《建筑构造》第二章2 基础与地下室课件

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1、建筑构造,第二章 基础与地下室,第一节 概 述,有人说：“地基是建筑物埋在地面以下的最下部分。”也有人说：“基础是建筑物埋在地面以下的最下部分”。哪一个对？地基和基础是一回事吗？ 一、基础和地基的涵义和它们的关系 基础是建筑物的墙或柱深入土中的扩大部分，是建筑物的一部分；地基则是基础下部的土层，它不是建筑物的一部分。建筑物的总荷载（包括建筑物的自重和外加的活荷载）通过基础传给地基，地基因此而产生应力和应变。 地基承受荷载的能力称为地基承载力( KPa/)，即地耐力。它是根据对土壤的综合检验所得数据而确定的。如果由基础传到地基的荷载超过了地基承载力，地基土就会出现超过允许值的沉降变形或失稳，从而

2、威胁到建筑物的安全。 如图2-1所示，在同一松软的地面上放置两个形状、体积、质量相同的物体，其沉陷量是否相同？,如图2-1所示，在同一松软的地面上放置两个形状、体积、质量相同的物体，其沉陷量是否相同？ 地基承受由基础传来的压力是由上部结构 至基础顶面的竖向力F和基础自重及基础 上部土重G组成的。而全部荷载是通过基 础的底面传给地基的，当荷载一定时，如 加大基础底面积A，就可以减少地基单位 面积所受到的压力。基础底面积与荷载和地基承载力的关系如下： A() (F+G(KN)/f(KPa/) 从上式可以看到，当地基承载力，不变时，总荷载F= F +G愈大，基础底面积A也要求愈大或者说，当总荷载F=

3、 F +G不变时，地基承载力，愈小，则基础底面积A要求愈大。,二、对地基的要求 最理想的建筑物基础是埋置浅、断面小、构造简单、沉降量少且均匀，这样可以加速施工，降低造价，保证建筑物的安全和耐久。这些都与基础下的地基情况有直接关系。因此，基础设计对地基有如下要求： 1、建筑物的建造地址应尽可能选择在地基情况好或较好的地段。所谓好和较好地段是指地基土的地耐力较高且分布均匀。好和较好的土可分为岩石类、碎石类、砂性土类和粘性土类，它们的地耐力都在100 kPa以上，最高可达4MPa。 2、地基的承载力要力求均匀，以保证建筑物的基础在荷载作用下沉降均匀不致失稳，否则极易引起墙身开裂、倾斜甚至破坏。,3、

4、地基应有较好的持力层和下卧层。地基在荷载作用下产生应力（反力）和应变（变形），其应力与应变值随着深度的增加而减少，到一定深度时，应力与应变值即可忽略不计。直接与基础底接触且需要计算的土层叫做持力层，持力层以下的土层叫做下卧层，它一般不需计算但也必须有足够的强度和厚度。这些都是确定基础底面积和埋置深度的主要依据。图2-2所示为地基荷载扩散示意图。,4、尽可能采用天然地基 天然地基是指具有足够承载力的天然土层，可以直接在天然土层上建造基础。如果天然土层的承载力不能满足荷载要求，则不能在这样的土层上直接建造基础，必须对这种土层进行人工加工地基较天然地基费工费料，造价较高，只有在天然土层承载力差、建筑

5、总荷载大的情况下方宜采用。 人工地基的加工方法有三大类；压实法、换土法和打桩法。 (1)压实法 用重锤或压路机将较软弱的土层夯实或压实，挤出土层颗粒闻的空气、提高土的密实度以增加土层的承载力。这种做法不用材料，比较经济，适用于土层承载力与设计要求相差不大的情况。,(2)换土法 当地基土的局部或全部为软弱土， 不宜用压实法加固时（如淤泥、沼泽、杂填土、 孔洞等），可将局部或全部软弱土清除，换以 好土，如粗砂、中砂、砂石料、灰土等。这种 人工地基造价较压实法为高。 图2-3为局部换土的举例。 图中虚线表示软弱土的实际范围，挖方时应在 受力方向适当加宽加深，并挖至老土层，且呈 台阶状。每级台阶高度不

6、大于500 mm，退台 长度不小于1000 mm，然后分层夯填好土。其 原理是避免挖成陡坡锅底状，以防造成应力集 中导致局部不均匀下沉。 更换的好土应就地取材，如填夯粘土、灰土、 水灌粗砂、中砂，虚填砂石混合料等。尤应注 意的是，局部换土的选土应与周围土质接近， 防止换土部位过硬或过软造成沉降不匀。,(3)打桩法 是在软弱土层中置入桩身，将建筑物建造在桩上，所以也可称为桩基础。这种人工地基适用于地基承载力较小，建筑物总荷载较大的情况，但造价较高。 (a)桩基的组成 桩基由桩身和承台梁（或板）组成。桩基是按照设计的点位将桩身置人土中的，在桩的顶部灌筑 钢筋混凝土承台梁，承台梁上接柱或墙体。 以便

7、将建筑荷载均匀地传递到桩基上。在 寒冷地区，承台梁下应铺设100 mm左右 厚的粗砂或焦渣，以防止土壤冻涨引起承 台梁的反拱破坏（图2 -4）。,(b)桩基受力情况分类 桩基可分端承桩和摩擦桩。端承桩是将桩尖直接支承在岩石或硬土层上，用桩身支承建筑的总荷载，也称做柱桩，这种桩适用于坚硬土层较浅、荷载较大的工程。摩擦桩只是用桩挤实软弱土层，靠桩壁与土壤的摩擦力承担总荷载。这种桩适合坚硬土层较深、总荷载较小的工程（图2 -5）。 绘画摩擦桩与端承桩的示意图。,图2-6所示为常用桩基的做法。,(c)桩基布点 桩基布点是按承重结构的形式而定。独立柱承重结构可用点式布置。点式布置还可根据桩的承载力和荷载

8、大小选择单桩、双桩或多桩组合布置，并用承台板联合为一体共同承受独立柱的荷载（图2-7）。承重结构为带形墙或密集柱时，则应采用带形布置，并用带形承台粱联合为一体共同承受上部荷载。带形布置又可根据桩径、桩距和荷载情况选择单排式、双排交错式或双排行列式（图2-8）。,三、对基础的要求 1、基础是建筑物的重要组成部分，对建筑的安全和寿命起重大作用，因而基础应具有足够的强度和耐久性，以便有效地传递荷载和保证使用年限。因为基础位于建筑物的最底部且埋于土中，很难观察、维修、加固和更换，因而在选材方面应优先使用石材、混凝土或粘土砖等坚固、抗水、耐腐蚀、不易老化的材料。 2、基础属于隐蔽工程，也就是在进行下一个

9、工程项目和工序前已被掩埋，无法再行检验。因此，在基础的施工过程中，必须在标高、尺寸、材料、施工程序、施工方法、养护期限、施工质量、交接手续等方面严格把关，不留隐患，确保按设计图纸和验收规范施工和验收。 3、基础工程约占建筑总价的10%40%，降低基础工程的投资是降低工程总投资的重要一环。因此，在设计中应尽可能选择土质较好的土层作为持力层，尽量使用地方材料以节省运输费用。处理地基时应提出若干方案供论证选择，在保证工程质量和工期的同时降低工程造价。,第二节 基础的埋置深度,一、基础埋置深度的定义 基础理深是从室外地坪算起的。室外地坪分自然地坪与设计地坪，自然地坪是指施工地段的原有地坪，而设计地坪是

10、指按设计要求工程竣工后室外场地经垫起或下挖后的地坪。基础埋置深度是指设计室外地坪到基础底面的距离（图2 -9）。 基础埋置深度不超过5m时叫浅基础，超过5m 时叫深基础。浅基础构造简单，施工方便，造 价低廉，应优先选用浅基础。只有在表层土质 极弱和总荷载较大或其他特殊情况下，才选用 深基础。基础埋深也不能过浅，至少不能浅于 500 mm。以防建筑荷载将基础四周土壤挤出， 或地面受到雨水冲刷、机械破坏而导致基础暴 露影响建筑的安全。,二、基础埋置深度的选择 基础埋置深度，应根据三个方面综合考虑确定，即土层构造情况、地下水位情况和冻结深度情况。 1、地基土层构造对基础埋深的影响，见表2-1。,2、

11、地下水位对基础埋深的影响 地基土含水量的大小对承载力影响很大，且含有侵蚀性物质的地下水对基础还将产生腐蚀，所以，基础应争取埋置在地下水位以上(图2 - 10a)。 当地下水位较高时，基础不得不埋置在地下水内。但应注意，基础底面应置于最低地下水位之下，以使基础底面常年置于地下水中，也就是防止置于地下水位升降幅度之内。这是为了减少和避免地下水的浮力对建筑的影响。另外，基础若处在干湿交替的环境下，则抗腐蚀的能力更差(图2-10b)。,3、土的冻结深度对基础埋深的影响 土的冻结深度即冰冻线，可由当地气象部门得知。如哈尔滨为2m，沈阳为1.5 m，北京为0.85 m，郑州为0.20 m，上海为0.1m。

12、当冻土深度小于0.5 m时，基础埋深即不受其影响。 土的冻结是由于土中水分受冷冻结而成，水冻结成冰，体积膨胀，因而导致冻土膨胀。如果基础置于冰冻线内，冻结时的冻胀力可将房屋拱起，解冻后房屋又将下沉。冻结、融化的程度在整幢建筑范围内是不可能均匀的，不均匀的冻融，引起不均匀的胀缩，因而导致建筑出现裂缝、倾斜以致破坏。,不是所有的地基土都会发生冻涨的，如颗粒很大的砾石、 粗砂等，一是因毛细作用较小，难以引起地下水上升； 二是因颗粒间空隙很大，不会保留水分，即使冻结也不 会引起土的体积膨胀，这就是非冻涨土。而颗粒小、密 度大、保水性强的粘土及粘性砂土等则属于冻涨土。在 冻涨土中埋置基础必须将基础底面置

13、于冰冻线以下，即 置于不冻土之中，以避免冻害发生(图2 - 11)。 在严寒地区，土的冻结深度可达23 m。对于低层和荷载较小的建筑，如将基础埋置在冻土层以下，势必大幅度提高土方量和工程总造价。因此，这类建筑如室内有采暖和自身刚度较好、体量较小时，将基础埋于冻土层内也不致引起建筑的开裂破坏。,三、影响基础埋深的因素很多，主要有以下几点： (1)建筑物上部荷载的大小和性质。多层建筑一般根据地下水位及冻土深度等来确定埋深尺寸。一般高层建筑的基础埋置深度为地面以上建筑物总高度的110。 (2)工程地质条件。基础底面应尽量选在常年未经扰动而且坚实平坦的土层或岩石上，俗称“老土层”。因为在接近地表面的土

14、层内，常带有大量植物根、茎的腐殖质或垃圾等，故不宜选为地基。 (3)水文地质条件。确定地下水的常年水位和最高水位，以便选择基础的埋深。一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价，还可防止或减轻地基土层的冻胀。 (4)地基土壤冻胀深度。应根据当地的气候条件了解土层的冻结深度，一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度以下。否则，冬天土层的冻胀力会把房屋拱起，产生变形；天气转暖，冻土解冻时又会产生陷落。 (5)相邻建筑物基础的影响。新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的原有建筑物的基础；但当新建基础深于原有基础时，则要采取一定的措施加以处理，以保证原有建筑的安全和正常使

15、用。,第三节 基础的构造,一、基础类型 基础的类型很多，应选择受力合理、构造简单、施工方便和造价低廉的基础类型；必须根据建筑物的结构类型、高度、地质水文和地方材料等诸多因素全盘分析比较后确定。 1、按基础材料受力特点分类 (1)刚性基础 凡由刚性材料建造、受刚性角限制的基础称为刚性基础，如素混凝土、毛石混凝土、毛石、砖、灰土、三合土建造的基础等。这类基础的大放脚（基础的扩大部分）较高，体积 较大，埋置较深。刚性基础有利于使用地方材料， 成本较低，施工简便，应用很广。刚性基础适用 于土质较均匀、地下水位较低、6层以下的砖墙 承重建建筑（图2-12a）。,(2)扩展基础（柔性基础） 主要指钢筋混凝

16、土基 础，它以钢筋抵抗拉应力，不受材料刚性角限制， 因而大放脚矮、体积小、挖方少、埋置浅，但耗 用钢材、水泥和模板量大，且技术要求较高。因 而这种基础多用于土质较差、荷载较大、地下水 位较高等条件下的大中型建筑(图2 - 12b)。,2、按构造形式分类 (1)独立基础 当建筑物为柱承重且柱距较大时，宜采用独立基础，柱间墙体可支承在基础梁上。这种做法土方量较小，施工简便。但基础与基础之间无构件连接，个别基础如发生不均匀沉降，相互不能制约。因此，独立基础适合于地质均匀、荷载均匀和装配式框架结构建筑（图2 -13）。,墙承重的建筑，也可采用独立基础，可减少土方开挖和便于管道穿过（图2 -14）。,(2)条形（带形）基础 在连续的墙下或密集的柱下，宜采用条形基础。这种基础纵向整体性好，可减缓局部不均匀下沉，多用于砖混结构建筑，并多采用地方材料，用途极广。缺点是土方量大，施工场地开挖纵横沟槽，搬运不便（图2 -15）。,(3)井格基础 当地基条件较差，为了提高建筑物的整体性，防止柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵横两个方向扩展连接起来