題!比如我曾經學習的上海同濟大學南北樓,按照老師的說法,幾十年前他上學時,樓梯是有6個還是幾個,現在只剩兩個,低於外部地坪,所以每年下大雨,助奸臣江的結果,慘不忍睹。更別提什麼上海的博物館啦,城市規劃館啦一些大的場館建築,因為當年沒做好,第一層乾脆沉成地下一層了。那麼,地基土質層為啥有沉降呢?這要分兩方面。第一,在於土的時間效應。一般的材料,加上荷載後,發生多少變形,基本上馬上就會發生。但土。。,

    因此也就是說,對於黏性土,你加一個荷載,它瞬時沉降5mm.過了一個月又沉降2mm.過一年了,它特別之處是還在沉降!就是這個沉降所帶來的破壞是巨大的!另外一方面,建築沉降在全國範圍內也是大問題;因為——城市過度抽取地下水,造成地下水位下降,城市下方形成空洞,所以你想下面是空洞,能不沉降嗎?所以,實際上,每個超高層建築定期的沉降檢測都是有的,有的沉降的快的可以達到數毫米乃至上釐米每年。當然,這些具體的數字屬於機密,外人不可能得知,所以我們也就以上,利用教授講案例會學習了很多沉降的解決方案。當然,在建築設計工程師們如今已很給力,給與設計的沉降防禦方案,以及規範的施工控制沉降方法。而土壤條件擺在那裡,所以如今我們已經有了控制沉降的規範標註方法了。

    而“小型建築地基承載力控制”就容易得多了;地基承載力(subgrade bearing capacity)是指地基承擔荷載的能力。在荷載作用下,地基要產生變形。隨著荷載的增大,地基變形逐漸增大,初始階段地基土中應力處在彈性平衡狀態,具有安全承載能力。當荷載增大到地基中開始出現某點或小區域內各點在其某一方向平面上的剪應力達到土的抗剪強度時,該點或小區域內各點就發生剪下破壞而處在極限平衡狀態,土中應力將發生重分佈。這種小範圍的剪下破壞區,稱為塑性區(plastic zone)。地基小範圍的極限平衡狀態大都可以恢復到彈性平衡狀態,地基尚能趨於穩定,仍具有安全的承載能力。但此時地基變形稍大,必須驗算變形的計算值不允許超過允許值。當荷載繼續增大,地基出現較大範圍的塑性區時,將顯示地基承載力不足而失去穩定。此時地基達到極限承載力。

    地基承載力是指地基對基礎及上部結構荷載的承受能力,其大小取決於地基、基礎及上部結構兩個方面。而地基承載力實驗方法比較簡單,所以小型建築都採用地基承載力計算方法來確定地基的寬度和深度。有關承載力的幾個基本概念(林宗元.岩土工程勘察設計手冊):

    極限承載力:使地基發生剪下破壞,失去整體穩定時的基礎底面最小壓力,亦即地基能承受的最大荷載強度。

    容許承載力〔R〕:確定地基不產生剪下破壞或失穩,同時又保證建築物的沉降不超過允許值的最大荷載。

    承載力基本值(f0):根據土的室內試驗或原位測試物理力學指標的平均值,按經驗公式計算或查經驗表格得到的相當於標準基礎寬度和埋深時的地基容許承載力值,承載力基本值乘以據以計算或查表的物理力學指標迴歸修正係數,可得到承載力標準值。

    承載力標準值(fk):地基設計時採用的考慮了土性指標變異影響後的相當於標準基礎寬度和埋深時的地基容許承載力代表值。

    承載力設計值(f):地基承載力標準值,經基礎寬度和埋深修正,以及直接用地基強度指標按承載力理論公式計算得到的值。承載力設計值是在地基設計計算時採用的地基條件承載力值。

    在確定基礎面積時,以上數值相應的荷載效應組合和抗力分別是:74規範的荷載標準組合與容許承載力值,89規範中的荷載基本組合與承載力設計值,2002規範中的荷載標準組合與地基承載力特徵值。這樣分清了荷載與抗力兩條線,明確了兩類極限狀態的適用範圍和表示式,概念基本就清楚了。

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