土建计量讲义：工程地质对工程选址的影响

　　工程地质是建设工程地基及其一定影响区域的地层性质。建设工程根据其规模、功能、质量、建筑布置、结构构成、使用年限、运营方式和安全保证等的不同，要求地基及其一定区域的地层有一定的强度、刚度、稳定性和抗渗性。有的工程地质能满足这些要求;有的土体松散、软弱、湿陷、湿胀，有的岩石软弱、软化、风化、泥化、破碎和岩层褶皱、断裂、不整合以及受地下水的渗透和侵蚀等，不能满足工程要求。许多建设工程不得不根据工程地质条件调整建筑结构设计，或者根据建筑结构设计要求处理工程地质缺陷，这些都会增加工程造价。建设项目选择技术经济合理的建设方案，必须重视工程选址。

　　建设工程选址，除了受社会经济条件和地形、气象、水文等自然地理条件的影响外，也受工程地质条件的影响。工程地质对建设工程选址的影响，主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。工程选址的正确与否决定工程建设的技术经济效果乃至工程建设的成败，是工程建设在工程技术方面最重要的决策。如长江三峡工程之所以选择三斗坪坝址，其中一个重要原因是漫长的石灰岩河流基岩在此嵌有一段难得的花岗岩地段。

　　一般中小型建设工程的选址，工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范围内，地质构造和地层岩性形成的土体松软、湿陷、湿胀、岩体破碎、岩石风化和潜在的斜坡滑动、陡坡崩塌、泥石流等地质问题对工程建设的影响和威胁。

　　大型建设工程的选址，工程地质的影响还要考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡，地下水的性质、状态和活动对地基的危害。

　　特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址，还要考虑地区的地震烈度，尽量避免在高烈度地区建设。

　　地下工程的选址，工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。对区域性深大断裂交汇、近期活动断层和现代构造运动较为强烈的地段，要给予足够的注意。也要注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行。

　　道路选线，因线性展布跨越地域多，受技术经济和地形地貌各方面的限制，对地质缺陷难以回避，工程地质的影响更为复杂。道路选线尽量避开断层裂谷边坡，尤其是不稳定边坡;避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其是岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡;避免路线与主要裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的;避免经过大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方。

　　土建计量讲义：工程地质对建筑结构的影响

　　工程地质对建筑结构的影响，主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉降等问题，对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配置等多方面的影响。这些影响在各个工程项目的差别较大，具体分为以下几方面：

　　(1)对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。例如，按功能要求可以选用砖混或框架结构的，因工程地质原因造成的地基承载力、承载变形及其不均匀性的问题，而要采用框架结构、筒体结构;可以选用钢筋混凝土结构的，而要采用钢结构;可以选用砌体的，而要采用混凝土或钢筋混凝土。

　　(2)对基础选型和结构尺寸的影响。由于地基土层松散软弱或岩层破碎等工程地质原因，不能采用条形基础，而要采用片筏基础甚至箱形基础。对较深松散地层有的要采用桩基础加固，还要根据地质缺陷的不同程度，加大基础的结构尺寸。

　　(3)对结构尺寸和钢筋配置的影响。为了应对地质缺陷造成的受力和变形问题，有时要加大承载和传力结构的尺寸，提高钢筋混凝土的配筋率。

　　(4)地震烈度对建筑结构和构造的影响。工程所在区域的地震烈度越高，构造柱和圈梁等抗震结构的布置密度、断面尺寸和配筋率要相应增大。

　　土建计量讲义：工程地质对工程造价的影响

　　工程构筑物种类多，不同的工程构筑物对场地地基的适应程度不同，工程地质问题也就格外复杂。能否正确认识工程地质条件和处理工程地质问题，关系到工程能否顺利建设、安全运营甚至关系到投资成败。对于工程地质问题认识不足、处理不当，不但会带来工程事故，大幅度增加工程造价，而且会遗留无尽的工程病害，从而导致维修整治费用的增加。

　　工程地质勘察作为一项基础性工作，对工程造价的影响可归结为三个方面：一是选择工程地质条件有利的路线，对工程造价起着决定作用;二是勘察资料的准确性直接影响工程造价;三是由于对特殊不良工程地质问题认识不足导致的工程造价增加。通常，存在着因施工过程才发现特殊不良地质的现象。这样，不但处治特殊不良地质的工程费用因施工技术条件相对困难而增加，而且造成的既成工程损失：路基沉陷、边坡倒塌、桥梁破坏、隧道变形等等，也很棘手。此外，特殊不良地质的处治是典型的岩土工程，包含着地质和土木工程的复合技术。

　　土建计量讲义：工业建筑分类

　　1.按厂房层数分

　　(1)单层厂房。指层数仅为1层的工业厂房。适用于有大型机器设备或有重型起重运输设备的厂房。

　　(2)多层厂房。指层数在2层以上的厂房，常用的层数为2～6层。适用于生产设备及产品较轻，可沿垂直方向组织生产的厂房，如食品、电子精密仪器工业等用厂房。

　　(3)混合层数厂房。同一厂房内既有单层也有多层的厂房称为混合层数的厂房。多用于化学工业、热电站的主厂房等。

　　2.按工业建筑用途分

　　(1)生产厂房。指进行产品的备料、加工、装配等主要工艺流程的厂房，如机械制造厂中有铸工车间、电镀车间、热处理车间、机械加工车间和装配车间等。

　　(2)生产辅助厂房。指为生产厂房服务的厂房，如机械制造厂房的修理车间、工具车间等。

　　(3)动力用厂房。指为生产提供动力源的厂房，如发电站、变电所、锅炉房等。

　　(4)仓储建筑。贮存原材料、半成品、成品的房屋(一般称仓库)

　　(5)仓储用建筑。是管理、储存及检修交通运输工具的房屋，如汽车库、机车库、起重车库、消防车库等。

　　(6)其他建筑。如水泵房、污水处理建筑等。

　　3.按主要承重结构的形式分

　　(1)排架结构型。排架结构型是将厂房承重柱的柱顶与屋架或屋面梁作铰接连接，而柱下端则嵌固于基础中，构成平面排架，各平面排架再经纵向结构构件连接组成为一个空间结构。它是目前单层厂房中最基本、应用最普遍的结构形式。

　　(2)刚架结构型。刚架结构的基本特点是柱和屋架合并为同一个刚性构件。柱与基础的连接通常为绞接，如吊车吨位较大，也可做成刚接。一般重型单层厂房多采用刚架结构。

　　(3)空间结构型。一般常见的有膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等。

　　土建计量讲义：桁架结构体系

　　桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时，节点一般假定为铰节点，当荷载作用在节点上时，杆件只有轴向力，其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。

　　屋架的弦杆外形和腹杆布置对屋架内力变化规律起决定性作用。同样高跨比的屋架，当上下弦成三角形时，弦杆内力最大;当上弦节点在拱形线上时，弦杆内力最小。屋架的高跨比一般为1/6～1/8较为合理。一般屋架为平面结构，平面外刚度非常弱。在制作运输安装过程中，大跨屋架必须进行吊装验算。

　　土建计量讲义：网架结构体系

　　网架是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构。网架结构可分为平板网架和曲面网架。它改变了平面桁架的受力状态，是高次超静定的空间结构。平板网架采用较多，其优点是：空间受力体系，杆件主要承受轴向力，受力合理，节约材料，整体性能好，刚度大，抗震性能好。杆件类型较少，适于工业化生产。

　　平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。角锥体系受力更为合理，刚度更大，见图2.1.2.

　　网架的高度主要取决于跨度，网架尺寸应与网架高度配合决定，腹杆的角度以45°为宜。网架的高度与短跨之比一般为1/15左右。网架杆件一般采用钢管，节点一般采用球节点。网架制作精度要求高，安装方法可分为高空拼装和整体安装两类。

　　土建计量讲义：悬索结构

　　索网、边缘构件和下部支承结构。

　　索的拉力取决于跨中的垂度，垂度越小拉力越大。索的垂度一般为跨度的1/30.

　　索的合理轴线形状随荷载的作用方式而变化。

　　悬索结构可分为单曲面与双曲面两类。单曲拉索体系构造简单，屋面稳定性差;双曲拉索体系由承重索和稳定索组成，支承结构可以有很多种，如框架、拱等。

　　土建计量讲义：薄壁空间结构体系

　　薄壁空间结构也称壳体结构，其厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以称薄壁，属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。它的受力比较合理，材料强度能得到充分利用。薄壳常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆、俱乐部、飞机库等。薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。薄壁空间结构的曲面形式很多，下面主要介绍筒壳和双曲壳这两种形式。

　　①筒壳：一般由壳板、边梁和横隔三部分组成。筒壳的空间工作是由这二部分结构协同完成的。它的跨度在30m以内是有利的。当跨度再大时，宜采用双曲薄壳。

　　②双曲壳：适用于大空间大跨度的建筑。双曲壳又分为圆顶壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳。目前圆顶的直径已达二百多米。圆顶结构可用在大型公共建筑中，如天文馆、展览馆的屋盖。圆顶结构由壳面、支座环组成，通过支座环支于垂直构件上，壳面主要承受压力，支座环承受拉力。

　　土建计量讲义：地基与基础的关系

　　基础是将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。基础是建筑物的一个组成部分，承受建筑物的全部荷载，并将其传给地基。地基是指基础以下的土层，承受由基础传来的建筑物的荷载，地基不是建筑物的组成部分。

　　土建计量讲义：地基的分类

　　地基分为天然地基和人工地基两大类。天然地基是指天然土层具有足够的承载能力，不需经过人工加固便可作为建筑的承载层，如岩土、砂土、黏土等。人工地基是指天然土层的承载力不能满足荷载要求，经过人工处理的土层。

　　土建计量讲义：人工地基处理方法及应用

　　人工地基处理的方法主要有：压实法、换土法、化学处理法、打桩法等。天然地基施工简单、造价较低，而人工地基比天然地基施工复杂，造价也高。因此在一般情况下，应尽量采用天然地基。

　　(1)压实法：地基土是由土壤颗粒、水、空气三部分组成。当土壤中水及空气含量过大时，土壤的承载力就低，且压缩变形量也大。含水量大、密实性差的地基土，可预先人工加压，排出一定量的空气和水，使土壤板结，提高地基土的承载力。这种方法不消耗建筑材料，较为经济，但作业效率低。

　　(2)换土法：当地基的上表层部分为承载能力低的软弱土(如淤泥、杂土)时，可将软弱土层全部挖走，换成坚硬土(或垫上砂、碎石，或垫上按一定比较配制的砂石混合体)，这种方法称为换土法。这种方法处理的地基强度高，见效快，但成本较大。

　　(3)化学处理法：对局部地基强度不足的在建建筑物或已建建筑物，可以采用注入化学物质，促使土壤板结，提高地基承载力。

　　(4)打桩法：是将钢筋混凝土桩打入或灌注入土中，由桩和桩间土层一起组成复合地基，从而提高地基的承载力。