第8章 建筑构造 基础.doc

第八章 基础教学目的与要求在学习过程中，着重了解和掌握以下各点：地基、基础和建筑物三者之间的关系；影响基础埋深的因素；刚性和柔性基础的分类与构造；地下室的组成及构造中的防潮、防水的做法。重点与难点重点：基础的埋深因素与构造、地下室的防潮、防水做法难点：地基的处理和基础形式的选择第一节 地基与基础的基本概念基础是墙和柱子下面的放大部分，它直接与土层相接触，承受建筑物的全部荷载，并将这些荷载连同本身的重量一起传给地基。 地基是基础下面的土层，不是房屋建筑的组成部分。地基承受建筑物的全部荷载，其中，具有一定的地耐力，直接支承基础，持有一定承载能力的土层称为持力层；持力层以下的土层称为下卧层。地基土层在荷载作用下产生的变形，随着土层深度的增加而减少，到了一定深度则可忽略不计。如图8-1所示。基础是房屋的重要组成部分，而地基与基础又密切相关，若地基基础一旦出现问题，就难以补救，从工程造价上看，一般4、5层的民用建筑，其基础工程的造价约占总造价的10%20%。一、天然地基与人工地基 地基可分为天然地基和人工地基。（一）天然地基 地基本身具有足够的承载力，不需要经过人工改良和加固，就可直接承受建筑物的全部荷载并满足变形要求，称之为天然地基。天然地基的土层分布和承载力大小由勘测部门实测提供。作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。1岩石岩石为颗粒间牢固联结，呈整体或具有肌理裂痕的岩体。岩石根据其坚固性可分为硬质岩石和软质岩石；根据其风化程度可分为微风话岩石，中等风化岩石和强风化岩石等。岩石承载力的标准值在200400kPa之间。2碎石土碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。碎石土的承载力的标准值在2001000kPa之间。3砂土砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。砂土的承载力的标准值在140500kPa之间。4粉土粉土为塑性指数小于或等于10的土，其性质介于砂土与黏性土之间。粉土的承载力标准值为105410kPa。黏性土黏性土为塑性指数大于10的土。黏性土的承载力标准值为105475kPa。6人工填土人工填土根据其组成和成因可分为素填土、杂填土、冲填土。素填土为碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土；杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土；冲填土为水力冲填泥沙形成的填土。人工填土的承载力标准值为65160kPa。（二）人工地基如果天然土层的承载力相对较弱，必须对其进行人工加固以提高其承载力并满足变形的要求，称之为人工地基。常用的人工加固地基的方法有压实法、换土法和桩基。1压实法用各种机器对土层进行夯打、碾压、振动来压实松散土的方法为压实法。在开挖基坑后，为改善土层表面的松软状况、保证地基的质量，往往采用木夯、石硪、蛙式打夯机进行夯打、压实。若需要提高地基的承载能力，则应用重锤夯实机、压路机进行夯实、碾压，或用振动压实机压实。2换土法当基础下土层比较软弱，或地基有部分较弱的土层，如淤泥、淤泥质土、填土等，不能满足上部荷载对地基的要求时，可将较弱土层全部或部分挖去，换成其他较坚硬的材料，这种方法叫换土法。换土法所用材料一般是选用压缩性低的无侵蚀性材料，如砂、碎石、矿渣、石屑等松散材料。3桩基当建筑物荷载很大，地基土层很弱，地基承载力不能满足要求时，可以采用桩基，使基础上的荷载经过桩传给地基土层，这也是一种加固地基的方法。二、基础的埋置深度由室外设计地面到基础底面的距离称为基础的埋置深度，简称基础埋深（图8-2）。基础的埋置深度小于等于5m者为浅基础，大于5m者为深基础。基础的埋置深度一般不应小于500mm。影响基础埋置深度的因素很多，主要应考虑下列几个条件。1与地基的关系基础的埋置深度与地基构造有密切关系，房屋要建造在坚实可靠的地基上，不能设置在承载能力低，压缩性高的软弱土层上。在选择埋置深度时，应根据建筑物的大小、特点、刚度与地基的特性区别对待。在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋。当表面软弱土层很厚，可采用人工地基或深基础。 2地下水位的影响地下水位对某些土层的承载能力有很大影响，一般情况下，基础应位于地下水位之上，以减少特殊的防水、排水措施。当地下水位很高，基础必须埋在地下水位以下时，则基础底面应伸人最低地下水位之下至少200mm，不应使基础底面积处于地下水位变化的范围之内，以减少地下水浮力的影响（图8-3）。3冻结深度与基础埋深的关系冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。冬季，土的冻胀会把基础抬起；春季，气温回升土层融陷，基础会下沉，使建筑物处于不稳定状态。表现为墙身开裂、门窗变形等。因此，基础应埋在冻土线以下200处（图8-4）。对于冰冻线浅于500mm的南方地区或地基土为非冻胀土时，可不考虑土的冻胀和融陷对基础埋深的影响。 4、其他因素对基础埋深的影响基础的埋置深度除考虑地基构造、地下水位、冻结深度等因素外，还应考虑相邻基础的深度，拟建建筑物是否有地下室、设备基础等因素的影响。三、基础的类型（一）按基础的形式分类 基础的类型按其形式不同可以分为条形基础、独立式基础和联合基础。1条形基础基础是连续的带形，也称带形基础。有墙下条形基础和柱下条形基础。墙下条形基础：一般用于多层混合结构的承重墙下，低层或小型建筑常用砖、混凝土等刚性条形基础。如上部为钢筋混凝土墙，或地基较差，荷载较大时，可采用钢筋混凝土条形基础(图8-6)。柱下条形基础：因为上部结构为框架结构或排架结构，荷载较大或荷载分布不均匀，地基承载力偏低，为增加基底面积或增强整体刚度，以减少不均匀沉降，可将柱下基础沿一个方向连续设置成条形基础。2独立式基础 独立式基础呈独立的块状，形式有台阶形，锥形、杯形等(图8-7)。独立式基础主要用于柱下，将柱下扩大形成独立基础。当建筑物上部为墙承重结构，并且基础要求埋深较大时，为了节约基础材料，减少土方工程量，加快施工进度，亦可采用对立式基础。为了支撑上部墙体，在独立基础上面设置基础梁或拱等连续构件来支承墙体。3联合基础联合基础类型较多，常见的有柱下条形基础、柱下十字交叉基础、片筏基础和箱形基础。当柱子的独立基础置于较弱地基上时，基础底面积可能很大，彼此相距很近甚至碰到一起，这时应把基础连起来，形成柱下条形基础、柱下十字交叉基础。（图8-8）如果地基特别弱而上部结构荷载又很大，即使做成联合条形基础，地基的承载力仍不能满足设计要求时，可将整个建筑物的下部做成整块钢筋混凝土梁或板，形成片筏式基础。片筏基础根据使用的条件和断面形式，有板式和梁板式两种(图8-9)。片筏基础整体性好，具有提高地基承载力和调整地基不均匀沉降的能力，广泛用于多层高层住宅、办公楼等民用建筑中。当建筑设有地下室、且基础埋深较大时，可将地下室做成整浇的钢筋混凝土箱型基础，它能承受很大的弯矩，可用于特大荷载的建筑，见图8-10。（二）按基础的材料和基础的传力情况分类 按基础材料不同可分为砖基础、石基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、钢筋混凝土基础等。按基础传力情况不同可分为刚性基础和柔性基础两种。采用砖、毛石、混凝土、灰土等抗压强度好而抗弯、抗剪等强度很低的材料做基础时，基础底宽应根据材料的刚性角来决定。刚性角是基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角，如图8-11。凡受刚性角限制的基础就是刚性基础。 刚性基础常用于地基承载力较好，压缩性较小的中小型民用建筑。刚性基础因受刚性角限制，当建筑物荷载较大，或地基承载能力较差时，如按刚性角逐步放宽，则需要很大的埋置深度，这在土方工程量及材料使用上都很不经济。在这种情况下宜采用钢筋混凝土基础，以承受较大的弯矩，基础就可以不受刚性角的限制。用钢筋混凝土建造的基础，不仅能承受压应力，还能承受较大的拉应力，不受材料的刚性角限制，故叫作柔性基础（图8-12）。第二节 常用刚性基础构造一、砖基础砖基础取材容易、价格较低、施工方便，是常用的类型之一。但由于强度、耐久性、抗冻性较差，多用于干燥而温暖地区的中小型建筑的基础。在建筑物防潮层以下部分，砖的等级不得低于MU10；非承重空心砖、硅酸盐砖和硅酸盐砌块不得用于基础材料。由于刚性角限制，并考虑砌筑方便，常采用每隔二皮砖厚收进1/4砖的断面形式，在基础底宽较大时，也可采取二皮一级与一皮一级的断面形式，但其最底下一级必需用二皮砖厚（图8-13）。砖基础的逐步放阶形式称为大放脚，在大放脚下需设垫层。垫层尺度是根据上部结构荷载和地基承载力的大小及材料来决定的。二、石基础石基础有毛石基础和料石基础两种。毛石基础是由未加工的块石用水泥砂浆砌筑而成，截面多为台阶形，当基础地面宽小于700mm时也可做成矩形。适用于地下水位高、冰冻线较深的低层和多层民用建筑。 料石基础是经过加工具有一定规格的石材，用M2.5砂浆或M5砂浆砌筑而成的基础。料石基础要求上下面平整，石缝错开，灰浆饱满。石基础的耐久性、抗冻性很高，但毛石基础毛石间粘结依靠砂浆，结合力较差，因而砌体强度不高，但料石的基础强度就高得多。三、混凝土和毛石混凝土基础混凝土基础是用水泥、砂、石子加水拌合浇注而成，常用混凝土强度等级为C7.5C15。他的剖面形式和有关尺寸，除满足刚性角外，不受材料规格限制，按结构计算确定，其基本形式有矩形、阶梯形、梯形等。混凝土的强度、耐久性、防水性都较好，是理想的基础材料。在混凝土基础体积过大时可在混凝土中加入适当毛石，即是毛石混凝土基础。但填入石块总体积不得大于基础总体积的30%。第三节地下室的防潮和防水构造 地下室由于经常受到下渗地表水、土壤中的潮气和地下水的侵蚀。因此，防潮、防水问题便成了地下室设计中所要解决的一个重要问题。 当最高地下水位低于地下室地坪且无滞水可能时，地下水不会直接浸入地下室。地下室外墙和底板只受到土层中潮气的影响，这时，一般只做防潮处理。当最高地下水位高于地下室地坪时，地下水不仅可以浸入地下室，而且地下室外墙和底板还分别受到地下水的侧压力和浮力。水压力大小与地下水高出地下室地坪高度有关，高差愈大，压力愈大。这时，对地下室必须采取防水处理。一、地下室防潮构造地下室的防潮是在地下室外墙外面设置防潮层。具体做法是：在外墙外侧先抹20mm厚1:2.5水泥砂浆（高出散水300mm以上），然后涂冷底子油一道和热沥青两道（至散水底），最后在其外侧回填隔水层。北方常用2:8灰土，南方常用炉渣，其宽度不少于500mm，见图8-14。地下室顶板和底板中间位置应设置水平防潮层，使整个地下室防潮层连成整体，以达到防潮目的。 二、地下室防水构造 常用的地下室防水措施有以下三种：沥青卷材防水 、防水混凝土防水和弹性材料防水。 （一）沥青卷材防水构造卷材防水是以沥青胶为胶结材料的一层或多层防水层。根据卷材与墙体的关系，可分为内防水和外防水。卷材铺贴在地下室外墙外表面（即迎水面）的做法称为外防水（又称外包防水）。此外，还有将防水卷材铺贴在地下室外墙内表面（即背水面）的内防水做法，见图8-15（又称内包防水）。这种防水方案对防水不太有利，但施工简便，易于维修，多用于修缮工程。地下室水平防水层的做法，先是在垫层上作水泥砂浆找平层，找平层上涂冷底子油，底面防水层就铺贴在找平层上。最后做好基坑回填隔水层（粘土或灰土）和滤水层（砂），并分层夯实，见图8-16。（二）防水混凝土防水（图8-17）混凝土防水结构是由防水混凝土依靠其材料本身的憎水性和密实性来达到防水目的。分为普通混凝土和掺外加剂防水混凝土两类。（三）弹性材料防水我国目前采用的弹性防水材料有： 三元乙丙橡胶卷材 聚氨酯涂膜防水材料 地下室防水作为隐蔽工程，应先验收，后回填，并加强施工现场的管理，以保证防水层的质量，避免后期补救工作给使用带来的不便。