在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，沉降計(jì)算是難點(diǎn)之一，很少有人能把結(jié)構(gòu)沉降算清楚。但奇怪的是，我們對(duì)沉降問(wèn)題似乎不是很關(guān)注。
均勻沉降，對(duì)結(jié)構(gòu)本身影響不大，我們擔(dān)心的，其實(shí)是沉降差。沉降差在微觀上，會(huì)引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的附加內(nèi)力；宏觀上，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)傾斜。
先說(shuō)結(jié)構(gòu)傾斜。我們首先想到了大名鼎鼎的“比薩斜塔”。比薩斜塔的“斜”，非有意為之，而是早期未被重視的“地基不均勻”所致。
蘇州也有一座斜塔，虎丘斜塔。這座斜塔傾斜的原因，和比薩斜塔一樣，都與地基的不均勻沉降有關(guān)。
最近這幾年，我們很少聽(tīng)到因地基問(wèn)題而造成建筑傾斜的案例。最主要的原因是，現(xiàn)在的地質(zhì)勘察技術(shù)和施工精度比過(guò)去好很多。
接著，我們看看，沉降引起附加內(nèi)力的問(wèn)題。力，我們自然是看不到的，但力引起的變形，我們可以觀察。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，最直觀的變形是裂縫。
我隨手拍了幾張某小區(qū)外墻的照片。
對(duì)此類外墻，高墻與矮墻的高度比約為4:1，采用相同的基礎(chǔ)形式，地基附加應(yīng)力比也約為4:1，差異沉降自然不可避免。
類比超高層建筑，在塔樓和裙房交接位置，由于沒(méi)有設(shè)置沉降縫，沉降不均，導(dǎo)致交接位置產(chǎn)生附加內(nèi)力，混凝土也容易開(kāi)裂。
很多時(shí)候，混凝土裂縫很小，小到并不容易被發(fā)現(xiàn)。但是，不被我們發(fā)現(xiàn)的裂縫，卻可能會(huì)被水發(fā)現(xiàn)。在地下工程中，結(jié)構(gòu)底板、地下室外墻滲水，沉降不均是主要原因之一。
《尋綠》這本書(shū)曾給出一個(gè)類似的案例，我簡(jiǎn)述其原理。
在地下室設(shè)計(jì)時(shí)，局部地下室由于壓重不足，按照抗浮要求設(shè)置抗拔樁，這雖然解決了抗浮問(wèn)題；但反過(guò)來(lái)看，枯水期時(shí)，局部地下室的豎向荷載比一般區(qū)域小，由于抗拔樁的抗壓作用，局部抗壓剛度反而較大，此范圍的沉降，會(huì)明顯小于一般區(qū)域，沉降差引起裂縫，最終導(dǎo)致漏水。
在超高層建筑中，我們普遍采用嵌巖樁（深圳地區(qū)），嵌巖樁的沉降似乎可以忽略，但樁身的壓縮變形還是值得討論的。
初步估算，樁身混凝土強(qiáng)度C40，樁徑1.2m~2.0m，樁長(zhǎng)20m左右，考慮長(zhǎng)期作用，混凝土彈性模量折減系數(shù)取0.5~0.8，樁身的壓縮變形約為10~15mm。
另外，按照規(guī)范規(guī)定，對(duì)端承型樁，孔底沉渣厚度最大值為50mm。
綜合考慮上述兩個(gè)因素，樁頂變形其實(shí)比我們想象中要大。根據(jù)我司幾個(gè)項(xiàng)目的試樁報(bào)告，嵌巖樁做完抗壓靜載試驗(yàn)后，殘余沉降可達(dá)25~45mm，殘余沉降其實(shí)可以反映孔底沉渣的影響。
對(duì)天然基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，我們習(xí)慣用基床系數(shù)（經(jīng)驗(yàn)值）來(lái)計(jì)算沉降，這其實(shí)是不靠譜的。根據(jù)土層分布，按照分層疊加法計(jì)算得到的沉降值，明顯大于經(jīng)驗(yàn)性的基床系數(shù)法。
筏板沉降計(jì)算，還有一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，“荷載影響范圍”，取值越大，計(jì)算沉降也越大。此值規(guī)范沒(méi)有明確規(guī)定，YJK給的默認(rèn)值是20m。
另外，地基剛度、樁剛度，對(duì)沉降位移計(jì)算、基礎(chǔ)反力（樁反力）、基礎(chǔ)內(nèi)力分布都有很大影響，計(jì)算時(shí)一定要小心。
地基沉降， 是由土體在壓應(yīng)力狀態(tài)下的蠕變、固結(jié)引起；混凝土在較高的壓應(yīng)力作用下，也會(huì)發(fā)生收縮徐變，二者本質(zhì)無(wú)異。
結(jié)構(gòu)因沉降、收縮徐變而產(chǎn)生附加內(nèi)力，這些內(nèi)力起初被我們忽視，但在一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程中，這些附加內(nèi)力對(duì)結(jié)構(gòu)的損壞終會(huì)顯現(xiàn)。
在設(shè)計(jì)之初，我們應(yīng)該慎重對(duì)待這些問(wèn)題。
