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1、第第 2 2 章章 基础与地下室基础与地下室学习目标要求学习目标要求1.掌握基础的埋置深度、常见类型；2.掌握基础的基本构造；3.掌握地下室的组成；4.掌握地下室的防潮、防水构造。学习重点难点学习重点难点本章重点是：基础的埋深，基础和地基的关系，基础的类型，地下室的组成和分类；本章难点是：基础的构造和地下室的防潮、防水构造。2.1.2.1. 地基与基础的基本概念地基与基础的基本概念2.1.12.1.1 地基、基础及其与荷载的关系地基、基础及其与荷载的关系基础是建筑物的重要组成部分，是位于建筑物的地面以下的承重构件，它直接与土层相接触，承受建筑物的全部荷载，并将这些荷载连同自重传给地基。地基是指
2、支承建筑物荷载的那一部分土层（或岩层） 。通常情况下，地基在建筑物荷载作用下的应力和应变随着土层深度的增加而减小，在到达一定深度后就可以忽略不计。直接承受荷载的土层称为持力层，持力层以下的土层称为下卧层。地基分为天然地基和人工地基两大类，天然地基是指具有足够承载能力的天然土层，可直接在天然土层上建造基础。岩石、碎石、砂石、粘性土等，一般均可作为天然地基。人工地基是指天然土层的承载力较差或土层质地较好，但不能满足荷载的要求，为使地基具有足够承载能力，应对土层进行加固处理。这种经过人工加固的地基叫人工地基。人工地基的加固方法有压实法、换土法、桩基等多种方法。建筑物的全部荷载用N表示。地基在保持稳定
3、的条件下，每平方米所能承受的最大垂直压力称为地基的承载力（或地耐力） ，用R表示。由于地基的承载力一般小于建筑物地上部分的强度，所以基础底面需要宽出上部结构（底面宽为B） ，基础底面积用A表示。当三者的关系式：RN/A成立时，说明建筑物传给基础底面的平均压力不超过地基承载力，地基就能够保证建筑物的稳定和安全。在建筑设计中，当建筑物总荷载确定时，可通过增加基础底面积或提高地基的承载力来保证建筑物的稳定和安全，如图 2-2-1 所示。2.1.22.1.2 基础的埋置深度基础的埋置深度基础的埋置深度，指从室外设计地坪到基础底面的距离。室外地坪分为自然地坪和设计地坪。自然地坪指施工地段的现有地坪，而设
4、计地坪指按设计要求工程竣工后室外场地整平的地坪。图图 2-2-12-2-1 地基、基础与荷载的关系地基、基础与荷载的关系根据基础埋置深度的不同，基础可分为浅基础和深基础。一般情况下，基础埋置深度5m 时为浅基础，基础埋置深度5m 时为深基础。在确定基础埋深时应优先选择浅基础，它的特点是：构造简单，施工方便，造价低廉且不需要特殊施工设备。只有在表层土质极弱、总荷载较大或其他特殊情况下，才选用深基础。除此，基础埋置深度也不能过小，因为地基受到建筑荷载作用后可能将四周土挤走，使基础失稳，或地面受到雨水的冲刷、机械破坏而导致基础暴露，影响建筑的安全。基础的最小埋置深度不应小于 500mm，如图 2-2
5、-2 所示。图图 2-2-22-2-2 基础的埋置深度基础的埋置深度2.1.32.1.3 影响基础埋深的因素影响基础埋深的因素基础埋深的大小关系到地基是否可靠、施工难易及造价的高低。影响基础埋深的因素很多，其主要影响因素如下：2.1.3.1 建筑物的使用要求、基础形式及荷载当建筑物设置地下室、设备基础或地下设施时，基础埋深应满足其使用要求；高层建筑基础埋深随建筑高度增加适当增大，才能满足稳定性要求，一般来说高层建筑的基础埋深是地上建筑物总高度的1/101/14 左右；荷载大小和性质也影响基础埋深，一般荷载较大时应加大埋深；受向上拔力的基础，应有较大埋深以满足抗拔力的要求。2.1.3.2 工程地
6、质和水文地质条件基础应建造在坚实可靠的地基上，而不能设置在承载力低、压缩性高的软弱土层上。地基土通常由多层土组成。在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础应尽量浅埋，但通常不浅于 0.5m。如浅层土作持力层不能满足要求，可考虑深埋，但应与其他方案比较。地基软弱土层在 2m 内、下卧层为压缩性低的土时，一般应将基础埋在下卧层上；如软弱土层厚在 2m5m 间，低层轻型建筑应争取将基础埋于表层软弱土层内，可加宽基础，必要时也可用换土、压实等方法进行地基处理；如软弱土层大于 5m，低层轻型建筑应尽量浅埋于软弱土层内，必要时可加强上部结构或进行地基处理；如地基土由多层土组成且均属于软弱土层或上部荷载很大时
7、，常采用深基础方案，如桩基等。按地基条件选择埋深时，还经常要求从减少不均匀沉降的角度来考虑，当土层分布明显不均匀或各部分荷载差别很大时，同一建筑物可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量，如图 2-2-3 所示。图图 2-2-32-2-3 地质构造与基础埋深的关系地质构造与基础埋深的关系存在地下水时，在确定基础埋深时一般应考虑将基础埋于最高地下水位以上不下于 0.2m 处。当地下水位较高，基础不能埋置在地下水位以上时，宜将基础埋置在最低地下水位以上不少于 0.2m 的深度，且同时考虑施工时基坑的排水和坑壁的支护等因素。地下水位以下的基础，选材时应考虑地下水是否对基础有腐蚀性，如有，应采取防腐措施，如
8、图 2-2-4 所示。图图 2-2-42-2-4 地下水位对基础埋深的影响地下水位对基础埋深的影响2.1.3.3 土的冻结深度的影响地面以下的冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。土的冻结深度取决于当地的气候条件。冬季，土的冻胀会把基础抬起；春季气温回升，土层解冻，基础会下沉，使建筑物周期性地处于不稳定状态。由于土中各处冻结和融化并不均匀，建筑物会产生变形，如墙身开裂、门窗变形等情况。土壤冻胀现象及其严重程度与地基土的颗粒粗细、含水量、地下水位高低等因素有关。碎石、卵石、粗砂、中砂等土壤颗粒较粗，颗粒间孔隙较大，水的毛细作用不明显，冻而不胀或冻胀轻微，其埋深可不考虑冻胀的影响。粉砂、轻亚粘土等土
9、壤颗粒细，孔隙小，毛细作用显著，具有冻胀性，此类土壤称为冻胀土。冻胀土中含水量越大，冻胀就越严重，地下水位越高，冻胀就越强烈。因此，对于有冻胀性的地基土，基础应埋置在冰冻线以下 200mm 处，如图 2-2-5 所示。图图 2-2-52-2-5 冻胀深度对基础埋置的影响冻胀深度对基础埋置的影响2.1.3.4 相邻建筑物基础的影响当存在相邻建筑物时，一般新建建筑物基础的埋深不应大于原有建筑基础，以保证原有建筑的安全；当新建建筑物基础的埋深必须大于原有建筑基础的埋深时，为了不破坏原基础下的地基土，应与原基础保持一定的净距L，L的数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定。当上述要求不能满足
10、时，应采取分段施工、设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物的地基，如图 2-2-6 所示。图图 2-2-62-2-6 基础埋深与相邻基础的关系基础埋深与相邻基础的关系2.22.2 基础的类型及构造基础的类型及构造基础所用的材料一般有砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土、三合土、钢筋混凝土等，其中由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土、三合土等制成的墙下条形基础或柱下独立基础称为无筋扩展基础；由钢筋混凝土制成的基础称为扩展基础。2.2.12.2.1 无筋扩展基础和扩展基础无筋扩展基础和扩展基础2.2.1.1 无筋扩展基础当上部荷载较大，地基承载力较小时，基础底面b就会很大，挑
11、出部分b2很宽，相当于悬臂梁，对于由砖、毛石、灰土、混凝土等这类抗压强度高，而抗拉、抗剪、抗弯强度较低的材料所做的基础，在地基反力作用下底部会因受拉、受剪和受弯而破坏。为了保证基础不因受拉、受剪、受弯破坏，基础必须有足够的高度，即基础台阶的宽高比要受到一定的限制，基础高度应符合下式要求：H0（b-b0）/2tan。式中：b基础底面宽度；b0 基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度；H0 基础高度；b2 基础台阶宽度；tan基础台阶宽高比b2H0，其允许值可按表 2-2-1 选用。表表 2-2-12-2-1 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值无筋扩展基础台阶宽高比的允许值 基础材料基础材料质量要求质量要求台阶
12、宽高比的允许值台阶宽高比的允许值混凝土基础C15 混凝土Pk100100Pk200200Pk300毛石混凝土基础C15 混凝土11.0011.0011.25砖基础砖不低于 MU10、砂浆不低于 M511.0011.2511.50毛石基础砂浆不低于 M511.2511.50灰土基础体积比为 3：7 或 2：8 的灰土，其最小干密度：粉土 1.55t/m3粉质粘土 1.50t/m3粘土 1.45t/m311.2511.50三合土基础体积比 12：4-136（石灰：砂：骨料） ，每层约虚铺 220mm，夯至 150mm11.5012.00采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，其柱脚高度 h1不得小于 b1
13、（如图 2-2-7 所示） ，并不应小于 300mm 且不小于 20d（d 为柱中的纵向受力钢筋的最大直径） 。图图 2-2-72-2-7 无筋扩展基础构造示意无筋扩展基础构造示意d-柱中纵向钢筋直径当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时，可沿水平方向弯折，弯折后的水平锚固长度不应小于 10d，也不应大于 20d，无筋扩展基础适用于六层和六层以下民用建筑和墙承重的轻型厂房。1.砖基础 砌筑砖基础的普通粘土砖，其强度等级要求在 MU7.5 以上，砂浆强度等级一般不低于M5。砖基础采用逐级放大的台阶式，其台阶的宽高比应小于 11.5，一般采用每 2 皮砖挑出 1/4 砖或每2 皮砖挑出
14、 1/4 砖与每 1 皮砖挑出 1/4 砖相间的砌筑方法，砌筑前基槽底面要铺 20mm 砂垫层或灰土垫层。砖基础具有取材容易、价格低廉、施工方便等特点，由于砖的强度及耐久性较差，故砖基础常用于地基土质好、地下水位较低、5 层以下的砖混结构中，如图 2-2-8 所示。2.毛石基础 毛石基础是由石材和不小于 M5 砂浆砌筑而成。毛石是指开采未经雕凿成型的石块，形状不规则。由于石材抗压强度高，抗冻、抗水、抗腐蚀性能均较好，所以毛石基础可以用于地下水位较高、冻结深度较大的底层或多层民用建筑，但整体性欠佳，有震动的房屋很少采用。图 2-2-8 砖基础构造毛石基础的剖面形式多为阶梯形。基础顶面要比墙或柱每
15、边宽出 100mm，基础的宽度、每个台阶挑出的高度均不宜小于 400mm，每个台阶挑出的宽度不应大于 200mm，其台阶的宽高比应小于11.2511.50，当基础底面宽度小于 700mm 时，毛石基础可做成矩形截面，如图 2-2-9 所示。图图 2-2-92-2-9 毛石基础构造毛石基础构造3.灰土与三合土基础 灰土基础是由粉状的石灰与松散的粉土加适量水拌和而成，用于灰土基础的石灰与粉土的体积比为 37 或 46，灰土每层均需铺 220mm 厚，夯实后厚度为 150mm。由于灰土的抗冻、耐水性差，灰土基础适用于地下水位较低的低层建筑。三合土是指石灰、砂、骨料（碎石、碎砖或矿渣） ，按体积比 1
16、36 或 124 加水拌和而成。三合土基础的总厚度大于 300mm，宽度大于 600mm。三合土基础广泛用于南方地区，适用于四层以下的建筑。与灰土基础一样，应埋在地下水位以上，顶面应在冰冻线以下，如图 2-2-10 所示。4.混凝土基础 混凝土基础具有坚固、耐久、耐腐蚀、耐水等特点，与前几种基础相比，可用于地下水位较高和有冰冻的地方。由于混凝土可塑性强，基础断面形式可做成矩形、阶梯形和锥形。为了施工方便，当基础宽度小于 350mm 时多做成矩形；大于 350mm 时，多做成阶梯形；当基础底面宽度大于2000mm 时，还可做成锥形，锥形断面能节约混凝土，从而减轻基础自重。图图 2-2-102-2-10 灰土与三合土基础灰土与三合土基础混凝土基础的刚性角 为 45，阶梯形断面宽高比应小于 11 或 11
