据《地基基础设计规范》规定,在建筑平面转折部位、房屋高度差异或荷载差异处、长高比过大建筑的适当部位、结构或基础类型不同处等,宜设置沉降缝。沉降缝的基础应分离,以利各自基础的沉降。
一、前言
地基的过量变形将使建筑物损坏或影响其使用功能,特别是高压缩性土、膨胀土、湿陷性黄土以及软硬不均匀等不良地基上的建筑物,如果考虑欠周,就更易因不均匀沉降造成的损害,是设计中必须认真考虑的问题。通常我们从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发,在建筑、结构、施工方面采取措施。本文重点论述建筑措施中采用的设置沉降缝在工程设计中的运用。
二、一般规定
(一)、防止地基不均匀沉降时,造成房屋破坏采取的一种措施,用沉降缝将建筑物分割为两个或多个独立的沉降单元,可有效地防止地基不均匀沉降产生的损害。分割出的沉降单元原则上都要求具备体型简单、长宽比小、结构类型不变以及所处地基比较均匀等条件。因此,沉降缝宜设置在以下部位:
1、当房屋建在明显不均匀填土地基上或地基土压缩性有显著差异处;
2、建筑平面的转折部位;
3、高度差异或荷载差异处;
4、建筑结构或基础类型不同处;
5、分期建造房屋的交界处。
(二)、被沉降缝分割的单元之间仅有一缝之隔,沉降太大时,不免要在彼此影响下发生互倾。此时,如果缝的宽度不够或被坚硬物堵塞,单元的上方就会顶住,有可能造成局部挤压甚至整个单元竖向受挠的破坏事故。因此房屋的沉降缝应有足够的宽度:二至三层房屋的沉降缝宽度一般为50~80mm,四至五层房屋的沉降缝宽度一般为80~120mm,五层以上房屋的沉降缝宽度在120mm以上。
(三)、在沉降缝处房屋应连同基础一起断开。缝内一般不填塞材料,当必须填塞时,应防止缝内两侧因房屋内倾而互相挤压。
三、沉降缝的几种运用:
1、双墙双基,各自分离基础
沉降缝两侧双墙下工作各自做自身基础,墙与基础轴线各相对应,见图1。上部结构各自提出楼板相互连接。这种基础的优点是结构受力明确,结构处理简捷,施工简单,设计中往往经常使用。其缺点是两墙所夹之面积不便利用,会造成建筑面积的浪费。
2、双墙靠拢交错基础
两条形基础,各自分段交错布置。优点是两墙靠拢,增大了面积利用率,但基础分段,整体性较差。
3、一边为墙体,另一边为框架柱(排架柱)的交错基础
如一幢多层餐厅,旁边布置有主、副食加工房的建筑,或一幢修理厂房,旁边布置有修理车间的建筑,都属于这种类型。多层餐厅设计成框架结构,主、副食加工房为砖混结构,修理厂房为框架结构,修理车间为排架结构。这类结构的沉降缝基础做法如下图3。
4、一边仅上部布置梁,另一边为框架柱
有些建筑,由于功能上的需要,沉降缝不布置纵墙,上部用大梁来架空,仅在垂直沉降缝的方向布置横墙,大梁荷载通过横墙传至基础、地基。
一侧建筑物的屋面荷载传至大梁,大梁荷载通过构造柱传至基础悬挑梁。由于悬挑梁端头的荷载很大,传至横墙基础端头的荷载也相当大,横墙基础端头处对地基的压力也很大,使横墙基础下的地基反力呈斜线状分布(如图5),端头最大地基反力往往会大大超过规范规定的1.2f,(f为地基允许承载力),此时如果对地基强度不加以验算,横墙基础仍取等宽,设计就不尽合理或基础偏于不安全。
解决的办法有两种:一是可将横墙基础平面做成大小头,调整地基反力成均布状分布;二是可在横墙基础端头加做端头基础,用于支承悬挑梁的受力点处(如图4)。按对A点的受弯、受剪确定悬挑梁的断面尺寸和配筋,并对B点(为使横墙的端头基础对地基产生均匀压力而选B点)按平衡所需抗倾覆力矩确定悬挑梁的内伸长度。横墙的端头基础底面积按其本身自重及其上填土重、悬挑梁及其上荷载之和作为外荷载来确定。
5、桩基础间沉降缝做法
在桩基础设计中,有的部位由于建筑布置上无法错开柱网轴线,处理沉降缝时将其低房一侧的桩内移,用悬挑梁挑出,由悬挑梁端支承框架柱1,悬挑梁至少要内伸至第二列框架柱下,一般应是悬挑长度的2.5倍。此时,框架柱1下的支承条件不能作固定端,只能作弹性支承计算。
6、桩基与箱桩基间的沉降缝
紧靠高层建筑物的四周设有多层或单层的房屋,高层建筑是箱桩基础,裙房是桩基础,采用不同直径和桩长的灌注桩,主楼可用大直径的长桩,低层可用小直径的短桩,其间设有拉梁,具体做法见下图8。
参考文献:
1、《建筑地基基础设计规范》GBJ7---89
2、《地基及基础》华南工学院等四校编中国建筑工业出版社