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地基为新回填土砖混结构内力分析

2015-07-13 276 0

1. 引言：
　　在山区建筑中，为了节约工程投资，就砖混结构的建筑物直接坐在新回填土上，若对新
　　回填土不加处理地作为持力层，由于新回填土肯定会不均匀沉降，若建筑物不作处理，那么建筑物肯定要开裂以至破坏。本文与同行讨论直接坐在新回填土上的砖混结构的建筑的内力分布及变化，以抵抗新回填土的不均匀沉降，保证建筑物的正常使用。
　　2. 新回填土的种类：
　　回填土的土质分为：杂填土、挖填土。所谓的杂填土，其土源不固定，有不同处的土，包括建筑垃圾。杂填土的特点是土质很不均匀，其二，由于填的时间差异较大，固结的程度差异较大。挖填土就是把某一处的土人工搬运到另一个地。挖填土的特点是土质是均匀的，由于挖填时间短（一般在半年左右），回填土的固结程度差异不大。
　　回填土的粒径变化大，小的粒径小于1mm，大的粒径达几米，粒径分布也不均匀。
　　回填土原始地貌的种类有：冲沟、洼地、滩头等。冲沟就是在山区中用土把一个山谷天平。洼地，就是用土把一个洼地填平、填高，一避洪水灾害。滩头就是用土把一个滩头填高，以防止出水冲刷。
　　建筑场地回填土种类有：一部分是回填土，一部分是老土，其二，全部是回填土。其三，全部是回填但是回填土的厚度差异很大。
　　3. 回填土沉降。
　　回填土的孔隙大，在水重力等原因作用下，细土颗粒要充填空隙，土颗粒这个运动导了回填的沉降，若回填土均匀沉降，对建筑物无影响。但是回填土在土质上，粒径上，时间上的不均匀性，导致回填存在大量的不均匀沉降，而这个不均匀沉降对建筑物是有害的。影响回填土沉降的原因众多。从时间上讲，这些原因时有时无，因此，自然状态下，回填土的沉降是非常缓慢的。一般认为回填土的称将时间是十年。但是如果回填土填好后，在表面做了封闭处理，那么这种情况的回填土沉降时间就不是十年了，是多少年还无经验。
　　4. 计算简图的选取
　　砖混结构一般都有相互垂直的纵横墙，在使用预制板的年代（现在无抗震设防要求的地区还在使用预制板），有横墙承重，纵墙承重及纵横墙混合承重之分，在两千年以后，有抗震设防要求的地区禁止使用预制板，大量使用现浇板，这样的话，砖混结构只有纵横墙混合承重的一种方式。在计算上部结构参与基础工作，只能以一片横墙或一片纵墙为计算单元了。荷载取为该片墙承担的竖向荷载。根据回填的种类，我们可将该片墙的计算简图取为（见图1），
　　悬臂简支
　　图1
　　计算简图中跨度L的取值非常复杂，现阶段在经济能力能承受的前提下尽量取大，这样计算建筑物便宜安全。跨度L最大为该片墙的长度。跨度L与回填土的种类，回填土的沉降规律，回填的分布，回填土的厚度有关。回填土的种类最终表现在回填土的沉降规律上，而回填土的沉降规律现阶段没有认识。只能靠设计人、同行的感悟了。回填土的分布直接影响跨度L的大小。若在建筑物场地内，只有厚度相当的回填土，那么跨度L在该片墙长度一半至十分之一之间。若在建筑物场地内有回填土，有老土，跨度L为老土的间距，或老土处的长度，或回填土处的长度，无论哪种情况，跨度L小于该片墙长度的一半。回填土的厚度也直接影响着跨度L。首先，回填土的最大厚度要大于建筑物的地基压缩层厚度，否则，对于回填土的最大厚度小于建筑物地基压缩层厚度的，一般都采取将回填挖除的方法。其次，在建筑物场地范围内，回填土厚差别不大（10%以内），回填土不均匀沉降差别不大，加上上部结构的内力调查，跨度L为最小，一般为2m，4m，6……，但是不小于该片墙的一半。其三，在建筑物场地范围内，回填土厚差别大（大于50%以上），回填土不均匀沉降差别大，需要较大的结构来调查，此时，跨度L为该片墙的四分之一至二分之一。
　　5. 上部结构内力
　　砖混结构地震区为四～七层，高度一般是12m～21m，非地震区为八层，高度为24m，从使用上讲，民用住宅，公用建筑大于六层，要设电梯，因此，民用住宅、共用建筑一般为六层。因此，砖混结构的层数一般为四～六层，高度一般为12m～18m。根据前面分析，计算上部结构与基础共同工作的计算跨度一般小于该片墙长度的一半。砖混结构建筑的宽度一般为4m～14m，横墙的长度一般为2m～7m。砖混结构建筑长度由伸缩缝，抗震缝，沉降缝决定，一般砖混建筑长度小于等于50m，而纵墙长度一般小于25m。这样砖混结构建筑跨高比一般在0.22～2.08之间，而梁的跨度比≤4，其梁就为深梁，因此，砖混结构建筑物考虑上部结构与基础东通工作计算的梁均为深梁。深梁无论是内利分布与破坏形态上都有自己的特点。考虑上部结构与基础共同作用的何在分布也有自己的特点——沿高度分布。砖混结构建筑的材质及不均匀，各向异性，加之强度的离散型大。砖砌体抗压强度较大，抗拉强度较小，抗剪强度居中。但是，砖砌体墙截面较大。砖砌体有起拱的特点，起拱范围以外的荷载由拱传走，而不传至拱范围以内见下图：
　　a.简支 b.悬臂
　　图2
　　“砌体”规范计算过梁时拱的高度为跨度的三分之一，而实际中，不均匀沉降的裂缝均为与地面夹角45°的线，因此，拱取与地面夹角45°线。
　　根据以上分析，坐在新回填土上考虑上部砖混结构共同工作的内力计算如下。
　　第一步，根据砖混结构建筑的实际情况确定出是简支还是悬臂。第二部，确定跨度L值。
　　第三部，根据跨度L，确定出拱的内外范围。第四部，计算拱内范围的荷载（包括拱内的墙及基础自重）。第五部，计算出拱内的最大弯矩，最大剪力，最大轴力。第六步，对于处于拱范围外，附近的较大集中荷载进行判断，若拱范围外结构抗剪强度大于集中荷载，则该集中荷载就不在拱内产生内力，否则，该集中荷载在拱内产生内力。
　　6. 结束语
　　作者通过对大量的由于不均匀沉降产生的裂缝分析处理，凡经过处理的裂缝其不在发生，其建筑物能够正常使用。对于坐在回填土上的建筑物，经作者设计，能正常使用，只是沉降量较大。关于考虑上部结构抵抗不均匀沉降只是个尝试，要广泛的设计还需做大量工作，本文只是从理论进行了分析，部分地经过了实践验证。遇到坐在回填土上的工程，还需进一步的研究与实践。

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