房屋建筑学——学习情境4讲解

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1、学习情境四：基础与地下 室 【情境要点】 了解影响基础埋置深度的因素； 理解地下工程常用防潮、防水构造做法 ； 掌握基础的概念，基础与地基的关系， 常用基础的类型、特点及其应用范围。 【情境描述】 基础是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分。 基础的作用是承受建筑物上部结构传来的全部 荷载，并把这些荷载连同本身的自重一起传给 地基。地基是指基础底面以下，受到荷载作用 影响范围内的部分岩体、土体。基础是建筑物 的重要组成部分，而地基则不是建筑物的组成 部分，它只是基础下面承受建筑物荷载的土壤 层。地基和基础虽然不同，但是又有着不可分 割的关系，他们共同保证建筑物的坚固、耐久 和安全。 知识4.1.1

2、地基与基础的概念 图4-1是应用于砌体 结构的条形基础的剖 面图。从图形中可以 看到地基和基础的构 成以及相关的一些问 题。 1基础 基础是建筑物地面以下的承重构件，其 承受建筑物上部结构传下来的荷载并把 这些荷载连同本身的自重一起传给地基 。 2.地基 地基承受由基础传下 来的荷载的土体或岩 体。地基承受建筑物 荷载而产生的应力和 应变是随着土层的深 度的增加而减小，在 达到一定的深度以后 就可以忽略不计。 3.基础埋深 基础埋深由室外地坪 至基础底皮的高度尺 寸。 4.基础宽度 基础宽度又称为基槽 宽度，即基础底面的 宽度。基础宽度由计 算决定。 5.大放脚 大放脚指基础墙向下 加大加厚的

3、部分。用 砖、混凝土、灰土等 材料制作的基础均应 作大放脚。 知识4.1.2基础的类型与构 造 基础的类型很多。按材料分，有砖基础 、石基础、混凝土基础和钢筋混凝土基 础等；按构造形式分，有条形基础、独 立基础、筏形基础和箱形基础等；按基 础的材料及受力特点来划分，又可分为 无筋扩展基础和扩展基础。下面介绍几 种常见基础的构造特点。 1.条形基础 当建筑物上部结构为砖墙或砌块墙承重 时，其基础多采用与墙形式相同的长条 形，这种基础称为条形基础或带形基础 ，如图4-2所示。条形基础是墙下基础的 基本形式。 图4-2条形基础 (a)基础 布置； (b)基础截面形式 2.独立基础 当建筑物上部结构为

4、梁、柱构成的框架 、排架或其他类似结构时，下部常采用 方形或矩形的独立基础，也称柱式基础 ，如图3-3所示。独立基础是柱下基础的 基本形式。当建筑物上部为承重墙结构 ，基础要求埋深较大时，也可采用独立 基础，其优点是减少土方工程量，节约 基础材料。其构造方法是墙下设梁称承 台梁，梁下每隔34m设一柱墩。 图3-3独立基础 3.井格式基础 当框架结构处在地基条件较差的情况时 ，为了提高建筑物的整体性，以免各柱 子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础 沿纵、横方向连接起来，做成十字交叉 的井格基础，故又称十字带形基础，如 图4-4所示。 图4-4井格式基础 4.筏形基础 当上部荷载很大、地基比较软弱或

5、地下 水位较高时，常将墙下或柱下基础连成 一片，形成平板式或梁板式满堂底板， 底板为钢筋混凝土。这种钢筋混凝土板 式基础也叫筏形基础，如图4-5所示。 图4-5筏形基础 5.箱形基础 当钢筋混凝土筏形基础埋置深度较大， 为增加建筑物的整体刚度、不致因地基 的局部变形影响上部结构，有时将地下 室底板、顶板和墙整浇成刚度很大的盒 状的一层或多层的箱形基础，如图4-6所 示。 图4-6箱形基础 知识4.1.3基础的埋置深度 除了岩石地基以外， 基础的埋深不宜小于 0. 5m. 基础埋深的影响因素 如下。 1.建筑物的特点及使 用性质 建筑物的特点指的是 多层建筑或是高层建 筑，荷载大小，以及 有无地

6、下室等因素。 2地基土的好坏 一般情况下，土质好 的，承载力高的土层 可以浅埋；土质差、 承载力低的土层则应 该深埋。 3.地下水位的影响 土壤中地下水含量的 多少对承载力的影响 很大。一般应尽量将 基础放在最高地下水 位之上。这样做的好 处是可以避免施工时 排水，还可以防止或 减轻地基土的冻胀影 响。 4.冻结深度的影响 土层的冻结深度由各地 气候条件决定，如北京 地区为08lm，哈尔 滨则为2m。建筑物的基 础若放在冻胀土上，冻 胀力会把房屋拱起，产 生变形。解冻时，又会 产生陷落。一般应将基 础放在冻结深度以下大 约200mm,如图4-7所示 。 5.相邻房屋或建筑物基础的 影响 当新建

7、房屋的基础埋深 小于或等于原有房屋的 基础埋深时，可不考虑 相互影响。若新建房屋 的基础埋深大于原有房 屋的基础埋深时，应考 虑相互影响，如图4-8所 示。具体作法是应该满 足下列条件： 知识4.2.1无筋扩展基础 1.无筋扩展基拙的大放脚 无筋扩展基础，旧称为刚性基础，是由 刚性材料制作的基础。所谓刚性材料， 是指抗压强度高，而抗拉、抗剪强度低 的材料。在常用材料中，砖、石、混凝 土等均属刚性材料。所以，砖、石砌体 基础、混凝土基础称无筋扩展基础。 1.无筋扩展基础的大放脚 从受力和传力角度考虑，由于土壤单位 面积的承载能力小，上部结构通过基础 将其荷载传给地基时，只有将基础底面 积不断扩大

8、，才能适应地基受力的要求 。根据试验得知，上部结构（墙或柱） 在基础中传递压力是沿一定角度分布的 ，这个传力角度称为无筋扩展角，或称 压力分布角、刚性角，以表示，如图4- 9(a）所示。 1.无筋扩展基拙的大放脚 由于刚性材料抗压能力强，抗拉能力差 ，因此，无筋扩展角只能在材料的抗压 范围内控制。如果基础底面宽度超过控 制范围，即由B0增大到B1致使角度扩大 。这时，基础会因受拉而破坏，如图4- 9(b）所示。所以，无筋扩展基础底面宽 度的增大要受到无筋扩展角的限制。 图4-9刚性基础的受力、传力特点 不同材料基础的扩展角是不同的，通常 砖砌基础的扩展角控制在26度33度为 好，混凝土基础应控

9、制在45度以内。 下面以灰土砖基础为例， 说明大放脚的确定方法。 例1墙厚为360mm,轴线居中，灰土厚度 为300mm,宽度为l000mm,承载力P为 160kPa,室内外高差为450mm,基础埋深 为1000mm,试求大放脚的步数，并绘制 基础剖面图。 下面以灰土砖基础为例， 说明大放脚的确定方法 解： 槽宽由墙厚、大放脚和灰土宽度三部分 组成。为简化计算，可以取一半计算。 槽宽的一半为500mm，其中墙厚占180mm， 灰土宽度为200mm，（由灰土的宽高比值查 表得出是1，1.5，灰土厚度是300mm,1：1 5=x：300，x为200mm），所余尺寸用砖大 放脚来过渡。500-180

10、-200120mm,砖大放 脚每挑出一次为60mm，12060=2次。根据 上述条件绘制基础剖面图，如图4-10所示。 下面以灰土砖基础为例， 说明大放脚的确定方法 下面以灰土砖基础为例， 说明大放脚的确定方法 例2某基础槽宽为1200mm，墙厚 360mm，轴线为偏轴，里120mm，外 240mm；承载力P为180kPa；灰土厚 300mm；室内外高差为450mm。求大 放脚的步数，并绘制基础剖面图。 下面以灰土砖基础为例， 说明大放脚的确定方法 解： 偏轴按中轴计，取一半计算。 12002600（mm） 600-180=420（mm）（槽宽减墙厚） 420-200=220(mm）（减去灰土

11、所占宽 度）每步放60mm 22060=3. 66步，取整数按4步考虑。 4步所占尺寸为604=240mm, 240- 220=20mm；由灰土所占尺寸调整200- 20=180mm。放脚图形如图4-11所示。 例2基础剖面图 2.无筋扩展基础的构造 1)灰土基础 灰土是用经过消解后的生石灰和粉土、粉质粘土或粘 土，按一定的比例拌和而成，其配合比常用石灰，粘 性土=3：7，俗称“三七”灰土。 灰土基础适合于5层和5层以下、地下水位较低的砌体 结构房屋和墙体承重的工业厂房。灰土基础的厚度与 建筑层数有关。4层及4层以上的建筑物，一般采用 450mm；3层及以下的建筑物，一般采用300mm，夯 实

12、后的灰土厚度每150mm，称“一步”，300mm可称为 “两步”灰土。 灰土基础的优点是施工简便，造价较低，就地取材， 可以节省水泥、砖石等材料。缺点是它的抗冻性、耐 水性较差，在地下水位线以下或很潮湿的地基上不宜 采用。 2)砖基础 用作基础的砖，可采用 粘土实心砖、页岩烧结 砖，其强度等级必须在 MU10以上，砂浆强度 等级一般不低于M5。图 4-12是砖基础的剖面图 。基础墙的下部要按无 筋扩展角做成阶梯形， 以使上部的荷载能均匀 地传到地基上。 灰土砖基础 砖基础施工简便，适 应面广。为了节省“ 大放脚”的材料，可 在砖基础下部做灰土 垫层，形成灰土砖基 础（亦叫灰土基础） ，如图4-

13、13所示。 3）毛石基础 毛石是指开采下来未经雕琢成形的石块，采用 不小于M5砂浆砌筑的基础。毛石形状不规则 ，其质量与码石块的技术和砌筑方法关系很大 ，一般应搭板满槽砌筑。毛石基础厚度和台阶 高度均不小于100mm，当台阶多于两阶时， 每个台阶伸出宽度不宜大于200mm。为便于 砌筑上部砖墙，可在毛石基础的顶面浇铺一层 60mm厚,C10的混凝土找平层。毛石基础的优 点是可以就地取材，但整体性欠佳，故有震动 的房屋很少采用，如图4-14所示。 毛石基础 4)三合土基础 三合土基础是石灰、砂、碎砖等3种材料，按 (1：2：4)(1：3：6)的体积比进行配合，然 后在基槽内分层夯实，每层夯实前虚

14、铺 220mm，夯实后净剩150mm。三合土铺筑至 设计标高后，在最后一遍夯打时，宜浇注石灰 浆，待表面灰浆略为风干后，再铺上一层砂子 ，最后整平夯实。这种基础在我国南方地区应 用很广。其造价低廉，施工简单，但强度较低 ，所以只能用于4层及4层以下房屋的基础， 如图4-15所示。 毛石混凝土基础 5)混凝土基础 混凝土基础是指用混 凝土制作的基础。混 凝土基础的优点是强 度高，整体性好，不 怕水，适用于潮湿的 地基或有水的基槽中 。它有阶梯形和锥形 两种，如图4-16所示 。 6)毛石混凝土基础 为了节约水泥用量，对于 体积较大的混凝土基础， 可以在浇注混凝土时加人 20%30的毛石，这种 基

15、础叫毛石混凝土基础。 毛石的尺寸不宜超过 300mm。当基础埋深较大 时，也可用毛石混凝土作 成台阶形，每阶宽度不应 小于400mm。如果地下水 对普通水泥有侵蚀作用时 ，应采用矿渣水泥或火山 灰水泥拌制混凝土，如图 4-17所示。 知识4.2.2扩展基础 扩展基础一般指钢筋混凝土 基础。这种基础的作法需在 基础底板下均匀浇筑一层素 混凝土垫层，目的是保证基 础钢筋和地基之间有足够的 距离，以免钢筋锈蚀，而且 还可以作为绑扎钢筋的工作 面。垫层一般采用C10素混凝 土，厚度70-l00mm。垫层两 边应伸出底板各50mm，如图 4-18（b）。 钢筋混凝土基础由底板 及基础墙（柱）组成。 现浇

16、底板是钢筋混凝土 基础的主要受力构件， 其厚度和配筋数量均由 计算确定。基础底板的 外形一般有锥形和阶梯 形两种。这种基础应用 于建筑物荷载较大，或 地基的承载了较差时， 属柔性基础。柔性基础 与刚性基础的受力比较 如图4-18（a）。 知识4.2.3基础管沟构造 由于建筑内常有采暖等设备，这些设备 的管线，在室外埋在地下，进入建筑物 之后，一般从管沟中通过，所以管沟是 经常遇到的。管沟一般沿内、外墙布置 ，也有从建筑物中间通过的。管沟一般 有两种类型。 1.沿墙管沟 沿墙管沟的一边是建 筑物的基础墙，另一 边是管沟墙。沟底用 灰土垫层，沟顶用钢 筋混凝土板做沟盖板 。管沟的宽度一般为 10001600mm，深 度为10001700mm ，如图4-19 (a）所 示。 2.中间管沟 中间管沟在建筑物的 中部或室外，一般由