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岩土研究院

房屋建筑与构筑物的等级划分及地基基础设计等级划分

440 2021-04-16 13:50:35

(一)建(构)筑物等级划分

建(构)筑物是城镇建设的主体,无论何种性质和规模的城镇,总是由一系列建筑物和构筑物以及其他公共设施等所组成,有的形成建筑群,有的则为单独的建(构)筑物。

不同的建 (构)筑物由干性质、规模、结构类型以及作用在地基 上的荷载形式和大小不同,各场地的岩土工程条件也不相同,因此对建(构)筑物拟建场地进行岩土工程勘察时,明确建(构)筑物的工程特征及要求,是做好岩土工程勘察工作的前提和基础条件。

房屋建筑按其性质分为工业与民用建筑两大类。

工业建筑是专供实现一定的生产工艺过程作用,可分为生产用房( 如生产必需的主要车间)、辅助生产用房(如修理车间、实验室等)、动力用房、仓库用房、运输车库以及其他辅助性房屋(如办公楼、食堂等)。

工业建筑物的特征主要是;

1.有的房屋(如主要车间等)在平面和高度上,尺寸均较大,有单跨、双跨或多跨,每跨的跨度有的可达 20~30m 以上,高度可达到 30~40m 以上;

2.作用在楼板、柱、墙上的荷载(静、动荷载)大;

3.有许多部门由于工艺设备、材料或成品的堆积、运输量大等原因,常采用大跨度及较大高度的单层建筑;

4.有的厂房由于设备、工艺要求,对地基基础沉降量甚为敏感。

民用建筑按其性质分为住宅及公共建筑(如行政办公楼、学校、医院、商业用房等)。住宅按层数的不同,可划分为(根据《住宅设计规范》GB 50096—2011 划分)∶1~3层为低层住宅;4~6 层为多层住宅;7~9 层为中高层住宅;≥10 层为高层住宅。

由于建 (构) 筑物的性质、结构及使用功能各不同,人们对其进行设计与施工时的重视程度也不完全一样。从安全角度考虑,我国《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001,主要根据地基损坏造成建(构)筑物破坏后果(危及人的生命,造成的经济损失和社会影响,以及修复的可能性)的严重性的不同,将其划分为三个安全等级(见表 3-1-1)。上述等级的划分不仅反映在岩土工程勘察分级的条件内,也是地基基础设计要求的依据之一。

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岩土工程勘察成果是为工程建设服务的,岩土工程分析与评价必须结合工程建设的要求。对于不同的建筑结构形式,由于其受力、传力方式各不相同,因此其对地基基础的要求和调整变形的能力也各不相同。常用的建筑结构形式有;

墙承重结构;荷载通过屋架、梁板传给墙体,墙体传给基础,再由基础传给地基。如有楼板(水平方向构件),除将建筑物分层外,在结构上还增加了建筑物的空间稳定性。这类结构一般由浆砌砖石构成,刚度小、抵抗变形能力低。

框架结构∶以梁、柱等线性杆件组成,荷载通过梁、柱传给基础,再由基础传给地基。其刚度较墙承重结构大,但其调整变形的能力仍然较低。

剪力墙结构∶以级纵、横向钢筋混濒士墙组成,荷载通过墙体传递,刚度较大,整体性好,抗震能力强。

框架—剪力墙结构∶在框架结构中适当布置剪力墙,它既有框架结构的灵活性,又具有较好的整体性和刚度,也有较好的抗震能力。

筒体结构。利用前力墙构成空间薄壁筒体,形成竖向悬臂箱形梁。 如再用框架加密柱子,加强梁的刚度,则形成框筒,这种结构刚度好,整体性强。

(二)地基基础设计等级划分

建筑地基基础设计等级是按照地基基础设计的复杂性和技术难度确定的。划分时应该考虑建筑物的性质、规模、高度和体型; 对地基变形的要求;场地和地基条件的复杂程度;以及由于地基问题对建筑物的安全和正常使用可能造成影响的严重程度等因素。根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007—2011 的规定,地基基础设计应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表3-1-2 选用。

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(三)建(构)筑物的地基失效

建(构)筑物的岩土工程勘察应在明确建 (构)筑物的荷载特点和变形要求的基础上进行。这是因为地基土的稳定性与所受荷载特点有关。地基土受力作用后,变形总是存在的,但变形程度与受荷大小有关,与建(构)筑物的允许变形值有关。

地基土受荷载作用后主要有两种变形∶

压缩变形;压缩是时间的函数,它与土的渗透性、孔隙性等有关,压缩结果是地基土变密实,强度增加。土与钢材、混凝土等材料相比,属大变形材料,地基土的压缩沉降过量或不均匀沉降差异过量 (超过允许值),都认为是超过了极限状态,因此它是地基土变形计算和评价的先决条件。

剪切变形;由地基土内剪切应力的作用而产生。依据库仑定律 z=otang+c,同一土样用不同的实验方法可得出不同的 c,φ值。土的抗剪强度是很低的,因此地基滑移(剪切破坏)也是存在的。

由此我们可知,在建(构)筑物荷载作用下,地基失效存在下列两种情况;

1.地基变形量过大或过量不均匀,超过允许值而引起上部结构变形(开裂),表现

为∶

(1)荷载过大,地基土产生塑性变形;

(2)荷载不均匀,引起地基土的不均匀变形超过允许值;

(3)在均布荷载作用下,由于地基土的不均一性,过量的不均匀沉降使结构产生弯曲变形过大而损坏;

(4)地基结构的不均一,地下水的变化(水位升降使土的有效应力发生变化、溶解、软化等作用)、生活水渗漏(使地基土软化、溶蚀、溶解等作用)引起地基土强度降低,变形增大;

(5)长期荷载作用效应,不均匀沉降引起应力调整,而使上部结构开裂。 2.地基强度破坏的表现∶

(1)斜坡上建(构)筑物未考虑长期荷载作用下引起的剪应力作用而产生滑移;(2)水的渗漏,土的有效应力降低,使土的抗剪强度降低;(3)地震或振动作用,饱和砂土、粉土的液化;

(4)洪水或地表水的浸泡、冲刷,使地基土软化、松散,强度降低;(5)深基坑开挖,边坡失稳等。

荷载作用于结构,除了要求结构自身有一定的强度和刚度外,同时通过基础传递给地基,要求地基岩、土也应有足够的强度和较小的变形,以维持建筑物的稳定、安全和使

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