地基土凍脹造成建筑物破壞_圖文

1、四川建筑科學(xué)研究Sichuan Building Science 第 30卷 第 4期2004年 12月 收稿日期 :2003206219作者簡(jiǎn)介 :趙考重 (1964- , 男 , 山東鄆城人 , 副教授 , 主要從事建筑 物鑒定與加固技術(shù)的研究。地基土凍脹造成建筑物破壞趙考重 , 劉清陽 , 王 莉(山東建筑工程學(xué)院 , 山東 濟(jì)南 250014摘 要 :地基土受凍后將會(huì)產(chǎn)生凍脹 , 如果凍脹力比較大 , 將會(huì)使建筑物隆起 , 從而發(fā)生凍害事故 。通過對(duì)某 冷庫破壞現(xiàn)象的分析 , 指出地基土凍脹是建筑物破壞的主要原因 。關(guān)鍵詞 :凍土 ; 凍脹 ; 建筑物 ; 破壞中圖分類號(hào) :TU443

2、 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :1008-1933(2004 04-0072-021 工程概況某冷庫為一座 2層的排架結(jié)構(gòu)建筑物 , 剖面見圖 1。由 于保溫的要求 ,1層外墻為雙層磚墻 , 但內(nèi)墻并不承受樓面 傳來的荷載 , 僅起保溫作用 , 樓面荷載由鋼筋混凝土排架柱 承擔(dān) 。 外縱墻的外層墻需承受屋面?zhèn)鱽淼暮奢d ,2層實(shí)際上 為架空層 , 主要起保溫作用 。 在兩道外墻之間及 2層的樓板 上面填有稻殼進(jìn)行保溫 。 排架柱下為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ) , 基礎(chǔ)埋深為 -1. 6m , 建筑物內(nèi)隔墻及外縱墻均為磚砌體 , 墻 下采用毛石條形基礎(chǔ) , 內(nèi)墻基礎(chǔ)埋深為 -015m 原為高溫冷庫 , 室

3、內(nèi)溫度在零下 5 , 庫 , 室內(nèi)溫度在零下 18 。 了保溫處理 ,。 在使用過 , :圖 1 冷庫橫向剖面(1 排架梁端部出現(xiàn)斜裂縫或垂直裂縫 , 最大裂縫寬度達(dá) 15mm , 見圖 2。(2 外縱墻的外層在 2層樓面位置處 (即外縱墻內(nèi)層的頂部位置處 出現(xiàn)水平裂縫 ,上部墻體明顯向里傾斜 , 見圖3。(3 排架柱產(chǎn)生水平裂縫 , 見圖 4。 (4 填充墻出現(xiàn)斜裂縫和水平裂縫 , 見圖 5。 (5 填充墻與排架柱脫開 ,見圖 6。2 原因分析現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn) , 冷庫室內(nèi)地面明顯凸起 , 冷庫室內(nèi)中間位置與外縱墻處地面高差達(dá) 500mm 。分析認(rèn)為 , 地面凸起 可能與地基土凍脹有關(guān) 。 經(jīng)了

4、解 , 雖然在高溫冷庫改為低溫 冷庫的過程中 , 對(duì)地面進(jìn)行了保溫處理 , 即在地面下鋪設(shè)加 溫油管 , 利用油管內(nèi)循環(huán)的高溫油進(jìn)行保溫 , 但后來根本沒 有使用 , 也就起不到保溫的作用 , 這必然會(huì)形成凍脹現(xiàn)象 , 而 且建筑物所在場(chǎng)地地下水位較高 , 約在 -1. 0m , 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開 挖檢測(cè) , 冷庫中間位置凍深在 -2. 0m 以下 。由于凍脹效 應(yīng) , 基礎(chǔ)被頂起 , 但由于基礎(chǔ)的埋深及所處的位置不同 , 凍脹 效應(yīng)也就不同 , 外墻靠近室外 , 凍深小 , 凍脹效應(yīng)小 , 填充墻 的基礎(chǔ)埋深較柱下獨(dú)立基礎(chǔ)淺 , 凍脹效應(yīng)對(duì)填充墻基礎(chǔ)的作 用大于對(duì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的作用 。從結(jié)構(gòu)形式分

5、析 , 大梁均簡(jiǎn)支在柱或墻體上 , 可認(rèn)為梁 與柱或墻為鉸結(jié) , 理論上地基的凍脹不會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)27力 , 但由于一些構(gòu)造措施的原因 , 使某些構(gòu)件產(chǎn)生破壞 。分 析原因如下 :(1 個(gè)別柱出現(xiàn)水平裂縫而斷裂現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn) , 出現(xiàn)水平裂縫的柱兩側(cè)均有橫向填充 墻 。 由于填充墻的基礎(chǔ)較柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的埋置深度淺 , 填充 墻基礎(chǔ)下的土首先產(chǎn)生凍脹 , 在凍脹過程中 , 由于墻體位于 排架柱牛腿及排架梁的下部 (見圖 6 和獨(dú)立基礎(chǔ)的上部 , 排 架梁和牛腿上的預(yù)埋件是焊接在一起的 , 因此 , 在凍脹過程 中 , 墻體的頂升 , 通過排架梁及牛腿對(duì)柱產(chǎn)生軸向拉力而斷 裂 。(2 排架梁端部出

6、現(xiàn)垂直裂縫或斜裂縫由于不同位置處的凍脹效應(yīng)不同 , 不同柱下的獨(dú)立基礎(chǔ) 之間 , 墻下條形基礎(chǔ)與獨(dú)立基礎(chǔ)之間 , 有不同的凸起位移 。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) , 外縱墻基礎(chǔ)的豎向位移與排架內(nèi)柱基礎(chǔ)的位 移 , 相差達(dá) 250mm 。 理論上分析 , 如果排架梁簡(jiǎn)支在墻和柱 上 , 這種豎向承重構(gòu)件不同的豎向位移 , 在梁內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生內(nèi) 力 , 但由于梁通過預(yù)埋件與排架柱及墻體上的圈梁焊接在一 起 , 實(shí)際上梁的兩端并不是完全簡(jiǎn)支的 , 具有一定的嵌固作 用 , 當(dāng)梁的兩端產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí) , 在梁內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生彎矩和剪 力 。 顯然 , 這種附加的內(nèi)力在梁的端部最大 , 在彎矩和剪力 共同作用下 , 梁的端部

7、產(chǎn)生斜裂縫或垂直裂縫 。(3 內(nèi)隔墻產(chǎn)生斜裂縫和水平裂縫從現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)隔墻上裂縫的情況分析 ,面 :一是沿墻體長(zhǎng)度方向 , , 即 地基有不同的豎向位移 ;不同 , 凍脹的順序也不同 。 5為一內(nèi)縱墻 (隔墻 的破壞 情況 。 在墻體的下部出現(xiàn)寬度約為 50mm 的裂縫 , 由于該 墻位于樓板下面 , 墻體將支承在排架梁上的樓板頂起 , 樓板 與梁脫開 , 出現(xiàn)約 100mm 的空隙 , 如圖 7所示 。 分析原因 , 首先隔墻下地基產(chǎn)生凍脹 , 墻體上升將樓板頂起 , 樓板與梁 脫開 。 在這一過程中 , 雖然墻與柱之間有摩擦力 , 但由于柱 下基礎(chǔ)頂面同時(shí)受到向下的壓力作用 , 所以排架柱不會(huì)升

8、 起 。 隨著冰凍的加深 , 獨(dú)立基礎(chǔ)以下也開始產(chǎn)生冰凍現(xiàn)象 , 此時(shí)的凍脹現(xiàn)象對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的作用效應(yīng)要大于對(duì)隔墻的作 用效應(yīng) , 即排架柱的豎向位移要大于隔墻的豎向位移 , 由于 墻體與柱之間存在摩擦力 , 使墻體產(chǎn)生豎向剪力 , 墻體出現(xiàn) 水平裂縫 。(4 外縱墻上的水平裂縫由剖面圖可知 , 屋面梁支承在排架柱和外縱墻的外層 上 , 由于排架柱與外縱墻的豎向位移有較大差異 , 使外縱墻 受到向內(nèi)側(cè)的水平拉力作用 , 從而在縱墻上產(chǎn)生彎矩 。由于 外縱墻為雙外墻 , 外縱墻的內(nèi)層墻體對(duì)外縱墻的外層墻體起 到約束作用 , 所以外層墻體在水平拉力作用下 ,2層樓蓋位 置處為最危險(xiǎn)截面 , 墻體在該

9、位置處出現(xiàn)水平裂縫 。 3 處理與加固措施(1 首先對(duì)地面進(jìn)行保溫處理 , 但在進(jìn)行保溫處理的過 程中 , 要進(jìn)行隨時(shí)觀測(cè) , 以免凍土融化 , 地基沉降過快 , 造成 建筑物破壞 。(2 對(duì)出現(xiàn)裂縫的墻體利用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿面層進(jìn)行加 固處理 。(3 。 。 , 并且已繼續(xù)投入使用 , 隆起地 , 在使用過程中也未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象 。參 考 文 獻(xiàn) :1 余宗明 . 凍土深度計(jì)算式的探討及應(yīng)用 J.低溫建筑技術(shù) , 1998, (3 .2 劉宗仁 , 等 . 寒冷地區(qū)凍脹土地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工 J.低溫 建筑技術(shù) ,2000, (3 .3 劉鴻緒 , 劉 琪 . 季節(jié)凍土地區(qū)建筑基礎(chǔ)淺埋研究綜述 J.建 筑技術(shù) ,1995, (10 .4 劉寶福 , 王風(fēng)翔 . 建筑物凍害事故預(yù)防及處理 J.低溫建筑技 術(shù) ,1999, (3 .廣元市規(guī)劃區(qū)抗震防災(zāi)規(guī)劃 (2003年2010年 獲得 2004年度四川省優(yōu)秀工程咨詢成果二等獎(jiǎng)廣元市規(guī)劃區(qū)抗震防災(zāi)規(guī)劃 (2003年2010年 項(xiàng)目由四川省建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)抗震所完成 。規(guī)劃編制 組成員在對(duì)廣元市規(guī)劃區(qū)作了充分調(diào)查的基礎(chǔ)上 , 緊密結(jié)合城市總體規(guī)劃的要求 , 運(yùn)用國內(nèi)較成熟的震害預(yù)測(cè)方 法進(jìn)行震害預(yù)測(cè) 。 規(guī)劃符合廣元市實(shí)際 , 有較強(qiáng)的針對(duì)性 , 措施得當(dāng) , 具有科學(xué)性 、 實(shí)用性和可操作性 。經(jīng)專家評(píng) 審 ,