1、四川建筑科學研究Sichuan Building Science 第 30卷 第 4期2004年 12月 收稿日期 :2003206219作者簡介 :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(山東建筑工程學院 , 山東 濟南 250014摘 要 :地基土受凍后將會產生凍脹 , 如果凍脹力比較大 , 將會使建筑物隆起 , 從而發生凍害事故 。通過對某 冷庫破壞現象的分析 , 指出地基土凍脹是建筑物破壞的主要原因 。關鍵詞 :凍土 ; 凍脹 ; 建筑物 ; 破壞中圖分類號 :TU443

2、 文獻標識碼 :B 文章編號 :1008-1933(2004 04-0072-021 工程概況某冷庫為一座 2層的排架結構建筑物 , 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 。 外縱墻的外層墻需承受屋面傳來的荷載 ,2層實際上 為架空層 , 主要起保溫作用 。 在兩道外墻之間及 2層的樓板 上面填有稻殼進行保溫 。 排架柱下為鋼筋混凝土獨立基礎 , 基礎埋深為 -1. 6m , 建筑物內隔墻及外縱墻均為磚砌體 , 墻 下采用毛石條形基礎 , 內墻基礎埋深為 -015m 原為高溫冷庫 , 室

3、內溫度在零下 5 , 庫 , 室內溫度在零下 18 。 了保溫處理 ,。 在使用過 , :圖 1 冷庫橫向剖面(1 排架梁端部出現斜裂縫或垂直裂縫 , 最大裂縫寬度達 15mm , 見圖 2。(2 外縱墻的外層在 2層樓面位置處 (即外縱墻內層的頂部位置處 出現水平裂縫 ,上部墻體明顯向里傾斜 , 見圖3。(3 排架柱產生水平裂縫 , 見圖 4。 (4 填充墻出現斜裂縫和水平裂縫 , 見圖 5。 (5 填充墻與排架柱脫開 ,見圖 6。2 原因分析現場觀測發現 , 冷庫室內地面明顯凸起 , 冷庫室內中間位置與外縱墻處地面高差達 500mm 。分析認為 , 地面凸起 可能與地基土凍脹有關 。 經了

4、解 , 雖然在高溫冷庫改為低溫 冷庫的過程中 , 對地面進行了保溫處理 , 即在地面下鋪設加 溫油管 , 利用油管內循環的高溫油進行保溫 , 但后來根本沒 有使用 , 也就起不到保溫的作用 , 這必然會形成凍脹現象 , 而 且建筑物所在場地地下水位較高 , 約在 -1. 0m , 根據現場開 挖檢測 , 冷庫中間位置凍深在 -2. 0m 以下 。由于凍脹效 應 , 基礎被頂起 , 但由于基礎的埋深及所處的位置不同 , 凍脹 效應也就不同 , 外墻靠近室外 , 凍深小 , 凍脹效應小 , 填充墻 的基礎埋深較柱下獨立基礎淺 , 凍脹效應對填充墻基礎的作 用大于對柱下獨立基礎的作用 。從結構形式分

5、析 , 大梁均簡支在柱或墻體上 , 可認為梁 與柱或墻為鉸結 , 理論上地基的凍脹不會在結構內產生內27力 , 但由于一些構造措施的原因 , 使某些構件產生破壞 。分 析原因如下 :(1 個別柱出現水平裂縫而斷裂現場觀測發現 , 出現水平裂縫的柱兩側均有橫向填充 墻 。 由于填充墻的基礎較柱下獨立基礎的埋置深度淺 , 填充 墻基礎下的土首先產生凍脹 , 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 和獨立基礎的上部 , 排 架梁和牛腿上的預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柱產生軸向拉力而斷 裂 。(2 排架梁端部出

6、現垂直裂縫或斜裂縫由于不同位置處的凍脹效應不同 , 不同柱下的獨立基礎 之間 , 墻下條形基礎與獨立基礎之間 , 有不同的凸起位移 。 根據現場檢測 , 外縱墻基礎的豎向位移與排架內柱基礎的位 移 , 相差達 250mm 。 理論上分析 , 如果排架梁簡支在墻和柱 上 , 這種豎向承重構件不同的豎向位移 , 在梁內不會產生內 力 , 但由于梁通過預埋件與排架柱及墻體上的圈梁焊接在一 起 , 實際上梁的兩端并不是完全簡支的 , 具有一定的嵌固作 用 , 當梁的兩端產生相對位移時 , 在梁內就會產生彎矩和剪 力 。 顯然 , 這種附加的內力在梁的端部最大 , 在彎矩和剪力 共同作用下 , 梁的端部

7、產生斜裂縫或垂直裂縫 。(3 內隔墻產生斜裂縫和水平裂縫從現場內隔墻上裂縫的情況分析 ,面 :一是沿墻體長度方向 , , 即 地基有不同的豎向位移 ;不同 , 凍脹的順序也不同 。 5為一內縱墻 (隔墻 的破壞 情況 。 在墻體的下部出現寬度約為 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 , 出現約 100mm 的空隙 , 如圖 7所示 。 分析原因 , 首先隔墻下地基產生凍脹 , 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 下基礎頂面同時受到向下的壓力作用 , 所以排架柱不會升

8、 起 。 隨著冰凍的加深 , 獨立基礎以下也開始產生冰凍現象 , 此時的凍脹現象對獨立基礎的作用效應要大于對隔墻的作 用效應 , 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 , 使墻體產生豎向剪力 , 墻體出現 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 受到向內側的水平拉力作用 , 從而在縱墻上產生彎矩 。由于 外縱墻為雙外墻 , 外縱墻的內層墻體對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 置處為最危險截面 , 墻體在該

9、位置處出現水平裂縫 。 3 處理與加固措施(1 首先對地面進行保溫處理 , 但在進行保溫處理的過 程中 , 要進行隨時觀測 , 以免凍土融化 , 地基沉降過快 , 造成 建筑物破壞 。(2 對出現裂縫的墻體利用鋼絲網水泥砂漿面層進行加 固處理 。(3 。 。 , 并且已繼續投入使用 , 隆起地 , 在使用過程中也未發現異?，F象 。參 考 文 獻 :1 余宗明 . 凍土深度計算式的探討及應用 J.低溫建筑技術 , 1998, (3 .2 劉宗仁 , 等 . 寒冷地區凍脹土地基基礎的設計與施工 J.低溫 建筑技術 ,2000, (3 .3 劉鴻緒 , 劉 琪 . 季節凍土地區建筑基礎淺埋研究綜述 J.建 筑技術 ,1995, (10 .4 劉寶福 , 王風翔 . 建筑物凍害事故預防及處理 J.低溫建筑技 術 ,1999, (3 .廣元市規劃區抗震防災規劃 (2003年2010年 獲得 2004年度四川省優秀工程咨詢成果二等獎廣元市規劃區抗震防災規劃 (2003年2010年 項目由四川省建筑科學研究院結構抗震所完成 。規劃編制 組成員在對廣元市規劃區作了充分調查的基礎上 , 緊密結合城市總體規劃的要求 , 運用國內較成熟的震害預測方 法進行震害預測 。 規劃符合廣元市實際 , 有較強的針對性 , 措施得當 , 具有科學性 、 實用性和可操作性 。經專家評 審 ,