第八章---基础与地下室-PPT课件.ppt

1房屋建筑学12地下室构造地下室构造 第三节第三节基础和地基基础和地基第一节第一节基础的类型与构造第二节第八章 基础与地下室 本章小结本章小结第八章 基础与地下室本章提要和学习目标本章提要和学习目标13本章提要 本章主要介绍地基和基础的基本概念及相互关系；基础埋置深度；影响基础埋置深度的因素；基础的类型与构造；地下室的类型及防潮、防水构造。学习目标 掌握基础、地基、基础埋置深度、大放脚等基本概念；了解基础的类型及其构造；了解影响基础埋置深度的因素；了解地下室、人防地下室、半地下室、全地下室的定义；熟悉地下室的防潮、防水的构造做法。本章提要和学习目标 14一、基础与地基的关系 基础：建筑物的最下端，埋入地下并直接作用在土壤层上的承重构件叫做基础。地基：基础下面的土壤层叫做地基。基础是建筑物重要的组成部分。地基不是建筑物的组成部分，它是承受建筑物荷载的土壤层。建筑物的全部荷载最终是由基础底面传给了地基。基础和地基共同保证着房屋的坚固、耐久和安全。地基土中，具有一定的地耐力、直接承受建筑荷载、并需进行力学计算的土层称为持力层。持力层下的土层称下卧层(图81)。第一节 基 础 和 地 基15二、地基的分类 地基可分为天然地基和人工地基两大类：天然地基是指天然土层具有足够的承载力，不需人工改善或加固便可直接承受建筑物荷载的地基。如：呈连续整体状的岩层或由岩石风化破碎成松软颗粒的土层可作为天然地基。人工地基经过人工处理加固后的地基叫人工地基。人工地基的处理措施通常有压实法、换土法和打桩法等三大类。第一节 基 础 和 地 基16 压实法：是通过用重锤夯实或压路机碾压，挤出软弱土层中土颗粒间的空气，使土中孔隙压缩，提高土的密实度，从而增加地基土承载力的方法。这种方法经济实用，适用于土层承载力与设计要求相差不大的情况。换土法：是将基础底面下一定范围的软弱土层部分的或全部的挖去，换以低压缩性材料，如灰土、矿石渣、粗砂、中砂等，再分层夯实。打桩法：是在软弱土层中置入桩身，把土壤挤密或把桩打到地下坚硬的土层上，来提高土层的承载力的方法。除以上三种主要方法外，人工地基还有许多其他的处理方法。如化学加固法、电硅化法、排水法、加筋法和热学加固法等等人工处理地基的方法。第一节 基 础 和 地 基17三、基础埋置深度及其影响因素 （一）基础的埋置深度 基础的埋置深度：从室外设计地面到基础底面的垂直距离称基础的埋置深度（图82）。埋深大于或等于4m的称为深基础；埋深小于4m的称为浅基础；直接做在地表面上的基础称为不埋基础。从施工和造价方面考虑，一般民用建筑，基础应优先选用浅基础。但基础的埋深最少不能小于500mm。否则，地基受到雨水冲刷、机械破坏而影响建筑安全。第一节 基 础 和 地 基18（二）影响基础的埋置深度的因素1、地基土质的影响 土质好，承载力高时，基础应尽量浅埋。基础底面应尽量埋在常年未经扰动且坚实平坦的土层或岩石（俗称“老土层”）上。而不应设置在耕植土、杂填土及淤泥质土层中。第一节 基 础 和 地 基192、地下水位的影响 建筑物的基础应尽量埋在地下水位以上。如果必须埋在地下水位以下时，应将基础底面埋置在最低地下水位200mm以下（图83），以免因水位变化，使基础遭受水浮力的影响。埋在地下水位以下的基础，应选择具有良好耐水性的材料，如石材、混凝土等。当地下水中含有腐蚀性物质时，基础应采取防腐措施。第一节 基 础 和 地 基1103、土的冻结深度的影响 一般地，基础应埋置在冰冻线以下约200mm的地方(图84)。冰冻线：地面以下，冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。冻结深度：从地面到冰冻线的距离即为土的冻结深度。土的冻结：是指土中的水分受冷，冻结成冰，使土体冻胀的现象。第一节 基 础 和 地 基1114、相邻建筑物基础埋深的影响 当新建房屋在原有建筑附近时，一般新建房屋的基础埋置深度应小于原有建筑基础埋置深度。当新建房屋基础埋深必须大于原有建筑的埋置深度时，应使两基础间留出一定的水平距离，一般为相邻基础底面高差的12倍（图85），以保证原有房屋的安全。如不能满足此条件时，可通过对新建房屋的基础进行处理来解决。第一节 基 础 和 地 基1125、连接不同埋深基础的影响 当一幢建筑物设计上要求基础的局部必须埋深时，深、浅基础的相交处应采用台阶式逐渐落深。为使基础开挖时不致松动台阶土，台阶的踏步高度应小于等于500mm，踏步的长度不应小于2倍的踏步高度。第一节 基 础 和 地 基1136、其他因素对基础埋深的影响 基础的埋深除与以上几种影响因素有关外，还须考虑新建建筑物的高度，是否有地下室、设备基础、地下管沟等因素。另外，当地面上有较多腐蚀液体作用时，基础埋置深度不宜小于1.5m，必要时，须对基础作防护处理。第一节 基 础 和 地 基114 按构造形式划分：有条形基础、独立基础、十字交叉基础、筏片基础、箱形基础、桩基础；按所采用材料和受力特点分：有刚性基础和柔性基础；按埋置深度分：有浅基础、深基础等等。基础的形式主要根据基础上部结构类型、体量高度、荷载大小、地质水文和地方材料等诸多因素而定。第二节 基础的类型与构造115一、条形基础 条形基础呈连续的带状，也称带形基础。一般用于墙下也可用于柱下（图86）。当建筑物上部结构采用墙承重时，承重墙下一般采用通长的条形基础(图86a)。当建筑物的承重构件为柱子时，若荷载大且地基软时，常用钢筋混凝土条形基础将柱下的基础连接起来，形成柱下条形基础(图86b)。条形基础一般是由砖、毛石、混凝土、毛石混凝土和钢筋混凝土等材料制成。第二节 基础的类型与构造116（一）砖基础 用粘土砖砌筑的基础叫砖基础。优点：取材容易、价格低、施工简单等。适合：地基土好、地下水位较低，五层以下的砖木结构或砖混结构。但其大量消耗耕地土，目前，我国有些地区已限制使用粘土砖。构造：砖基础一般采用台阶式，逐级向下放大，形成“大放脚”。为了满足基础刚性角的限制，其台阶的宽高比应不大于1:1.5。一般采用每两皮砖挑出1/4砖或两皮砖挑出1/4砖与一皮砖挑出1/4砖相间的砌筑方法（图87）。砌筑前基槽底面要铺不小于100厚砂垫层。砖的强度等级不低于Mu10，砂浆应为强度等级不应低于M5的水泥砂浆。第二节 基础的类型与构造117（二）灰土基础 条形砖石基础下，由石灰与粘土加水拌和夯实而成的灰土垫层，叫做灰土砖基础，又叫灰土基础。优点：随时间推移，强度会大大增强。但其抗冻、耐水性很差，故灰土基础深度宜在地下水位以上，且顶面应在冰冻线以下（图88）。构造：灰土基础的石灰与粘土的体积比一般为3:7或2:8。灰土每层200mm厚，夯实厚度约为150mm。第二节 基础的类型与构造118（三）毛石基础 毛石基础是由毛石和水泥砂浆砌筑而成。其外露的毛石略经加工，形状基本方整，粒径一般不小于300mm。中间填塞的馅石是未经加工的厚度不小于150mm的块石。优点：由于石材抗压强度高，水泥砂浆也是耐水材料，所以抗冻、抗水、抗腐蚀性能好。适用：可用于地下水位较高、冻结深度较深的低层或多层民用建筑中。不宜用于有振动的房屋。构造：毛石基础的剖面一般为阶梯形（图89），基础顶部宽度不宜小于500mm，且要比墙或柱每边宽出100mm。每个台阶的高度不宜小于400mm，每个台阶挑出的宽度不应大于200mm。当基础底面宽度小于700mm时，毛石基础应做成矩形截面。毛石基础顶面砌墙前应先铺一层水泥砂浆。第二节 基础的类型与构造119（四）三合土基础 如果将砖石条形基础下的灰土换成由石灰、砂、骨料（碎砖、碎石或矿渣）组成的三合土，则形成三合土基础。优点：施工简单、造价低廉。但强度较低，且基础深度也应在地下水位以上。构造：三合土的体积比一般为1:3:6或1:2:4，加适量水拌合夯实，每层夯实厚度为150mm，总厚度Ho300mm，宽度B600mm（图810）。第二节 基础的类型与构造120（五）混凝土基础 混凝土基础也叫素混凝土基础。优点：坚固、耐久、抗水。适用：可用于有地下水和冰冻作用的基础。构造：其断面形式有阶梯形、梯形（图811）等。梯形截面的独立基础也叫锥形基础。第二节 基础的类型与构造121（六）毛石混凝土基础 为了节约水泥，对于体积较大的混凝土基础工程，可以在浇筑混凝土时加入20%30%的毛石，这种基础叫毛石混凝土基础（图812）。第二节 基础的类型与构造122（七）钢筋混凝土基础 刚性基础：中小型建筑常采用以砖、石、混凝土、灰土、三合土等刚性材料做成的条形基础，又称刚性基础。当建筑物的荷载较大，地基承载力较小时，必须加宽基础底面的宽度。而刚性基础受刚性角的限制，势必会增加基础的高度。这样，既增加了挖土工作量，对工期和造价也很不利。如果在混凝土基础的底部配以钢筋，形成钢筋混凝土基础，利用钢筋来抵抗拉应力，可使基础底部能够承受较大弯矩。钢筋混凝土基础在受力时，是一整体，这样，基础的宽度就可不受刚性角的限制。钢筋混凝土基础也称为柔性基础。第二节 基础的类型与构造124 构造：钢筋混凝土柔性基础因其不受刚性角的限制，基础可做得很宽，也可尽量浅埋（图813）。这种基础相当于一个倒置的悬臂板，所以它的根部厚度较大，配筋较多，两边板厚较小（但不应小于200mm），钢筋也较少。钢筋的用量通过计算而定，但直径不宜小于8mm，间距不宜小于200mm。混凝土强度等级也不宜低于C20。当用等级较低的混凝土做垫层时，为使基础底面受力均匀，垫层厚度一般为100mm。为保护基础钢筋不受锈蚀，当有垫层时，保护层厚度不宜小于35mm，不设垫层时，保护层厚度不宜小于70mm（图814）。第二节 基础的类型与构造125二、独立基础 当建筑物承重体系为梁、柱组成的框架、排架或其他类似结构时，其柱下基础常采用的基本形式是独立基础。常见的断面形式有阶梯形、锥形等（图815 a.b）。当采用预制柱子嵌固在杯口内时，又称杯形基础（图815c）。杯形基础的杯底厚度应大于200mm，杯壁厚一般为150200mm,杯口深度必须大于等于柱子长边50mm，且500mm。为了便于柱子安装和浇筑细石混凝土，杯上口和柱边的距离一般为75mm，底部为50mm。施工时在杯底及杯壁四周均用比基础混凝土等级高一级的细石混凝土浇注（图816）。有时为满足局部工程条件变化的需要，须将个别杯基础底面降低，便形成高杯口基础，也称长颈基础（图815d）。第二节 基础的类型与构造126三、其他类型的基础 （一）井格基础 为了提高建筑物的整体性，防止柱间不均匀沉降，常将柱下基础做成十字交叉的井格基础（图817）。（二）筏片基础 当上部结构荷载较大，而地基承载力又特别低，采用柱下条形基础或十字交叉基础已不能适应地基变形需要时，常将墙或柱下基础连成一钢筋混凝土板，形成筏片基础。筏片基础有板式和梁板式两种（图818）。（三）箱形基础 当建筑物荷载很大，或浅层地质情况较差，基础需要埋深很大时，为了增加建筑物的整体刚度，有效抵抗地基的不均匀沉降，常采用由钢筋混凝土底板、顶板和若干钢筋混凝土纵横墙组成的空心箱体基础，即箱形基础（图819）。箱形基础具有整体空间刚度大，能有效调整底压力，且埋深大，稳定性和抗震性好的特点。且内部空间可用作地下室。因此，常用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑物。第二节 基础的类型与构造127（四）桩基础 当建筑物荷载较大，地基软弱土层厚度在5米以上，对软弱土层进行人工处理困难和不经济时，可采用桩基础。桩基础由桩身和承台组成（图820）。钢筋混凝土承台梁（或板）设在桩身的顶部，用以支承上部墙体或柱，使建筑物荷载均匀的传给桩基。在寒冷地区，承台梁下应铺设100200厚的粗砂或焦渣，以防止承台下的土壤受冻膨胀，引起承台梁的反拱破坏。第二节 基础的类型与构造128桩基础的类型：按材料不同，可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等；按桩的断面形状，可分为圆形、方形、环形、六角形及工字形桩等；按桩的入土方法可分为打入桩、振入桩、压入桩及灌入桩等；按桩的性能，又可分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩（图821a）是通过桩侧表面与周围土的摩擦力来承担荷载的。适用于软土层较厚，坚硬土层较深，荷载较小的情况。端承桩（图821b）是将建筑物的荷载通过桩端传给地基深处的坚硬土层。这种桩适合于坚硬土层较浅，荷载较大的情况。第二节 基础的类型与构造129 目前，较为多用的是钢筋混凝土桩，包括预制桩、灌注桩和爆扩桩。预制桩：是在混凝土构件厂或施工现场预制，待混凝土强度达到设计强度100%时。进行运输打桩。这种桩的截面尺寸、桩长规格较多，制作简便，质量容易保证。但造价较灌注桩高，施工时有较大的振动和噪音，在市区内施工应予以注意。灌注桩：是直接在地面上钻孔或打孔，然后放入钢筋笼，浇筑混凝土而成。与预制桩相比，灌注桩具有较大的优越性。首先，灌注桩的直径变化幅度大，可达到较高的承载力；其次，桩身长，深度可达到几十米；其三是施工工艺简单，节约钢材，造价低。但在施工时，要进行泥 浆处理，给施工带来麻烦。且地下水位高时，易出现颈缩现象。爆扩桩：是用机械或人工钻孔后，用炸药爆炸扩大孔底，再浇注混凝土而成。其优点是承载能力高（因有扩大端），施工速度快，劳动强度低，投资少。缺点是质量不宜保证，且施工扰民。第二节 基础的类型与构造130 地下室是建筑物设在首层以下的房间，一般由墙身、底板、顶板、门窗、楼梯和采光井等几部分组成（图822）。第三节 地下室构造131一、地下室的类型 地下室按使用功能分，有普通地下室和人防地下室；按顶板标高与室外地面的位置分，有半地下室和全地下室；按结构材料分，有砖墙地下室和混凝土墙地下室。第三节 地下室构造132（一）普通地下室 普通地下室是建筑空间向地下的延伸。一般为单层，有时根据需要也可达数层。（二）人防地下室 人防地下室是有人民防空要求的地下空间。可以预防现代战争中冲击波、早期核辐射、化学毒气及地面建筑倒塌等给人带来的危险。(三)半地下室 房间地面低于室外地坪高度为该房间净高的1/3-1/2的，叫做半地下室（图823）。（四）全地下室 当地下室顶板标高低于室外地面标高，或地下室地面低于室外地坪高度超过该房间净高的1/2时，称全地下室(图823)第三节 地下室构造133二、地下室的防潮防水构造（一）地下室的防潮 当地下水的常年设计水位和最高地下水位均低于地下室地坪标高时，地下室的墙体和底板只受地潮的影响，即只受下渗的地面水和上升的毛细管水等无压水的影响。这时只需对地下室的墙身和地坪做防潮处理。第三节 地下室构造134 对于墙体：当墙体为混凝土或钢筋混凝土结构时，由于其本身的憎水性，使其具有较强的防潮作用，可不必再做防潮层。当采用砖砌或石砌墙体时，首先，墙体必须用强度不低于M5的水泥砂浆砌筑，且灰缝饱满。其次，应对地下室外墙做水平和垂直方向的防潮处理。垂直防潮层的作法是：在墙外表面先抹20厚水泥砂浆找平层，再涂一道冷底子油和两道热沥青，也可用乳化沥青或合成树脂防水涂料。其高度应超出室外散水一皮。然后在外侧回填低渗透性土壤，如粘土、灰土等，并逐层夯实。土层宽度为500mm左右，以防地表水下渗，产生局部滞水，引起渗漏。水平防潮层有两道：一道是在外墙与地下室地坪交界处，以防止土层中潮气因毛细管作用从基础侵入地下室；另一道是外墙与首层地板层交界处，用以防止潮气沿地下室墙身和勒脚处侵入地下室或上部结构。第三节 地下室构造135 对于地下室地坪层，一般做法是在灰土或三合土垫层上浇注密实的混凝土。当最高地下水位距地下室地坪较近时，应加强地坪的防潮效果，一般是在地面面层与垫层间加设防水砂浆或油毡防潮层（图824）。第三节 地下室构造136 （二）地下室防水 当设计最高地下水位高于地下室地坪标高时，地下室外墙和地坪都浸泡在水中。这时必须考虑对地下室外墙及地坪做防水处理。防水的具体方案和构造措施，各地有很多不同的做法，其基本原理归纳起来，不外是堵、导和堵导结合三种办法,即隔水法、降排水法以及综合防水法三种。隔水法是利用各种材料的不透水性来隔绝地下室外围水及毛细管水的渗透。降排水法是用人工降低地下水位或排出地下水，直接消除地下水对地下室的作用的防水方法。综合防水法是指采用多种防水措施来提高防水可靠性的一种办法，一般地，当地下水量较大或地下室防水要求较高时才采用。隔水法是地下室防水采用最多的一种方法，又分材料防水和构件自防水两种。第三节 地下室构造137 1、材料防水 材料防水是在地下室外墙与底板表面敷设防水材料，借材料的高效防水特性阻止水的渗入。常用的材料有防水卷材、防水涂料和防水砂浆等。第三节 地下室构造138（1）卷材防水。卷材防水能够适应结构的微量变形和抵抗地下水中侵 蚀性介质的作用，是一种比较可靠的传统防水做法。卷材防水常用材料：高聚物改性沥青卷材和高分子卷材等。沥青卷材具有一定的抗拉强度和延伸性，价格较低，但属热操作，施工不便，且污染环境，易老化。目前，国内市场新型沥青防水卷材品种有200多种，形成了高、中、低档次系列，应根据不同功能、不同用处、不同耐久年限和不同施工方法加以选用。卷材防水层一般为多层做法。高分子卷材重量轻，应用范围广，抗拉强度高，延伸率大，对基层的变形适应性强，且是冷作业，施工操作简单，不污染环境。但目前价格偏高，且不宜用于地下含矿物油或有机溶液的地方，一般为单层做法。第三节 地下室构造139 卷材防水构造：按防水卷材铺贴的位置不同，可分为外包法和内包法。外包法是将防水层做在迎水一面，即地下室外墙的外表面。这种方法有利于保护墙体，但施工、维修不便。施工时，首先做地下室底板的防水，然后做垂直外墙身的防水层，最后，在防水层外侧砌120mm的保护墙，在保护墙与防水层之间缝隙中灌以水泥砂浆，以保证防水层均匀受压（图825a）。内包法是将防水层做在背水一面，即做在地下室外墙及地坪的内表面。这种做法施工方便，但墙体浸在水中，对建筑物不能起保护作用，日久会影响建筑物的耐久性，因此，一般用于修缮工程中（图825b），新建工程不宜采用。第三节 地下室构造140 2）涂料防水。涂料防水是指在施工现场将无定型液态冷涂料在常温下以刷涂、刮涂、滚涂等方法涂敷于地下室结构表面的一种防水做法。防水涂料包括有机防水涂料和无机防水涂料。在结构主体的迎水面，宜采用耐腐蚀性好的有机涂料，如：反应型、水乳型、聚合物水泥涂料并应做刚性保护层。在结构主体的背水面可选用无机防水涂料，如水泥基防水涂料、水泥基渗透结晶型涂料等。在潮湿基层宜选用与潮湿基面粘结力大的无机涂料或有机涂料，或采用先涂水泥基类无机涂料而后涂有机涂料的复合涂层。涂料的防水质量、耐老化性能均较油毡防水层好，故目前地下室防水工程应用广泛。第三节 地下室构造141 （3）水泥砂浆防水。水泥砂浆防水层可用于结构主体的迎水面或背水面。水泥砂浆防水层的材料有：普通水泥砂浆、聚合物水泥防水砂浆、掺外加剂或掺合料防水砂浆等。施工方法有多层涂抹或喷射等方法。采用水泥砂浆防水层，施工简便、经济，便于检修。但防水砂浆的抗渗性能较弱，对结构变形敏感度大，结构基层略有变形既开裂、从而失去防水功能。因此，水泥砂浆防水层一般与其它防水层配合使用。第三节 地下室构造142 2、构件自防水 构件自防水是用防水混凝土作为地下室外墙和底板，即通过采用调整混凝土的配合比或在混凝土中加入一定量的外加剂等手段，改善混凝土自身的密实性，从而达到防水的目的。调整混凝土配合比主要是采用不同粒径的骨料进行配料，同时提高混凝土中水泥砂浆的含量，使砂浆充满于骨料之间，从而堵塞因骨料间直接接触而出现的渗水通道，达到防水目的。掺外加剂是在混凝土中掺入加气剂或密实剂以提高其抗渗透性能和密实性，使混凝土具有良好的防水性能。防水混凝土墙和底板不能过薄，一般不应小于250mm，迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm，并应涂刷冷底子油和热沥青。防水混凝土结构底板的混凝土垫层，强度等级不应小于C10，厚度不应小于100mm，在软弱土中不应小于150mm（图826）。第三节 地下室构造143 基础是建筑物最下端与土层直接接触的承重构件。地基是支承基础的土壤层。基础是建筑物的组成部分，而地基不属于建筑物的组成部分。地基可分为天然地基和人工地基。基础按构造形式可分为：条形基础、独立基础、筏片基础、箱形基础；按基础所采用材料和受力特点可分为：刚性基础和非刚性基础；按基础的埋置深度可分为：浅埋基础和深埋基础。室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度。影响基础埋深的因素有：地基土层构造、地下水位、土的冻结深度、相邻建筑基础埋深、连接不同埋深基础等。地下室是建筑物设在首层以下的房间。当地下水的常年设计水位和最高地下水位均低于地下室地坪标高，且地基及回填土范围内无上层滞水时，地下室的墙体和底板只需做防潮处理。当设计最高地下水位高于地下室地坪标高时，地下室的外墙和地坪都浸泡在水中，这时必须考虑对地下室的外墙、地坪采取垂直和水平防水处理。地下室防水方案的基本原理归纳起来有三种，即隔水法、降排水法及综合防水法。隔水法是目前采用较多的防水做法，又分材料防水和构件自防水两种。材料防水是在地下室外墙与底板表面敷设防水材料，借材料的高效防水特性阻止水的渗入。常用材料有卷材、涂料和防水砂浆等。按防水卷材铺设位置的不同，卷材防水可分为外包法和内包法。构件自防水是用防水混凝土作为地下室外墙和底板以达到防水目的。防水混凝土多采用集料级配混凝土和外加剂混凝土两种。本章小结1441