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摘要：不均匀沉降是引起高层建筑事故的主要原因之一，避免或减轻不均匀沉降危害，一直是建筑结构设计中的重要课题。本文以上海地区保税区内某高层建筑的沉降问题为例，分析了差异沉降的原因，认为主要是基坑有效支护不够和施工顺序不合理所致。在此基础上提出了相应的治理对策，保证了建筑物的正常使用。
关键词：高层建筑；不均匀沉降；危害分析；治理对策
Abstract: the uneven settlement is a cause of high-rise buildings, one of the main causes of accidents, avoid or reduce the uneven settlement harm, has been an important issue in building structural design. This paper takes Shanghai area bonded area in the settlement of a high-rise building as an example, analyzes the reasons of the differential settlement, say the main is not enough and efficient support foundation pit construction order caused by unreasonable. Based on this, advances some measures, to ensure the normal use of the building.
Keywords: high building; The uneven settlement; Hazard analysis; countermeasures
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
高层建筑是随着社会经济发展与技术进步而发展起来的，我国己建高层建筑超过了 1 . 8亿 m2，目前年建造量超过了 2500万m2。我国工程技术人员成功解决了广大地域内各种地质条件下的高层建筑基础工程的设计与施工问题，在高层建筑设计与施工方面积累了丰富的经验。但是随着我国高层建筑建设的发展，在基础设计理论方面也暴露出不少亟待解决的问题。
在建筑物自重及其荷载作用下，或经地浸水、地下水升降变化、地震以及地下扰动等其它多种因素的复合影响，地基将发生变形。因地基变形使建筑物离开其建筑时的初始位置，沿重力方向移动的现象就称作建筑沉降。由于地质勘查的原因、来自建筑结构设计方面的原因和施工等方面的原因，建筑地基不均匀沉降将引起建筑结构倾斜，或者导致构件开裂甚至破坏，它是引起高层建筑物事故的主要原因之一。因此避免或减轻高层建筑不均匀沉降危害，一直是高层建筑结构设计中的重要课题。本文以上海地区保税区内某高层建筑为例，研究高层建筑结构不均匀沉降的关键成因以及相应的治理对策，不仅在高层建筑结构设计方面有重要的理论意义，而且具有重大的工程应用价值。
1 危害分析
1 . 1不均匀沉降对高层建筑物的危害表现：
①导致建筑物倾斜。
②导致建筑物严重下沉。
③导致房屋墙体开裂。
2 . 2地基基础不均匀沉降的原因分析
首先是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。实际施工中，有些工程不进行地质勘察盲目施工；有的勘察不按规定进行，如钻探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑物的资料等，都会给设计人员造成分析、判断或设计错误， 使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降，甚至发生结构破坏。
其次是设计方面存在问题。建筑物长度太长；建筑体型比较复杂凹凸转角多；未在适当部位设置沉降缝；基础及建筑物整体刚度不足；建筑物层高相差大所受荷载差异大；地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同；以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。
最后是施工方面存在问题。没有认真进行验槽；基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方； 对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等，也会引起建筑物建成后产生不均勻沉降。
由此可见，高层建筑地基基础不均匀沉降的造成原因是一个较复杂的问题，在实践当中应该针对具体情况具体分析。
3实例分析
3 . 1工程概况
某工程，是以轻工电子组装为主要用途的高层建筑，由主楼和东、西裙楼三部分组成。东西裙楼六层，总高 27米，框架结构。主楼地下室一层，地上十六层，总高 78 . 45米， 结构为框架-剪力墙。主裙楼之间设置沉降缝， 为了减少主楼沉降对裙楼的影响，主楼东西两侧设 3 . 15米的悬挑结构与裙楼相接。主楼与裙楼的一层结构平面布置 (见图4)。1998年 7月交付使用。现阶段主要问题是由于主楼沉降大，带动靠近主楼一侧裙楼的沉降量增大，使裙楼出现沉降差异。
3 . 2裙楼桩基沉降原因分析
(1)主楼基坑大开挖时，只对基坑南向边坡进行了有效支护，东、西、北向均未进行边坡支护。该地区土质松软，含水量高，而且开挖时间正好是 1996年 8月~ 9月间，南方多雨，基坑开挖完不到 10天， 由于连续几天的降雨， 致使主楼基坑东、 西、 北三个方向边坡垮塌，东西两侧较为严重。靠近主楼的东西裙楼的桩位检测结果显示，两排桩均发生不同程度的水平位移。
(2)施工顺序不合理。本工程主楼 16层，群楼 6层，荷载差异大，应该先施工主楼，待主楼沉降一部分，再施工裙楼，抵消部分由于主楼沉降对裙楼的影响， 最终使主裙楼沉降达到平衡。但施工单位为了加快工程进度和方便施工，主裙楼同时施工。最终导致主裙楼沉降产生差异(见图 5)。
(3)沉降缝宽度变小。沉降缝中的施工垃圾未清理，个别部位已堵实。主楼悬挑连系梁施工时跑模，使沉降缝宽度变小。本工程在验收时，个别部位沉降缝净宽度由原设计的 150mm变成不足 80mm。
(4)施工中未及时纠偏。施工放线及标高测量时，完全能够发现楼面标高不一致，但这一点，施工单位没有重视和调整。通过综合分析， 前两个原因为裙楼差异沉降的主要因素，后两种因素则进一步促进了裙楼的差异沉降。
3 . 3治理对策研究
针对裙楼整体倾斜的问题，在分析其差异沉降原因基础上提出了以下三种处理方案：
①东西裙楼为独立柱的桩基础，各基础之间用拉梁连接。为了增加基础的承压面积，减少基底的附加应力，把现有的地面挖开，在基础之间做钢筋混凝土底板，与基础和连梁接，形成钢筋混凝土的筏板基础，充分发挥桩间土的作用， 达到抑制沉降的目的。
②加大主楼和裙楼之间沉降缝的宽度，避免结构碰撞。
③对东西裙楼进行加压纠偏，由于裙楼上部结构刚度好，可在远离主楼一侧的裙楼基础和楼板加载，使其沉降大于靠近主楼的一侧，达到裙楼基础的沉降基本均匀一致。根据当时主、裙楼的实测沉降资料，主楼、裙楼的沉降已逐步趋向稳定。近四十天观测资料是：大多数观测点已不沉降，极少点还在沉降，个别点还有反弹。这表明桩与土已开始固结，即使有沉降，也不会太大。经过经济技术分析，考虑到桩与土已开始固结，即使活荷载加上去，沉降也不会很大。最终我们从安全、 实用可靠经济等方面考虑，确定第二种处理方案可行。具体方案是： 三层以上沉降缝的宽度在现在实测的基础上加宽 150mm，把主楼东西悬挑部分连梁锯掉 150mm，用 10mm厚钢板焊接封牢固，即可解决裙楼差异沉降问题。经过几年观察，效果良好，没有影响建筑物的正常使用。
4 结论
(1)地基不均匀沉降会导致高层建筑结构倾斜，或者构件开裂甚至破坏，它是引起高层建筑物事故的主要原因之一。
(2)地基基础不均匀沉降的原因是多方面的，概括起来有三个方面，即来自地质勘察报告的准确性差、真实性不高的原因和来自设计、施工方面存在问题的原因。
(3) 通过对上海地区保税区内某高层建筑的实例分析，其差异沉降主要为基坑有效支护不够和施工顺序不合理所致，在经济技术分析基础上确定了加大主楼和裙楼之间沉降缝的宽度，避免结构碰撞的治理方案，实践证明该方案合理可行。
参考文献：
[1]曾国熙等。地基基础处理[M]。北京： 中国建筑工业出版社， 2009.
[2]张延庆，战永亮，庄屹，于述强，高层建筑物地基不均匀沉降时的内力分析[J] ， 工程力学，2007.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑；不均匀沉降；危害分析；治理对策
Abstract: the uneven settlement is a cause of high-rise buildings, one of the main causes of accidents, avoid or reduce the uneven settlement harm, has been an important issue in building structural design. This paper takes Shanghai area bonded area in the settlement of a high-rise building as an example, analyzes the reasons of the differential settlement, say the main is not enough and efficient support foundation pit construction order caused by unreasonable. Based on this, advances some measures, to ensure the normal use of the building.
Keywords: high building; The uneven settlement; Hazard analysis; countermeasures
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
高层建筑是随着社会经济发展与技术进步而发展起来的，我国己建高层建筑超过了 1 . 8亿 m2，目前年建造量超过了 2500万m2。我国工程技术人员成功解决了广大地域内各种地质条件下的高层建筑基础工程的设计与施工问题，在高层建筑设计与施工方面积累了丰富的经验。但是随着我国高层建筑建设的发展，在基础设计理论方面也暴露出不少亟待解决的问题。
在建筑物自重及其荷载作用下，或经地浸水、地下水升降变化、地震以及地下扰动等其它多种因素的复合影响，地基将发生变形。因地基变形使建筑物离开其建筑时的初始位置，沿重力方向移动的现象就称作建筑沉降。由于地质勘查的原因、来自建筑结构设计方面的原因和施工等方面的原因，建筑地基不均匀沉降将引起建筑结构倾斜，或者导致构件开裂甚至破坏，它是引起高层建筑物事故的主要原因之一。因此避免或减轻高层建筑不均匀沉降危害，一直是高层建筑结构设计中的重要课题。本文以上海地区保税区内某高层建筑为例，研究高层建筑结构不均匀沉降的关键成因以及相应的治理对策，不仅在高层建筑结构设计方面有重要的理论意义，而且具有重大的工程应用价值。
1 危害分析
1 . 1不均匀沉降对高层建筑物的危害表现：
①导致建筑物倾斜。
②导致建筑物严重下沉。
③导致房屋墙体开裂。
2 . 2地基基础不均匀沉降的原因分析
首先是地质勘察报告的准确性差、真实性不高。实际施工中，有些工程不进行地质勘察盲目施工；有的勘察不按规定进行，如钻探中布孔不准确或孔深不到位；有的抄袭相邻建筑物的资料等，都会给设计人员造成分析、判断或设计错误， 使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降，甚至发生结构破坏。
其次是设计方面存在问题。建筑物长度太长；建筑体型比较复杂凹凸转角多；未在适当部位设置沉降缝；基础及建筑物整体刚度不足；建筑物层高相差大所受荷载差异大；地基土的压缩性显著不同、地基处理方法不同；以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。
最后是施工方面存在问题。没有认真进行验槽；基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方； 对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、拉结筋不按规定设置等，也会引起建筑物建成后产生不均勻沉降。
由此可见，高层建筑地基基础不均匀沉降的造成原因是一个较复杂的问题，在实践当中应该针对具体情况具体分析。
3实例分析
3 . 1工程概况
某工程，是以轻工电子组装为主要用途的高层建筑，由主楼和东、西裙楼三部分组成。东西裙楼六层，总高 27米，框架结构。主楼地下室一层，地上十六层，总高 78 . 45米， 结构为框架-剪力墙。主裙楼之间设置沉降缝， 为了减少主楼沉降对裙楼的影响，主楼东西两侧设 3 . 15米的悬挑结构与裙楼相接。主楼与裙楼的一层结构平面布置 (见图4)。1998年 7月交付使用。现阶段主要问题是由于主楼沉降大，带动靠近主楼一侧裙楼的沉降量增大，使裙楼出现沉降差异。
3 . 2裙楼桩基沉降原因分析
(1)主楼基坑大开挖时，只对基坑南向边坡进行了有效支护，东、西、北向均未进行边坡支护。该地区土质松软，含水量高，而且开挖时间正好是 1996年 8月~ 9月间，南方多雨，基坑开挖完不到 10天， 由于连续几天的降雨， 致使主楼基坑东、 西、 北三个方向边坡垮塌，东西两侧较为严重。靠近主楼的东西裙楼的桩位检测结果显示，两排桩均发生不同程度的水平位移。
(2)施工顺序不合理。本工程主楼 16层，群楼 6层，荷载差异大，应该先施工主楼，待主楼沉降一部分，再施工裙楼，抵消部分由于主楼沉降对裙楼的影响， 最终使主裙楼沉降达到平衡。但施工单位为了加快工程进度和方便施工，主裙楼同时施工。最终导致主裙楼沉降产生差异(见图 5)。
(3)沉降缝宽度变小。沉降缝中的施工垃圾未清理，个别部位已堵实。主楼悬挑连系梁施工时跑模，使沉降缝宽度变小。本工程在验收时，个别部位沉降缝净宽度由原设计的 150mm变成不足 80mm。
(4)施工中未及时纠偏。施工放线及标高测量时，完全能够发现楼面标高不一致，但这一点，施工单位没有重视和调整。通过综合分析， 前两个原因为裙楼差异沉降的主要因素，后两种因素则进一步促进了裙楼的差异沉降。
3 . 3治理对策研究
针对裙楼整体倾斜的问题，在分析其差异沉降原因基础上提出了以下三种处理方案：
①东西裙楼为独立柱的桩基础，各基础之间用拉梁连接。为了增加基础的承压面积，减少基底的附加应力，把现有的地面挖开，在基础之间做钢筋混凝土底板，与基础和连梁接，形成钢筋混凝土的筏板基础，充分发挥桩间土的作用， 达到抑制沉降的目的。
②加大主楼和裙楼之间沉降缝的宽度，避免结构碰撞。
③对东西裙楼进行加压纠偏，由于裙楼上部结构刚度好，可在远离主楼一侧的裙楼基础和楼板加载，使其沉降大于靠近主楼的一侧，达到裙楼基础的沉降基本均匀一致。根据当时主、裙楼的实测沉降资料，主楼、裙楼的沉降已逐步趋向稳定。近四十天观测资料是：大多数观测点已不沉降，极少点还在沉降，个别点还有反弹。这表明桩与土已开始固结，即使有沉降，也不会太大。经过经济技术分析，考虑到桩与土已开始固结，即使活荷载加上去，沉降也不会很大。最终我们从安全、 实用可靠经济等方面考虑，确定第二种处理方案可行。具体方案是： 三层以上沉降缝的宽度在现在实测的基础上加宽 150mm，把主楼东西悬挑部分连梁锯掉 150mm，用 10mm厚钢板焊接封牢固，即可解决裙楼差异沉降问题。经过几年观察，效果良好，没有影响建筑物的正常使用。
4 结论
(1)地基不均匀沉降会导致高层建筑结构倾斜，或者构件开裂甚至破坏，它是引起高层建筑物事故的主要原因之一。
(2)地基基础不均匀沉降的原因是多方面的，概括起来有三个方面，即来自地质勘察报告的准确性差、真实性不高的原因和来自设计、施工方面存在问题的原因。
(3) 通过对上海地区保税区内某高层建筑的实例分析，其差异沉降主要为基坑有效支护不够和施工顺序不合理所致，在经济技术分析基础上确定了加大主楼和裙楼之间沉降缝的宽度，避免结构碰撞的治理方案，实践证明该方案合理可行。
参考文献：
[1]曾国熙等。地基基础处理[M]。北京： 中国建筑工业出版社， 2009.
[2]张延庆，战永亮，庄屹，于述强，高层建筑物地基不均匀沉降时的内力分析[J] ， 工程力学，2007.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。