房屋建筑学——学习情境4

1、学习情境四：基础与地下学习情境四：基础与地下室室 【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。知识知识4.1.1

2、地基与基础的概念地基与基础的概念 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部分。用砖、混凝土、灰土等材料

3、制作的基础均应作大放脚。 知识知识4.1.2基础的类型与构基础的类型与构造造 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梁、柱构成的框架、排架或其他类似结构时，下部

4、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

5、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 知识知识4.1.3基础的埋置深度基础的埋置深度 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

6、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

7、。具体作法是应该满足下列条件：知识知识4.2.1无筋扩展基础无筋扩展基础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，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-

8、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

9、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,1：15=x：300，x为200mm），所余尺寸用砖大放脚来过渡。500-180-200120mm,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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、。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。知识知识4.2.2扩展基础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

15、，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）。知识知识4.2.3基础管沟构造基础管沟构造 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

16、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，一般由两道管沟墙支承上部的沟盖板。在室外时，还应特别注意是否过车，在有汽车通过时，应选择强度较高的沟盖板，如图4-19(b)所示。任务任务4.3理解地下室防潮、理解地下室防潮、防水构造防水构造 地下室的外墙与地层在建筑物使用过程中受到地下潮气，甚至地下水的侵蚀。由于水的作用，轻则使室内潮湿，地面、墙面霉变、脱落，影响人体

17、健康、室内观感和结构耐久性，重则地下室进水，不能使用。因此，防潮、防水是地下室设计的主要内容之一。设计前应掌握工程所在地的地下水高低，确定工程的设计最高地下水位，同时结合地质、地形、地下室结构、防水材料供应以及当地的施工条件采取相应的防潮、防水措施。任务任务4.3理解地下室防潮、理解地下室防潮、防水构造防水构造 地下室的防潮、防水作法取决于地下室地坪与地下水位的相对位置关系。 当设计最高地下水位低于地下室底板标高300500mm，且地基范围内的土壤及回填土无形成上层滞水可能时，地下水不会直接浸人室内，外墙和地层仅受到土壤中潮气的影响（如毛细水和地表水下渗而造成的无压水），只需采用防潮作法。当设

18、计最高地下水位高于地下室底板标高或有上层滞水可能时，应采用防水作法。知识知识4.3.1地下室的防潮地下室的防潮 防潮的具体作法是：砌体必须用水泥砂浆砌筑，墙外侧在做好水泥砂浆抹面后，涂冷底子油及乳化沥青两道，然后回填低渗透性的土壤，如粘土、灰土等。此外，在墙身与地下室地坪及室内外地坪之间设墙身水平防潮层，以防止土中潮气和地面雨水因毛细管作用沿墙体上升而影响结构，见图4-20 。知识知识4.3.2地下室的防水地下室的防水 当设计最高地下水位高于地下室底板标高，或有地下滞水的可能时，应采用防水作法。因为地下水对地下室底板和墙均产生水压力，如图4-21所示。1.地下室防水等级、适用范围与设防要求 地

19、下室防水工程分为4个等级，详见表4-2所述（摘自地下工程防水技术规范GB 50108-2001）。地下工程的防水等级应符合地下工程防水等级标准。2.防水材料防水作法的材料选用，通常有以下4种。1）防水混凝土 (1)有普通防水混凝土和掺外加剂（如加气剂、减水剂、三乙醇胺、氯化铁防水剂，明矾石膨胀剂和U型混凝土膨胀剂等）防水混凝土两类，属刚性防水。(2)普通防水混凝土和掺防水剂混凝土有较好的防渗性能，但不能抗裂，因此在一定条件下能达到防水目的，为防止混凝土可能出现裂渗，必要时，还应附加外包柔性防水层。(3)掺膨胀剂的收缩补偿混凝土，不仅提高了防渗性能，而且有良好的抗裂性能，防水效果更好。(4)掺U

20、EA的防水混凝土，适用于各种地下防水工程，具有结构自防水，作法简单，防水可靠，施工方便，经济耐久等优点，还能适应任何形状复杂（如有桩基或有外伸地梁等）的工程，形成严密的整体防水结构，是其他外包式防水作法所无法达到的。(5)在遭受剧烈震动、冲击和侵蚀性环境中（混凝土耐蚀系数小于0. 8 )应用时，应附加柔性防水层或附加防蚀性好的保护层。(6)采用防水混凝土，对结构强度、厚度、抗渗标号、配筋、保护层厚度、垫层、变形缝、施工缝等都有一定要求，应遵照有关专门技术规定，并同结构专业共同商定。2)防水卷材(1)有改性沥青卷材和高分子卷材（三元乙丙橡胶卷材、三元乙丙丁基橡胶卷材、氯化乙烯橡胶共混卷材、再生胶

21、丁苯胶卷材、SBS卷材、APP卷材等）。(2)属柔性防水，适用于结构有微量变形的工程。(3)适用于抗一般地下水化学侵蚀，不宜用于地下水含矿物油或有机溶液处。(4)卷材防水层一般做在围护结构外侧（迎水面），并应连续铺贴形成整体。铺贴卷材的胶结材料应与选用卷材相适应。防水层的外侧应做保护层（一般砌砖墙或作聚苯板保护）。(5)新型沥青防水卷材品种很多，已形成低、中、高的档次系列，由各种不同的胎基、涂盖面料、覆面材料（用于屋面时）组成，应根据不同功能、不同用途、不同耐用年限、不同施工方法选用。3）涂料防水（1)种类有水乳型（普通乳化沥青、再生胶沥青、水性石棉厚质沥青、阴离子合成胶乳化沥青、阳离子氯丁胶

22、乳化沥青）、溶剂型（再生胶沥青）和反应型（聚氨醋涂膜）涂料。(2)能防止地下无压水（渗流水，毛细水等）及镇1. 5m水头的静压水的浸入。(3)适用于新建砖石或钢筋混凝土结构的迎水面（应用水泥砂浆找平或嵌平）作专用防水层，或新建防水棍凝土结构在迎水面作附加防水层，以加强防水、防腐能力；或已建防水或防潮建筑外围结构的内侧作补漏措施。(4)不适用或慎用于含有油脂、汽油或其他能溶解涂料的地下环境。(5)涂料和基层须有良好粘结力，涂料层外侧应做保护层（砂浆或砖墙）。4)水泥砂浆防水 (1)常用作法有多层普通水泥砂浆防水层和掺外加剂水泥砂浆防水层两种，属刚性防水。 (2)适用于主体结构刚度较大，建筑物变形小及面积较小（不超过300m）的工程。 (3)不适用于有侵蚀性、有剧烈震动的工程。 (4)