高層建筑荷載作用下地面沉降研究

曹海吉

江蘇蘇興建設工程有限公司 江蘇 泰州 225700

前言

在高層建筑中地面沉降主要是受到自然生態和人為因素產生的地面標準高度降低的地址現象，地面沉降是不能夠挽回的資源消耗。近些年我國社會發展速度越來越快，同時對于工業化的需求也越來越多，對此相關部門就開始大量采集地下水，導致地下水位不斷降低，出現地面沉降問題，這就造成了非常大的資源消耗，這也使得我國相關部門開始關注地面沉降問題。

1 高層建筑荷載導致地面沉降問題的分析

在我國城市生活里，地面沉降已經變成了非常容易見到的地質現象，但是地面沉降現象是非常不應該出現的現象，地面沉降對地質以及生活環境有著非常大的影響。地面沉降變成了我國發展過程中的慢性疾病，這對于我國社會和諧健康發展有著非常大的影響，同時地面沉降擁有非常多的特性。在高層建筑地面沉降管理過程中地面沉降監測工作是非常關鍵的，地面沉降監測工作能夠第一時間將地面問題進行反饋，這對于我國人民生命財產安全提供了保障，可以為我國社會減少地面沉降帶來的經濟損失，地面沉降監測工作能夠直接反映出高層建筑地質環境的好壞[1]。

地面沉降主要分為幾種模式，在我國發生地面沉降的地質環境一般被分為現代沖積平原模式、三角洲平原模式、斷焰盆地模式，同時他們又被分為了近海模式以及內陸模式，近海模式主要是指濱海平原，然而內陸模式主要是指湖沖積平原。地面沉降會對我國的交通、城市規劃、生產、生活都造成非常大的影響及危害，地面沉降會使得城市環境不斷惡化，地面沉降嚴重的情況下會造成高層建筑橋梁裂開、彎曲或者倒塌，這就為我國社會埋下了不穩定風險，由此可以看出地面沉降不但會很大程度降低土地使用效果，還會引發許多風險，為社會帶來非常大的安全隱患。對此我國相關部門應當對高層建筑荷載導致地面沉降問題進行研究分析，對于高層建筑荷載導致地面沉降問題進行預防，將地面沉降風險降到最低，對此相關部門應當加強對地面沉降監測工作，對地下水位進行定時定期的檢查，對地下水的開采進行一定程度的管控，減緩水位下降速度，如果遇到地面沉降比較嚴重的時候必須停止對地下水的開采，在其他地方尋找新的水源采集地[2]。

2 高層建筑地面沉降數學模型

從我國相關部門對城市地面土層研究中可以看出，一般情況之下的地面土層是非常平穩堅實的，基本上不會出現非常嚴重的地面沉降，由此就可以看出地面沉降的主要問題是從高層建筑物荷載中產生的應力，此外還有一個因素是因為土質擁有易碎和易散性，只要遇到比較強應力的時候，就會導致地下土層的縫隙被壓縮，密度從而增大導致結構發生變形。對此高層建筑荷載所出現的沉降能夠根據荷載變化分量以及時效分量，其公式為；δ = f(W ,t )=δw+δr在公式中地面荷載的變化位分量wδ能夠代表地面荷載變化分量的因子，因為其高層建筑的荷載規模強度不斷增加才會造成地面標準高度出現變化。通常情況下，單體的高層建筑荷載產生的沉降都應該是均衡出現的，對此其中高層建筑荷載沉降造成的影響也是非常容易計算的。在高層建筑群體并且形狀不一樣的時候高層建筑對于地面產生的壓力也是不一樣的，所以上面的方法很難對其進行準確的測量，這也就對城市的發展造成了不好的影響。對此在研究過程中需要將等效影響荷載這一因素加入到研究中，這也就給大規模的建筑荷載加上了一個大范圍的連續分布荷載[3]。

在下面圖片一中為了更加方便的構建數學模型，我們就必須對任意分布的荷載網格進行一定程度的處理，在途中分別計算了均布荷載以及節點荷載，然后在構建起wδ的圖式。

圖1 網格劃分示意圖

我們將圖片一種的M假設成研究區域中的某一個荷載，將P假設成荷載附近的某一處沉降監測站點，為了方便分析我們可以將荷載M分配到網格的四個點上，也就是圖一種表示出來的M1、M2、M3、M4。M的主要分配在局里倒數法中。在公式二中 S1表示M到達四個節點的間距，如果在網格里面產生了更多的荷載節點，那么久的按照上面公式進行分配并且加以積累。在實際情況中四個節點是與九個網格息息相關的，對此四個節點的荷載狀況也就反映了周邊的荷載變化情況[4]。

在因子的選擇中等效節點荷載可以全方位地反映出整個地區的荷載變化狀況，對此可以將每一個節點荷載都當做一個模型因子，這時候δw的表達公式是：這上面所有公式模型中要想其有效地進行使用就必須提供出六次以上準確有效地監測數據，但是因為對于地面沉降數據不夠充足，所以很難通過上述的模型進行表示。對此可以將網格全方位荷載當作魔性因子，這也就是因子設定作為節點荷載Mi的和，這時候δw公式為：

3 結束語

隨著我國城市建設的不斷發展，地面沉降問題已經很大程度上影響到了我國城市和諧發展，對此相關部門應當對地面沉降進行深入的研究，為我國地面沉降研究提供有力的幫助，為我國今后社會發展打下堅實的基礎。