支座沉降對桿件體系受力及變形影響的探析及應對

賈樹軍

（內蒙古能源規劃設計研究院有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020）

支座沉降是國內外研究較少的課題。支座沉降的起因多為地基不均勻沉降，成為工程事故的主要起因。其對建筑物的危害不容忽視。由于支座沉降引起桿件內力重分布，從而造成桿件變形過大，承載不足及失效。因此不均勻沉降對桿件的影響是一個值得研究的課題。不均勻沉降的案例有許多，如在上海軟土地區、中西部的濕陷性黃土地區以及基礎坐落于不同地質情況的土層時。不勻沉降很容易發生。在我國，中高層建筑在施工時要放置沉降觀測點，檢查是否有沉降。當有不均勻沉降時，及時進行處理，減少危害。本文以簡單桿件體系為起點，運用國外結構分析及設計軟件STAAD.PRO。對支座沉降分析，從而得到一些有價值的結論，并對不均勻沉降產生的原因及應對做出分析。

1 有限元模擬框架結構支座沉降。

支座降作為一種恒荷載在設計時進行和在組合，并參與計算。由于該荷載很少被用到。使我們對該荷載認識不深。通過幾個簡單的計算模型，使我們對該荷載對結構的影響有了相對較深的認識。

①如圖所示簡單鋼框架各桿件（梁、柱）均按Ф300x5鋼管設置剛度。柱高均為3米，梁長均為6米。各桿件間均成90度角。支座節點編號依次為1、4、6，梁端節點依次為2、3、5，桿件2垂直桿件4。采用各向同性鋼，彈性模量210N/mm?，泊松比為0.3，阻尼比為0.03。

本例只添加單一支座沉降單一工況，不疊加桿件自重及其他作用。當4節點沉降12.7mm時，桿件的位移如圖1所示，詳細位移及內力值見表1、表2：

由于本例為對稱結構，1、5桿內力相同，且內力較大。

②該構架布置同1例，其他條件不變，僅將梁端由固結改為鉸接時，桿件的位移3、4節點為12.7mm，其他桿件位移均為0，詳細內力表3：

由本例可見采用梁鉸接時，鋼架構對支座變形有較好適應性，僅在該支座產生變形，其它梁柱無變形，支座沉降產生的內力可以忽略。

建議：支座不均勻沉降程度影響結構體系內力，支座具有相近沉降對結構體系內力影響較小。中部支座具有較大沉降，對結構體系內力影響較大。采用梁柱鉸接時，支座沉降后內力影響最小。在設計時，當地基基礎存在沉降可能時，最好采用鉸接體系，減小支座沉降對結構的影響。

2 引起支座不均勻沉降的原因

① 地質勘察精度不夠、試驗資料不準。②地基地質差異太大，建造在山區溝谷的橋梁，河溝處的地質與山坡處變化較大，河溝中甚至存在軟弱地基，地基土由于不同壓縮性引起不均勻沉降.

③因地質勘探深度不足，漏勘地下的不良地質現象。

3支座不均勻沉降控制措施

①建筑方案合理化：a設計建筑物的體型力求簡單。

b設置沉降縫。c根據沉降計算結果提高室內地坪和地下設施的標高。

d合理安排相鄰建筑物之間的距離。

②結構方案合理化：a減輕建筑物的自重。b增強建筑物的剛度和強度。c采用對不均勻沉降不敏感的結構，如鉸接體系。d采用整體性好剛度大的基礎類型。

③施工方案合理化：a設置施工后澆帶。b施工采用逆作法：可以減少土排出量，從而使沉降量大幅度降低。c采用應力解除法：：應用土力學的原理，在建筑物沉降較小的一側按照一定的角度打斜孔，解除地基中的局部應力。從而使地基土中的應力發生重分布，局部沉降量增大。從而達到控制不均勻沉降的目的。d頂升法：是先在基礎部位用千斤頂或高壓水袋把結構傾斜下沉的部位頂回原來的位置，然后對其進行加固或密封高壓水袋以穩固結構。

支座不均勻沉降在工實踐中是極力避免的，不僅使建構筑物產生支座沉降的內力，發生構建破壞的可能。同時，由于建構筑物構件位移，使建構筑物無法使用。通過以上分析使我們在設計中重視不均勻沉降的影響，從而減少不均勻沉降對結構的影響。