建筑物基础会向下移动这种现象叫做沉降所有建筑物都有沉降沉降太大会有问题基础设计必须计算沉降计算沉降很重要计算正确可以保证安全计算错误会有危险我们研究如何计算沉降

土壤受到压力会变形土壤不是刚性的土壤可以压缩基础放在土壤上建筑物重量通过基础传给土壤土壤受到压力土壤颗粒重新排列孔隙变小土壤体积缩小基础就会下沉这就是沉降过程沉降需要时间有些沉降很快发生有些沉降很慢几年后才稳定

计算沉降需要知道土壤性质不同土壤性质不同黏土和砂土不一样黏土沉降慢砂土沉降快土壤样本来自钻孔我们在工地钻孔取出土壤样本实验室测试样本得到土壤数据重要数据有压缩指数回弹指数压缩模量孔隙比这些数据用于计算

沉降计算有两种类型瞬时沉降和固结沉降瞬时沉降加载后立即发生固结沉降随时间发展黏土主要考虑固结沉降砂土主要考虑瞬时沉降

计算沉降用分层总和法土壤分成许多薄层每层厚度不大计算每层压缩量所有层压缩量相加得到总沉降量分层越多计算越精确

计算需要荷载信息建筑物重量很重要包括结构自重使用荷载雪荷载风荷载荷载组合考虑最不利情况荷载通过基础传给土壤基础有不同类型独立基础条形基础筏板基础基础类型影响应力分布

应力计算用布辛尼斯克公式这个公式计算土壤中附加应力点荷载作用下应力分布基础荷载是分布荷载积分得到应力值实际计算简化处理查表得到应力系数计算中心点下应力计算角点下应力

压缩层深度需要确定附加应力小于自重应力百分之十时深度以下沉降忽略这个深度叫压缩层深度压缩层深度与基础尺寸有关基础越大压缩层越深

固结沉降计算更复杂黏土沉降与时间有关太沙基固结理论常用一维固结假设水从孔隙中排出超静孔隙水压力消散有效应力增加土壤压缩固结度表示沉降完成比例时间因素计算固结度固结系数是关键参数实验室测定固结系数

沉降计算举例说明某建筑物基础埋深两米基础宽度十米长度二十米荷载标准值两百千帕地层情况如下第一层填土厚一米第二层黏土厚五米第三层砂土厚八米第四层岩石

首先计算基底附加应力减去挖土自重应力附加应力一百六十千帕确定压缩层深度基础宽度十米计算点取基础中心计算不同深度附加应力深度十五米处附加应力十六千帕自重应力一百六十千帕附加应力是自重应力百分之十压缩层深度十五米

分层总和法计算压缩层内分三层第一层黏土分五小层每小层一米厚第二层砂土分八小层每小层一米厚计算每小层中点深度计算该点自重应力计算该点附加应力查压缩曲线得压缩模量计算每小层压缩量各层压缩量相加得到总沉降量十五厘米

固结沉降考虑时间黏土层固结系数测定实验室固结试验得到固结系数每秒零点零一平方厘米计算时间因素一年后固结度查表得到百分之五十一年沉降七点五厘米五年后固结度百分之九十沉降十三点五厘米

沉降计算需要安全系数考虑数据不确定性土壤性质不均匀钻孔数量有限测试误差存在计算结果修正经验系数调整规范规定允许值框架结构沉降限值十五厘米砌体结构沉降限值十厘米计算结果满足规范

沉降观测很重要工地设置观测点施工期间定期测量使用水准仪记录沉降数据比较计算结果实际沉降小于计算值设计安全实际沉降大于计算值需要采取措施沉降稳定判断连续半年沉降速率小每月沉降小于一毫米

建筑物不均匀沉降危险沉降均匀问题不大沉降不均匀产生裂缝基础倾斜影响使用计算需要考虑差异沉降独立基础之间沉降差框架结构柱距六米沉降差限值零点零零二倍柱距计算两个基础沉降差值小于限值

减少沉降的措施加深基础埋深基底附加应力减小使用桩基础荷载传到深层地基处理提高承载力换填法预压法强夯法水泥土搅拌法这些方法改善土壤性质减小沉降量

计算使用计算机程序输入土壤参数输入荷载数据输入基础尺寸程序自动计算结果包括沉降量沉降随时间发展差异沉降值程序计算快速准确手工计算验证确保程序正确

沉降计算是基础设计一部分结构工程师必须掌握岩土工程师提供参数双方合作完成设计安全经济的基础保证建筑物长期使用人们安全生活工作财产得到保护

计算理论不断发展新的本构模型提出考虑土壤塑性考虑应力路径有限元方法应用三维应力分析更精确模拟实际情况理论研究结合实验现场测试验证技术进步提高计算精度

工程师需要经验年轻工程师学习老工程师指导实际工程积累知识计算不是唯一判断同样重要简单问题手算复杂问题电算理解原理是关键盲目使用程序危险正确解释结果做出合理决定

规范不断更新新研究成果加入工程经验总结国家标准修订设计依据规范同时超越规范特殊工程特殊处理创新方法解决难题保证工程安全推动技术发展

建筑物基础沉降计算涉及多个学科土力学材料力学结构力学数学计算工程地质需要综合知识学校教育打好基础继续学习新知识跟上时代发展更好服务社会

我们研究这个课题阅读大量文献进行实际计算分析计算结果得出一些结论计算方法是有效的参数选择要谨慎现场检测不可少理论实际结合才能做好设计

未来研究方向考虑动力荷载影响地震作用下的沉降交通振动的影响考虑环境因素地下水位变化温度变化的影响考虑土壤蠕变长期沉降预测这些课题有待研究

沉降计算很重要基础设计的关键关系到安全关系到经济正确计算必要我们认真对待仔细分析准确计算合理设计建造安全可靠的建筑物这是我们的责任