化州市建设工程质量检测站广东化州525100
摘要：本文主要针对钢结构加固对地基基础的影响展开了分析，通过结合具体的工程实例，系统分析和阐述了钢结构改造对地基基础沉降的试验，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：钢结构；加固；地基基础；影响
所谓的地基沉降，是指地基土层在附加应力作用下压密而引起的地基表面下沉。过大的沉降，特别是不均匀沉降，会使建筑物发生倾斜、开裂以致不能正常使用。而在施工过程中，结构的加固施工将会对地基基础带来一定的影响，特别是钢结构的加固工程。基于此，本文就钢结构加固对地基基础的影响进行了分析，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1.工程概况
该项目位于某市某区南路，为地上4层(局部5层)的建筑，建筑面积约为20000m2.原有建筑为2层钢结构框架结构，在原有建筑上加建了2层(局部3层)钢结构，同时对原有钢框架局部增加柱间支撑进行加固.加固改造后投入使用时出现了外墙干挂石材饰面多处开裂，散水向房屋内侧倾斜.为了解结构基础不均匀沉降原因，为决策层提供技术数据，业主委托专业检测机构对该工程地基基础进行检测鉴定.
工程岩土勘察情况如下:勘察20.00m深度范围内上部为填土，其下为新近沉积层及一般第四纪冲、洪积层，主要为粘性土、粉土及砂土.勘察期间钻孔深度内见有一层地下水，属上层滞水，主要含水层为素填土、杂填土，稳定水位埋深为0.7～1.1m，稳定水位标高(相对标高)为－1.5～－1.1m.本场地地下水位埋藏较浅，埋藏深度为0.7～1.1m，场地标准冻结深度为0.8m.场区潜水天然动态类型属渗入～迳流型，主要接受大气降水的入渗、地下迳流补给，并以蒸发和地下迳流为主要排泄方式，其水位年变化幅度一般为1～2m左右.地下水中的Cl－对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下的腐蚀性为微腐蚀.土质对钢结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性.
2.钢结构加固对地基基础沉降的试验分析
2.1平板－载荷试验
试验设备及方法:试验采用H型钢组合堆载平台，平台上堆放配重块，堆载平台和配重块总重量不小于所加最大荷载的1.2倍.荷载从小至大由千斤顶逐级施加，其量值由压力传感器自动读取.承压板在加载过程中的沉降采用位移传感器测量.在承压板的顶面对称安置4个位移传感器，沉降取其平均值.位移传感器通过磁性表座支撑在基准梁上.浅层平板载荷试验要点为“承压板面积不应小于0.25m2，对于软土不应小于0.5m2”.本次载荷试验承压板面积采用0.5m2.
加载分8级逐级施加，每级荷载为最大荷载的1/8.每级加载后，按间隔10，10，10，15，15min，以后每隔30min测读数据一次.当在连续两小时内，沉降量为每一小时内小于0.1mm时认为已达到稳定，可加下一级荷载.
出现下列现象之一时，可终止加载:(1)承压板周围的土有明显地侧向挤出;(2)沉降s急聚增大、荷载～沉降(p-s)曲线出现陡降段;(3)在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定;(4)沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06.
对建筑物周边地基土进行平板载荷试验，共取3个试验区，所得平板载荷试验p-s曲线见图1:
(a)试验区1;(b)试验区2;(c)试验区3
图1平板载荷试验p-s曲线
图1平板载荷试验结果表明，所测三点的地基承载力分别为80，110，110kPa，三点平均值为100kPa，极差不大于30%，该基础底面平均压力值为100kPa.
2.2基础承载力及变形计算
2.2.1独立基础计算
(1)地基承载力验算计算方法根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2011)中5.2.1承载力计算.基础底面压力应符合下列规定.
pk≤fa且Pkmax≤1.2fa
(2)计算数据及结果
结构计算模型示意图见图2，验算的基本参数如下:
(1)恒载:钢材78kN/m3，混凝土25kN/m3;
(2)活载:屋面活荷载取0.5kN/m2(不上人屋面)、雪荷载0.4kN/m2;
楼板活荷载取2.0kN/m2.
楼梯间荷载取3.5kN/m2.
(3)基本风压取0.45kN/m2;
(4)地震作用:抗震设防烈度为8度(0.2g);
(5)主要材料:钢材，混凝土;
(6)底层柱内力取标准组合下最大轴力工况的荷载值.
经验算，该工程独立基础基底平均压力为180kPa～390kPa，根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2011)中5.2.4修正后地基承载力特征值公式fa=fak+ηbγ(b－3)+ηdγm(d－0.5)，修正后地基承载力特征值为120kPa.基底平均压力显著大于地基承载力特征值.
图21～8轴线结构模型
2.2.2独立基础沉降验算
(1)计算方法根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2011)中5.3变形计算.建筑物地基变形计算采用简化分层总和法.
建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值.多层框架结构相邻柱基础沉降差，变形特征符合《建筑地基基础设计规范》中表5.3.4建筑物的地基变形允许值.
依据地基土类别、结构形式，地基变形差限值应小于等于0.003L.
整体荷载作用下最终沉降:底层柱墙内力取准永久组合下最大轴力工况的荷载值.依据土层变形参数采用PKPM软件对基础的沉降值S1进行计算.计算数据及结果见表1.
活荷载作用下的沉降量:取准永久组合时的最大轴力中活荷载部分作为荷载，计算活荷载作用下的S2沉降值.计算结果见表2.活载作用下最终沉降占总体荷载作用沉降比值见表3.
表1独立基础整体荷载作用下最终沉降验算结果
表2独立基础活载作用下最终沉降验算结果
表3活载作用下最终沉降占总体荷载作用沉降比值
(2)计算结果分析
经计算分析可知，现已完成总体沉降变形量的1%～80.1%.
经试验和计算结果分析可得出该建筑物增层改造后地基承载力严重不足的结果.尽管该建筑场地土层分布较均匀，在本次观测期间基础沉降稳定，但鉴于目前建筑改造还未完成，部分恒载及全部活载尚未作用，地基仍有产生较大变形的可能，地基对结构安全及正常使用造成隐患.外挂石材开裂、散水向内倾斜的原因主要有:地基承载力严重不足，上部装修产生荷载的增加，引发建筑物明显沉降;基础基底反力分布不均匀;浅层土产生冻胀等.
此外，由加建后的计算分析可知，支撑柱的沉降较非支撑柱的大.这是因为结构由单纯的框架结构改为带支撑的柔性钢框架，引起加建后结构的内力分布与原结构不同，这也是引起建筑不均匀沉降的主要因素.
3.结语
综上所述，地基作为建筑最基础也最重要的部分，保障地基的稳定性尤为重要，特别是防止地基出现不均匀沉降。在钢结构的加固工程中，由于忽视了对基础的复核，导致对地基基础产生一定的影响。因此，在钢结构加固的同时，我们要重视对地基基础的复核工作，以避免不均匀沉降的发生，保障地基的质量。
参考文献
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