利用等效作用分层总和法对某高层进行沉降计算

摘　要：本文对某写字楼的工程地质情况、基础形式以及上部荷载进行了分析，优选出等效作用分层总和法的沉降计算方法，最后将沉降计算结果与实际沉降量进行对比。

关键词：沉降计算、分析，倾斜评价
　　1.1地基基础沉降量计算
　　1.1.1 计算方法选择
　　由于该写字楼采用基础埋深比较深，土体的压缩层厚度大，应用“等效作用分层总和法”，其特点是不仅考虑了沉降计算的经验系数，而且把桩基础的沉降也考虑到其中，还考虑了由多块不同的附加应力的共同的作用下的沉降量。综上考虑，采用“等效作用分层总和法”来计算该写字楼是可行且合理的。
1.1.2分层总和法计算写字楼各点的沉降量
　　1.等效作用分层总和法的计算公式：
　　
　　2.创建沉降量计算的图形尺寸及相互位置模型
　　高层写字楼的沉降量预测应考虑其自身自重影响下的沉降量，故根据它们自身的形状尺寸和彼此间的相对位置，建立高层写字楼的沉降量计算。
    3.计算写字楼的基底平均附加应力
　　
　式中：
　　14—每层楼的平均附加应力标准值14kPa；
　　30—地上30层楼；
　　1.4—筏板厚度1.4m；
    25— 一层地下室和混凝土筏板的平均附加应力标准值25KPa；
　　19.886KN∕m3为①层土的重度; 4.7为①层土的层厚4.7m；
　　19.965KN∕m3为②层土的重度；0.9为取基底深5.6m故取0.9m厚的第②层土。
  4.计算写字楼重心“s”点的沉降量
　　1）计算宿舍的重心
　　　即建筑物在平面上是均匀分布的，所以计算其重心时可利用面积矩方程。计算过程如下：
　　建筑物承台是对称的，且可分为两个矩形，所以其重心在两个矩形的中心的连
　　线上，由方程： 
　　解得：                 
　　2）计算写字楼重心“s”的沉降量
　　写字楼重心点“s”的沉降量即是该建筑物的整体最终沉降量。
　　（1）写字楼自重影响下“s”点的沉降量
　　对写字楼自重影响下的“s”点的沉降量分别作图式并列表统计计算。
　　3）计算深度Zn 的验算
　　4）桩基沉降计算深度是按控制，其中 ，而是根据角点法划分的矩形长宽比及深宽比查表得到。
　　“s”点的沉降量即是写字楼的最终总体沉降量，所以用“等效作用分层总和法”计算出写字楼的最终沉降量为255㎜。
　　分别对写字楼“凸”字型基础8个角点进行沉降量的计算
　　对写字楼“凸”字型基础八个角点即A、B、C、D、E、F、G、H
　　计算结果如表1，表2，
　　表1宿舍自重影响下各点沉降量计算结果统计表
　　Table1 quarters points under the influence of gravity settlement results tables
点号
计算深度Zn
沉降量
A
40.5
200.1
B
　　　　　　40.5
201.5
C
　　　　　　40.5
210.5
D
　　　　　　40.5
411.2
E
　　　　　　40.5
212.3
F
　　　　　　40.5
255.3
G
　　　　　　40.5
441.2
H
　　　　　　40.5
220.2

　　表2各点计算深度验算表
　　Table2 Checking the depth of the point calculation table
点
Zn（m）
（Kpa）
（Kpa）
（Kpa ）
结果
A
　　40.5
1488.4
120.5
288.5
合适
B
　　40.5
1488.4
78.1
288.5
合适
C
　　40.5
1488.4
86.4
288.5
合适
D
　　40.5
1488.4
166.7
288.5
合适
E
　　40.5
1488.4
87.6
288.5
合适
F
　　40.5
1488.4
89.9
288.5
合适
G
　　40.5
1488.4
172.8
288.5
合适
H
　　40.5
1488.4
98.7
288.5
合适

　　注：为桩基沉降计算经验系数    为桩基等效沉降系数
1.1.3 应力面积法计算最终沉降量
　　
　　图1 应力面积法计算沉降量的示意图
　　Fig1 tress area method to calculate the settlement is diagram
　　计算公式：
　　                 
式中：—基地附加压力；
    、—平均竖向附加应力系数；
　　 、—土层层底深度。
    —地基沉降计算深度范围内的土层数，沉降计算深度需满足要求，无相邻荷载影响时，计算深度也可按确定，但满足下式要求：
　　
式中 ： ——计算深度范围内第层土的计算沉降量；
        ——由计算深度向上取厚度为的土层计算沉降量，按规范表中确定。
  应力面积法将应力划分为精确的面积，使更为直观的将土层进行若干的划分。改经验系数“ψS”是在大量的工程实例中来得到的，最后经过统计计算后得出，它受到许多因素的限制，如附件应力的影响，上部结构层数的不一致，地基土层与实际成层的不一致，沉降计算方法不同导致的不一致。因此，应力面积法受到的外界影响因素较多。
1.3对写字楼基础沉降量、倾斜进行评价
　　根据“等效作用分层总和法”以及“应力面积法计算最终沉降量”的计算成果，分别计算各对应点的沉降差，并对写字楼的倾斜进行统计。
　　表3倾斜统计计算表
　　Table3  tatistical computation tilt
项目
　A－B
　A－H
　C－H
  E－F
  G－D
　　B－C
（㎜）
53
34
15
3
7
4
L （㎜）
41×103
22×103
41×103
21×103
21×103
22×103


0.0013
0.0015
0.0004
0.0001
0.0003
0.0002
　　注：代表沉降差  L 为两角点水平间距    为倾斜值
1.4对沉降进行预测并与实际值比较
　　该高层写字楼采用了上部筏板与下部桩基础的类型，桩的类型为钻孔灌注桩，桩长25m，桩径600mm。该工程完工后测得实际沉降量为88.5mm，整体倾斜为0.00044，基础沉降比较稳定，基础变形量已到40%，实测的最终沉降量为170mm。应用“等效作用分层总和法”的方法沉降量为210mm，“应力面积法计算法”的沉降量为315mm。综上所述，应用“等效作用分层总和法”的方法与实际的沉降量最为接近，这种计算方法具有使用价值。
参考文献
[1] 《土力学与地基基础》 孙维东  机械工业出版社  2004年2月
[2] 《沉降计算理论及工程实例》 陈祥福  科学出版社  2005年3月
[3] 《土力学与基础工程》 赵明华  武汉理工大学出版社  2003年8月
[4] 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002，J220—2002）
[5] 《膨胀土地区地基基础设计规范》（GBJ112—87）
[6] 《高层建筑地基基础》 董建国 赵锡宏  同济大学出版社  1997
[7] 《土木工程施工手册》  徐阳 苏宏阳 金福安  中国计划出版社  2003