淺談沉降縫的設(shè)置與構(gòu)造設(shè)計(jì)處理

陳玉元

【摘 要】：本文對(duì)沉降觀測(cè)前沉降點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)行一些研討，提出設(shè)置沉降點(diǎn)必須考慮的幾個(gè)問題，探討了雙墻式、懸挑式、簡(jiǎn)支式和聯(lián)合式等結(jié)構(gòu)處理方案。主要簡(jiǎn)述沉降縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并針對(duì)結(jié)構(gòu)處理方式進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】：沉降縫；設(shè)置條件；結(jié)構(gòu)處理；細(xì)節(jié)

【 Abstract 】 this paper before settlement observation point of setting settlement some discussion, put forward the setting settlement point must consider some problems, probes into the double wall type, overhung type, Jane a type and structure combination scheme. Mainly discusses settlement joint structure design of the main points, and according to the structure approach for analysis.

【 key words 】 : settlement joints; Set conditions; Structure processing; details

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

改革開放以來(lái)，城市化進(jìn)程日益加快，尤其是近十年來(lái)我市高層建筑如雨后春筍般拔地而起，為了確保高層建筑在施工及營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的安全，人們對(duì)建筑物的安全越來(lái)越重視。在每建一幢高層時(shí)，沉降觀測(cè)是其整個(gè)施工及竣工后大樓的變形見證，也是大樓的成長(zhǎng)過(guò)程見證。是資料組成的一個(gè)重要部分。

建筑物的沉降變形因素，一是各個(gè)工程的地理環(huán)境差異較大，如地質(zhì)情況、土壤的物理性質(zhì)、溫度及地下水位等。二是建筑物的本身荷載、結(jié)構(gòu)、形式及勘探、設(shè)計(jì)、施工、營(yíng)管工作不合理等。因此實(shí)際上很難精確地確定建筑物的理論沉降過(guò)程，只能采用周期觀測(cè)的方法，定期測(cè)定各變形觀察點(diǎn)的沉降情況，從大量的數(shù)據(jù)來(lái)分析沉降規(guī)律，確保建筑物的安全營(yíng)運(yùn)。

1沉降點(diǎn)的布設(shè)

沉降觀測(cè)實(shí)際上是對(duì)沉降點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，故選擇具有代表性、能夠反映建筑物變形的位置，其意義重大。雖然水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)的布設(shè)至關(guān)重要，但若沉降標(biāo)志點(diǎn)選擇不當(dāng)，不能反映建筑物的實(shí)際變化，即使觀測(cè)手段再好、精度再高、數(shù)據(jù)處理再科學(xué)也就毫無(wú)價(jià)值。如一幢長(zhǎng)方形的建筑物，其中部建在暗溝的上面，而觀測(cè)點(diǎn)僅選在四角處，則有可能建筑物中部出現(xiàn)塌陷，而四角處的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)可能反映遲緩，也有可能觀測(cè)的結(jié)果是四角在上升。另外觀察點(diǎn)雖然選擇得很恰當(dāng)，但如果標(biāo)志不牢固，其位移不能和建筑物的沉降同步，則仍不能客觀反映建筑物的實(shí)際沉降量是多少。

選擇建筑物沉降標(biāo)志點(diǎn)位置的總體要求是要能準(zhǔn)確地反映建筑物變化的情況。因此在布設(shè)標(biāo)志點(diǎn)前，應(yīng)會(huì)同地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工、營(yíng)管人員一起分析可能引起變形的原因和現(xiàn)狀，全面考慮標(biāo)志點(diǎn)的布置。

建筑物沉降點(diǎn)的設(shè)置，應(yīng)從以下幾方面來(lái)考慮：

1、委托單位和設(shè)計(jì)人員提出的觀測(cè)目的與需要；

2、了解造成變形的因素，查看有關(guān)圖紙、資料，根據(jù)其建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及地質(zhì)情況，在其特征處（高低層建筑物、裂縫處、沉降縫的兩側(cè)、基礎(chǔ)埋深懸殊處）適當(dāng)增加觀測(cè)點(diǎn)；

3、均勻布點(diǎn)的密度，一般在外墻10m至15m布設(shè)一個(gè)；

4、鄰近有新的建筑物及堆有重物，也應(yīng)考慮增加觀測(cè)點(diǎn)，并要注意觀測(cè)點(diǎn)的變化的可比性；

5、與施工是否有矛盾，在雨蓬、窗臺(tái)等處布點(diǎn)標(biāo)尺能否豎直，建筑物完工后是否影響美觀；

6、觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)或鑲嵌的牢固性、長(zhǎng)久性；

7、能夠便于觀測(cè)并且保證能夠達(dá)到精度要求；

8、建筑物營(yíng)運(yùn)期間，各種機(jī)械作業(yè)的動(dòng)荷載（如電梯、行車等）的影響給予充分關(guān)注；

9、數(shù)量適當(dāng)，不必要的盡量少做。

2觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)處理

沉降觀測(cè)的主要方法是精密水準(zhǔn)測(cè)量，根據(jù)有關(guān)原則和要求，在待測(cè)建筑物上布設(shè)沉降點(diǎn)，按照定時(shí)、定人、定點(diǎn)的方法，進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)采用閉合水準(zhǔn)路線，環(huán)線閉合差≤√n，前后視距差≤0.5m，前后視距累積差≤1.0m，固定標(biāo)尺，每次觀測(cè)前對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)校正，合格后方可使用。

通過(guò)觀測(cè)，得出各觀測(cè)點(diǎn)的沉降量，通常計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)沉降量的公式為：S=H1-Hi+1；式中S為沉降量，單位為毫米，H1、Hi+1為同一觀測(cè)點(diǎn)的本次高程、上次高程。一般情況下，當(dāng)S＞0時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)下沉；S=0時(shí)，認(rèn)為觀測(cè)點(diǎn)靜止；S＜0時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)上升，土木建筑界稱之為建筑物“反彈”。

由于觀測(cè)儀器、觀測(cè)者和觀測(cè)環(huán)境等因素的作用，沉降觀測(cè)中不可避免地帶有觀測(cè)誤差（以偶然誤差為主），各次觀測(cè)成果中都含有此誤差。累計(jì)沉降量是各次沉降變化量的代數(shù)和。若測(cè)量精度m=0.5mm，由誤差分布類型和置信水平?jīng)Q定的系數(shù)K取1.5，則只有當(dāng)S≥0.75mm時(shí)，方可認(rèn)為發(fā)生了明顯變形，出現(xiàn)變形時(shí)一定要考慮正常觀測(cè)誤差的影響。

3沉降縫的結(jié)構(gòu)處理

3.1雙墻式

雙墻式做法適用于沉降縫兩側(cè)均為砌體結(jié)構(gòu)的情況，它是在沉降縫兩側(cè)都設(shè)承重墻，以保證每個(gè)沉降單元都有縱橫墻連結(jié)，使建筑物的整體性較好，其不足之處是易使基礎(chǔ)偏心受力。雙墻式做法在基礎(chǔ)上設(shè)置承重墻，主要用于承受橫墻自重和樓面、屋面荷載。上述方法還適用于荷載輕、地基好、層數(shù)不多的房屋。當(dāng)砌體層數(shù)較多一層 、荷載較重和地基較弱時(shí)，沉降縫兩側(cè)的墻與每邊的橫墻基礎(chǔ)可聯(lián)合起來(lái)，做成筏板基礎(chǔ)。

3.2懸挑式

3.2.1兩側(cè)為砌體結(jié)構(gòu)的懸挑式，一般不超過(guò)一開間尺寸。當(dāng)選用懸挑方案時(shí)，挑梁端上的墻體應(yīng)盡可能采用輕質(zhì)隔墻并設(shè)構(gòu)造柱。這種做法的不足之處是輕質(zhì)墻體難以起到完全抗震的作用，也不能使新建工程形成閉合墻體看，從而導(dǎo)致整體剛度和抗震性能較差。當(dāng)將上述輕質(zhì)墻體改為承重墻時(shí)，雖然上述不足可得到一定改善，但基礎(chǔ)寬度往往難以控制，并且挑梁根部下方的砌體局部承壓很大，力傳到基礎(chǔ)的承壓面積非常小，容易引起應(yīng)力集中，因此，計(jì)算出來(lái)的基礎(chǔ)寬度在局部范圍內(nèi)就非常大。

3.2.2框架結(jié)構(gòu)的懸挑式。當(dāng)兩側(cè)結(jié)構(gòu)形式不同時(shí)，為了使基礎(chǔ)受力較好，互不影響，可采用框架結(jié)構(gòu)的懸挑方式。

3.3簡(jiǎn)支式

當(dāng)舊建筑物基礎(chǔ)挑出較多時(shí)，若采用上述懸挑方案，挑梁配筋的用量將很大且結(jié)構(gòu)難以處理。為此，在實(shí)際操作中我們采用了簡(jiǎn)支方案。簡(jiǎn)支方案是將所設(shè)計(jì)的新建筑物的混凝土樁穿過(guò)舊建筑物的基礎(chǔ)大放腳，與原有基礎(chǔ)底板徹底分開，并將挑梁改為簡(jiǎn)支于樁上和新設(shè)計(jì)的條形基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)支梁，托墻梁改為放在樁上的托墻梁，使新舊建筑物的基礎(chǔ)能夠自由沉降,互不影響。由于墻體和上部荷載是直接傳到托墻梁上而后傳到樁基上的。因此，連接樁基和新建條形基礎(chǔ)的簡(jiǎn)支梁上就只有一定高度的磚墻自重，新建條基的寬度就可以變得很小了。因?yàn)榕f建筑物已經(jīng)過(guò)多年使用，其預(yù)壓、沉降已基本完成，地耐力也可提高。所以，在舊建 筑基礎(chǔ)底板上打幾個(gè)柱洞，一般不會(huì)影響原有建筑物的正常安全使用，但為保證安全在具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須做簡(jiǎn)單的驗(yàn)算。

4設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問題處理

4.1在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度，如在沉降縫附近，每層應(yīng)增設(shè)圈梁，加構(gòu)造柱，以保證結(jié)構(gòu)荷載的傳遞。懸挑梁計(jì)算應(yīng)注意受彎鋼筋配置的數(shù)量，同時(shí)必須進(jìn)行抗剪核算，注意懸挑梁伸入支座的長(zhǎng)度，一般懸挑梁伸入支座的長(zhǎng)度不宜小于懸挑長(zhǎng)度的2.5倍。當(dāng)混合結(jié)構(gòu)沉降縫兩邊結(jié)構(gòu)單元采用滿堂紅基礎(chǔ)時(shí)，沉降縫設(shè)計(jì)成雙墻式是比較合理的。

4.2在地震區(qū)，混合結(jié)構(gòu)采用懸挑式沉降縫時(shí)應(yīng)慎重。懸挑長(zhǎng)度應(yīng)控制，一般不宜大于3m。懸挑長(zhǎng)度過(guò)大，會(huì)使懸挑梁截面偏大，而且會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)整體的不穩(wěn)定。建筑物在水平地震力作用下，由于水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩會(huì)使地基承受較大的偏心壓力，若懸挑長(zhǎng)度大,而建筑物寬度不大，則水平地震力使地基產(chǎn)生的偏心最大壓應(yīng)力達(dá)到不能承受的程度。

4.3框架結(jié)構(gòu)，由于一般采用獨(dú)立柱基，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)，沉降縫兩邊的框架柱最好是不要設(shè)置在同一條軸線上。這樣可以使獨(dú)立柱基錯(cuò)開，結(jié)構(gòu)受力合理，基礎(chǔ)易于處理。當(dāng)建筑使用上不允許沉降縫兩邊柱子錯(cuò)開時(shí)，可采用地基梁的方法，將沉降縫一側(cè)的結(jié)構(gòu)單元的兩個(gè)或多個(gè)柱基聯(lián)接起來(lái)，形成地基梁，這時(shí)，地基梁可按彈性地基梁或剛性梁設(shè)計(jì)。按剛性梁設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮梁受力后塑性重分布問題，按彈性階段計(jì)算內(nèi)力。

結(jié)束語(yǔ)

⑴在原有建筑物旁建造混合結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)時(shí)，沉降縫的處理方法可參照混合結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)沉降縫的處理方法，根據(jù)不同情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)。

⑵沉降縫的結(jié)構(gòu)處理辦法還有很多，這里只是列舉一些常見的，應(yīng)該根據(jù)沉降縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)。但總的來(lái)說(shuō)，不外是上述幾種方法的綜合應(yīng)用，即雙墻式、懸挑式、簡(jiǎn)支式和聯(lián)合方案等幾種。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要在符合建筑使用，且結(jié)構(gòu)布置和受力合理的條件下，靈活運(yùn)用。

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