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支座沉降对杆件体系受力及变形影响的探析及应对

范文

贾树军

（内蒙古能源规划设计研究院有限公司，内蒙古呼和浩特 010020）

支座沉降是国内外研究较少的课题。支座沉降的起因多为地基不均匀沉降，成为工程事故的主要起因。其对建筑物的危害不容忽视。由于支座沉降引起杆件内力重分布，从而造成杆件变形过大，承载不足及失效。因此不均匀沉降对杆件的影响是一个值得研究的课题。不均匀沉降的案例有许多，如在上海软土地区、中西部的湿陷性黄土地区以及基础坐落于不同地质情况的土层时。不匀沉降很容易发生。在我国，中高层建筑在施工时要放置沉降观测点，检查是否有沉降。当有不均匀沉降时，及时进行处理，减少危害。本文以简单杆件体系为起点，运用国外结构分析及设计软件STAAD.PRO。对支座沉降分析，从而得到一些有价值的结论，并对不均匀沉降产生的原因及应对做出分析。

1 有限元模拟框架结构支座沉降。

支座降作为一种恒荷载在设计时进行和在组合，并参与计算。由于该荷载很少被用到。使我们对该荷载认识不深。通过几个简单的计算模型，使我们对该荷载对结构的影响有了相对较深的認识。

①如图所示简单钢框架各杆件（梁、柱）均按Ф300x5钢管设置刚度。柱高均为3米，梁长均为6米。各杆件间均成90度角。支座节点编号依次为1、4、6，梁端节点依次为2、3、5，杆件2垂直杆件4。采用各向同性钢，弹性模量210N/mm?，泊松比为0.3，阻尼比为0.03。

本例只添加单一支座沉降单一工况，不叠加杆件自重及其他作用。当4节点沉降12.7mm时，杆件的位移如图1所示，详细位移及内力值见表1、表2：

由于本例为对称结构，1、5杆内力相同，且内力较大。

②该构架布置同1例，其他条件不变，仅将梁端由固结改为铰接时，杆件的位移3、4节点为12.7mm，其他杆件位移均为0，详细内力表3：

由本例可见采用梁铰接时，钢架构对支座变形有较好适应性，仅在该支座产生变形，其它梁柱无变形，支座沉降产生的内力可以忽略。

建议：支座不均匀沉降程度影响结构体系内力，支座具有相近沉降对结构体系内力影响较小。中部支座具有较大沉降，对结构体系内力影响较大。采用梁柱铰接时，支座沉降后内力影响最小。在设计时，当地基基础存在沉降可能时，最好采用铰接体系，减小支座沉降对结构的影响。

2 引起支座不均匀沉降的原因

① 地质勘察精度不够、试验资料不准。②地基地质差异太大，建造在山区沟谷的桥梁，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降.

③因地质勘探深度不足，漏勘地下的不良地质现象。

3支座不均匀沉降控制措施

①建筑方案合理化：a设计建筑物的体型力求简单。

b设置沉降缝。c根据沉降计算结果提高室内地坪和地下设施的标高。

d合理安排相邻建筑物之间的距离。

②结构方案合理化：a减轻建筑物的自重。b增强建筑物的刚度和强度。c采用对不均匀沉降不敏感的结构，如铰接体系。d采用整体性好刚度大的基础类型。

③施工方案合理化：a设置施工后浇带。b施工采用逆作法：可以减少土排出量，从而使沉降量大幅度降低。c采用应力解除法：：应用土力学的原理，在建筑物沉降较小的一侧按照一定的角度打斜孔，解除地基中的局部应力。从而使地基土中的应力发生重分布，局部沉降量增大。从而达到控制不均匀沉降的目的。d顶升法：是先在基础部位用千斤顶或高压水袋把结构倾斜下沉的部位顶回原来的位置，然后对其进行加固或密封高压水袋以稳固结构。

支座不均匀沉降在工实践中是极力避免的，不仅使建构筑物产生支座沉降的内力，发生构建破坏的可能。同时，由于建构筑物构件位移，使建构筑物无法使用。通过以上分析使我们在设计中重视不均匀沉降的影响，从而减少不均匀沉降对结构的影响。

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