凍土地區(qū)建筑物的凍害與防治

1、凍土地區(qū)建筑物的凍害與防治    關(guān)鍵詞 凍土地區(qū);變形;裂縫;具體措施0 引言 我國北方寒冷地區(qū)存在一定數(shù)量的凍土地區(qū),隨著現(xiàn)代社會不斷發(fā)展,城市化進程的不斷擴大,必然會在凍土地區(qū)進行大量的基礎(chǔ)建設(shè),這其中就會遇到凍土地區(qū)建筑物較為普遍的凍害問題。為了能夠?qū)龊ΜF(xiàn)象有更深的了解,首先應對凍土有基本的了解:凍土分為季節(jié)性凍土和永久性凍土,兩種凍土分別會對建筑物造成不同程度的傷害:例如在季節(jié)性凍土地區(qū),由于地基土的凍脹及融沉作用,建筑會產(chǎn)生不均勻沉降;在永久凍土地區(qū),由于永凍土的上限下移和凍土融化,都能導致基礎(chǔ)變形甚至房屋倒塌 上世紀我國曾對我國東北某一地

2、區(qū)做過一次調(diào)查,其中50%的房屋由于極低氣溫會出現(xiàn)不同程度的裂縫。這次裂縫的出現(xiàn),不僅縮短了建筑物的使用年限,還要花費大量的資金對建筑物進行維修,由此產(chǎn)生的不必要的浪費可謂不計其數(shù)。 由此可見,對凍土地區(qū)建造房屋過程中所遇到的凍害現(xiàn)象有一定的認識和了解,會對建筑物的設(shè)計,施工,使用過程中減少不必要的事故,和降低建筑物的維護成本都會有重要的意義。 1 凍害現(xiàn)象的種類 1.1裂縫 在凍害現(xiàn)象中,最普遍的現(xiàn)象就是裂縫。從裂縫形狀上看,有些裂縫,水平裂縫和垂直裂縫3種。斜裂縫中有對稱的八字形裂縫和倒八字形裂縫,也有不對稱的裂縫。產(chǎn)生裂縫的原因是由于沿房屋周邊產(chǎn)生不均勻凍脹和融化變形而引起的,這些變形的

3、產(chǎn)生會對建筑物各部位受到不同的力,這些里的存在會使建筑物產(chǎn)生不同的變形,如果將建筑物看成是一個受彎的梁,則斜裂縫便會出現(xiàn)在與主拉應力垂直的方向,由于門窗洞口處剛度較弱,因此,裂縫多會出現(xiàn)在門窗附近。對一建筑物來說有時因為土質(zhì)的差異,以及其他原因的影響,并不一定裂縫都是對稱的出現(xiàn)。但是只要根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原理,從裂縫的形狀及出現(xiàn)的時間,不難判斷出產(chǎn)生裂縫的原因,其中同一部位在凍脹期與融期產(chǎn)生的變形是不一樣的。 1.2建筑物抬起 在寒冷地區(qū),由于室內(nèi)外溫差的存在,建筑物的各部位發(fā)上的變形也不盡相同,由于建筑物外墻基礎(chǔ)發(fā)生凍脹現(xiàn)象而出現(xiàn)外墻抬起而內(nèi)墻由于溫度原因沒有發(fā)生凍脹現(xiàn)象,沒有被抬起。這樣使樓板

4、與內(nèi)墻相連處產(chǎn)生內(nèi)力而出現(xiàn)裂縫甚至空隙。 1.3傾斜 主要發(fā)生在春季,當春季來臨時由于太陽的照射,建筑物陽面溫度要高于陰面溫度,對凍土而言必然會出現(xiàn)融化下沉,而陰面由于得到太陽照射的時間少于陽面,融化時間晚于陽面,因此傾斜現(xiàn)象多發(fā)生于向陽面傾斜。 1.4撓曲 按照建筑物的撓曲情況可分為正彎撓曲、反彎撓曲和平面整體撓曲,正彎撓曲多半是建筑物兩端凍脹抬起而產(chǎn)生的,反彎撓曲是由于建筑物角端較中間產(chǎn)生過大的融沉變形所造成的,平面整體撓曲多半在無橫墻的不采暖的建筑物中發(fā)生,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,還是由于建筑物外墻凍脹及融沉不均造成的。 2 凍土地區(qū)建筑物基礎(chǔ)的受力 建造在凍脹土地基上的建筑物基礎(chǔ)將受到3種凍脹

5、力的作用:1)基底法向凍脹力;2)凍切力T;3)水平凍脹力Q。建筑物在這三種力的作用下,超過本身允許的變形值時,便產(chǎn)生凍害。當然以嘎建筑物產(chǎn)生凍害,并不一定是這三種力都同時存在,有時只有一種力就足以使建筑物破壞當建筑物基礎(chǔ)埋在凍土層以下時,則可以認為基底的法向凍脹力=0,凍切力T=0,而水平凍脹力Q往往很小。 在季節(jié)性凍土地區(qū),只要掌握了土的凍脹原因和規(guī)律,并能在設(shè)計和施工、使用等方面采取相應的措施,可以避免不必要的事故。 下面從設(shè)計角度來考慮防凍害的具體措施: 1)設(shè)計前必須查明土質(zhì)和地下水情況,正確判斷土的凍脹性大小。因此,設(shè)計前必須地質(zhì)勘查資料。 2)確定合理的基礎(chǔ)埋置深度。土的凍脹性大

6、小是考慮地基土凍脹時,基礎(chǔ)埋深的一個重要依據(jù)。在土凍脹性小的地方,深埋則造成了浪費;土質(zhì)差而凍脹性大的地方,淺埋又容易出問題,如果能根據(jù)土的凍脹大小來確定基礎(chǔ)埋深,并采取一定的防凍害措施,問題就可妥善解決。 3)建筑物平面形式和剛度的選擇。建筑物的平面形式,應在保證使用的前提下力求簡單,應盡量避免不規(guī)則平面形式。為了增加房屋對不均勻變形的抵抗能力和整體剛度,可適當增加構(gòu)件的剛度,以此來增加建筑物整體的剛度。 4)選擇合理的基礎(chǔ)形式。在季節(jié)性凍土地區(qū),獨立基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)得到了普遍的應用。采用獨立基礎(chǔ)可充分發(fā)揮地基的承載能力。由于地基土凍脹變形與荷載有一定關(guān)系。荷載大的變形小,荷載小的變形大,因此采用這種基礎(chǔ),可減小凍脹對建筑物的破壞作用。由于充分的利用了土的承載能力,使基礎(chǔ)面積減小,當然也就減小了凍土與基礎(chǔ)側(cè)壁的接觸面積,凍切力也隨之減小。 在基礎(chǔ)外側(cè)使用保溫材料,可起到保溫作用,減小凍深,消除凍脹。 3結(jié)論 以上是從設(shè)計角度來分析采取適當措施可使建筑物減小凍害,另外在施工階段和使用階段如能采取適當?shù)拇胧┮材芷鸬綔p小建筑物凍害的效果。隨著新技術(shù)新材料的廣泛采用越來越多的方法會應用到實際當中去。        參考文