冻土地区建筑物的冻害与防治

1、冻土地区建筑物的冻害与防治    关键词 冻土地区;变形;裂缝;具体措施0 引言 我国北方寒冷地区存在一定数量的冻土地区,随着现代社会不断发展,城市化进程的不断扩大,必然会在冻土地区进行大量的基础建设,这其中就会遇到冻土地区建筑物较为普遍的冻害问题。为了能够对冻害现象有更深的了解,首先应对冻土有基本的了解:冻土分为季节性冻土和永久性冻土,两种冻土分别会对建筑物造成不同程度的伤害:例如在季节性冻土地区,由于地基土的冻胀及融沉作用,建筑会产生不均匀沉降;在永久冻土地区,由于永冻土的上限下移和冻土融化,都能导致基础变形甚至房屋倒塌 上世纪我国曾对我国东北某一地

2、区做过一次调查,其中50%的房屋由于极低气温会出现不同程度的裂缝。这次裂缝的出现,不仅缩短了建筑物的使用年限,还要花费大量的资金对建筑物进行维修,由此产生的不必要的浪费可谓不计其数。 由此可见,对冻土地区建造房屋过程中所遇到的冻害现象有一定的认识和了解,会对建筑物的设计,施工,使用过程中减少不必要的事故,和降低建筑物的维护成本都会有重要的意义。 1 冻害现象的种类 1.1裂缝 在冻害现象中,最普遍的现象就是裂缝。从裂缝形状上看,有些裂缝,水平裂缝和垂直裂缝3种。斜裂缝中有对称的八字形裂缝和倒八字形裂缝,也有不对称的裂缝。产生裂缝的原因是由于沿房屋周边产生不均匀冻胀和融化变形而引起的,这些变形的

3、产生会对建筑物各部位受到不同的力,这些里的存在会使建筑物产生不同的变形,如果将建筑物看成是一个受弯的梁,则斜裂缝便会出现在与主拉应力垂直的方向,由于门窗洞口处刚度较弱,因此,裂缝多会出现在门窗附近。对一建筑物来说有时因为土质的差异,以及其他原因的影响,并不一定裂缝都是对称的出现。但是只要根据裂缝产生的原理,从裂缝的形状及出现的时间,不难判断出产生裂缝的原因,其中同一部位在冻胀期与融期产生的变形是不一样的。 1.2建筑物抬起 在寒冷地区,由于室内外温差的存在,建筑物的各部位发上的变形也不尽相同,由于建筑物外墙基础发生冻胀现象而出现外墙抬起而内墙由于温度原因没有发生冻胀现象,没有被抬起。这样使楼板

4、与内墙相连处产生内力而出现裂缝甚至空隙。 1.3倾斜 主要发生在春季,当春季来临时由于太阳的照射,建筑物阳面温度要高于阴面温度,对冻土而言必然会出现融化下沉,而阴面由于得到太阳照射的时间少于阳面,融化时间晚于阳面,因此倾斜现象多发生于向阳面倾斜。 1.4挠曲 按照建筑物的挠曲情况可分为正弯挠曲、反弯挠曲和平面整体挠曲,正弯挠曲多半是建筑物两端冻胀抬起而产生的,反弯挠曲是由于建筑物角端较中间产生过大的融沉变形所造成的,平面整体挠曲多半在无横墙的不采暖的建筑物中发生,这种现象的产生,还是由于建筑物外墙冻胀及融沉不均造成的。 2 冻土地区建筑物基础的受力 建造在冻胀土地基上的建筑物基础将受到3种冻胀

5、力的作用:1)基底法向冻胀力;2)冻切力T;3)水平冻胀力Q。建筑物在这三种力的作用下,超过本身允许的变形值时,便产生冻害。当然以嘎建筑物产生冻害,并不一定是这三种力都同时存在,有时只有一种力就足以使建筑物破坏当建筑物基础埋在冻土层以下时,则可以认为基底的法向冻胀力=0,冻切力T=0,而水平冻胀力Q往往很小。 在季节性冻土地区,只要掌握了土的冻胀原因和规律,并能在设计和施工、使用等方面采取相应的措施,可以避免不必要的事故。 下面从设计角度来考虑防冻害的具体措施: 1)设计前必须查明土质和地下水情况,正确判断土的冻胀性大小。因此,设计前必须地质勘查资料。 2)确定合理的基础埋置深度。土的冻胀性大

6、小是考虑地基土冻胀时,基础埋深的一个重要依据。在土冻胀性小的地方,深埋则造成了浪费;土质差而冻胀性大的地方,浅埋又容易出问题,如果能根据土的冻胀大小来确定基础埋深,并采取一定的防冻害措施,问题就可妥善解决。 3)建筑物平面形式和刚度的选择。建筑物的平面形式,应在保证使用的前提下力求简单,应尽量避免不规则平面形式。为了增加房屋对不均匀变形的抵抗能力和整体刚度,可适当增加构件的刚度,以此来增加建筑物整体的刚度。 4)选择合理的基础形式。在季节性冻土地区,独立基础和桩基础得到了普遍的应用。采用独立基础可充分发挥地基的承载能力。由于地基土冻胀变形与荷载有一定关系。荷载大的变形小,荷载小的变形大,因此采用这种基础,可减小冻胀对建筑物的破坏作用。由于充分的利用了土的承载能力,使基础面积减小,当然也就减小了冻土与基础侧壁的接触面积,冻切力也随之减小。 在基础外侧使用保温材料,可起到保温作用,减小冻深,消除冻胀。 3结论 以上是从设计角度来分析采取适当措施可使建筑物减小冻害,另外在施工阶段和使用阶段如能采取适当的措施也能起到减小建筑物冻害的效果。随着新技术新材料的广泛采用越来越多的方法会应用到实际当中去。        参考文