房屋建筑工程地基、基础与荷载的关系

第八章基基础第一节地地基、基础础与荷载的的关系基础建筑物垂直承重构件延伸至地基的部分●—地基支承整个建筑物的那部分天然土●—一、基础与与地基的概概念在建筑工程程中，建筑筑物与土层层直接接触触的部分称称为基础，支支承建建筑物重量量的土层叫叫地基。基础是建筑筑物的组成成部分，它它承受着建建筑物的全全部荷载，，并将其传传给地基。。而地基则不不是建筑物物的组成部部分，它只只是承受建建筑物荷载载的土壤层层。其中，具有有一定的地地耐力，直直接支承基基础，持有有一定承载载能力的土土层称为持力层；持力层以以下的土层层称为下卧层。地基土层在在荷载作用用下产生的的变形，随随着土层深深度的增加加而减少，，到了一定定深度则可可忽略不计计（如图））。二、地地基状况对对建筑物的的影响（二）、持持力层和地地耐力(地基承载力力)●持力层—直接放置基基础底面的的土层.持力层的位位置决定基基础的埋深深.●地耐力—持力层每平平方米能承承受的最大大压力.地耐力的大大小影响基基础的选材材及形式.（一）、土土层的分布布和特性●土层的构成成—固体颗粒、、空气、水水.其物质特性性及配比决决定土层的的物理性质质.●土层的物理性性质影响建筑筑物的沉降及及变形情况.●土层的自然分分布情况影响响建筑的沉降降是否均匀.地耐力也称为为──地基承载力。。当基础对地基基的压力超过过地基承载力力时地基将出出现不允许的的沉降变形，，或者地基滑滑动，失去稳稳定，为了房房屋的稳定和和安全，必须须保证基础底底面积的平均均压力不超过过地基承载力力。房屋的全部荷荷载是通过基基础底面积传传给地基的，，当荷载一定定时，加大基基础底面积可可以减少单位位面积地基上上所受到的压压力。比如，以ｆ表表示地基承载载力，Ｎ代表表房屋的总荷荷载，Ａ代表表基础底面积积，则可列出出如下关系式式：Ｎ/Ａ＜ｆ即:Ａ＞Ｎ/ｆＡ＞Ｎ/ｆｆ表示地基承承载力，Ｎ代代表房屋的总总荷载，ＡＡ代表基基础底面积从上式可以看看出，当地基基承载力不变变时，房屋总总荷载愈大，，基础底面积积也随着增加加。或者说，当房房屋的总荷载载不变时，地地基承载力愈愈小基底面积积也随着增大大。在房屋设计中中，要根据总总荷载和建造造地点的地基基承载力确定定基础底面积积。三、对地基和和基础的要求求Ａ、地基应具有良良好的稳定性性地基在荷载作作用下沉降均均匀，才保证证房屋的沉降降均匀。如果地基土质质分布不均匀匀，处理不好好就会产生不不均匀沉降，，此极易产生生墙身开裂、、房屋倾斜、、甚至破坏的的情况。Ｂ、基础应有足够够的强度基础具有足够够的强度，才才能稳定地把把荷载传给基基础。如何基基础在承受荷荷载后受到破破坏，必然会会使房屋出现现裂缝，甚至至坍塌。所以房屋基础础所用材料应应符合基础强强度要求。Ｃ、基础应满足耐耐久性的要求求基础所用材料料和构造的选选择应与上部部建筑等级适适应，符合耐耐久性要求。。基础是建筑物物的主要承重重构件，处在在建筑物地面面以下，属于于隐蔽工程。。如果基础先于于上部结构破破坏，检查和和加固都十分分困难，将严严重影响房屋屋寿命。Ｄ、基础工程应注注意经济效果果基础工程造价价,按结构类型不不同约占房屋屋总造价的１１０－３５％％,甚至更高;所以应尽量选选择土质优良良的地段建造造房屋，以降降低基础工程程的造价。当当地段不能选选择时，应采采用恰当的基基础形式及构构造方案，尽尽量节省工程程费用。除了上述措施施之外，就近近采用地方材材料，减少运运输费用，同同样可以减少少基础工程的的开支，从而而降低整个房房屋的造价。。四、地基的分分类地基分为天然地基和人工地基两大类。天然地基指天然土层具具有足够的地地基承载力，，不需要经人人工改良或加加固可以直接接在上面建造造房屋的地基基。岩石、碎石、、粉土、和粘粘性土等，一一般均可作为为天然地基。。人工地基指土层的承载载力差（如淤淤泥、人工填填土等），直直接在上面建建造房屋时，，缺乏足够的的坚固性和稳稳定性，必须须对土层进行行人工加固后后，才能在上上面建造房屋屋的地基。五、加固地基的方方法P164加固地基有多多种方法，如如压实法、换土法、挤密法、排水固结法、、化学加固法法、加筋法等。其中常用压实实法、换土法法和挤密法。。压实法----机械法压实、、夯实。例如，用１１．５ｔ以上上的重锤夯打打土层，加固固地基。(地基土是由土土的颗粒、空空隙中的空气气和水三部分分组成的。受受力后空气将将被挤出，地地基被压缩。。对承载土，，可以采用预预先人工压缩缩的方法，排排除土中空气气，提高土的的密实程度，，以提高地基基承载力。这这种方法就是是压实法。)换土法----将较弱的土层层挖去,换成较坚硬的的材料,称为换土法或换土垫层法法。换土常用用材料为灰土土、粗砂或中中砂。挤密法----是采用砂桩、、碎石桩、灰灰土桩和水泥泥桩等把土挤挤实，由桩与与桩间土一起起组成复合地地基，从而提提高地基承载载力减少沉降降量。排水法—加载排水使土土质紧密第二节影影响基础埋深深的因素一、基础埋置置深度(基础的埋深)基础的埋深-----由室外设计地地面到基础底底面的距离，，称为基础的的埋置深度。。基础埋深不超超过５ｍ的称称为浅基础，，大于５ｍ的的属于深基础础。在一般情况下下，基础的埋埋深应不小于于５００ｍｍｍ。在确定基础埋埋深时，应优优先选择浅基基础。它的优优点是不需要要特殊施工设设备，施工技技术也较简单单。基础埋深愈小小，工程造价价愈低。但当基础埋深深过小时，地地基受到压力力后有可能把把四周的土挤挤走，使基础础失去稳定。。基础埋得过过浅，还易受受各种侵蚀和和影响，从而而造成基础破破坏。二、影响基础础埋深的因素素P1661、建筑物上部荷荷载的大小和和性质：2、工程地质条件件：3、水文地质条件件：4、冻结深度：5、其他因素：二、影响基础础埋深的因素素1、建筑物上部荷荷载的大小和和性质：多层建筑一般般根据地下水水位及冻土深深度等来确定定埋深尺寸。。一般高层建筑筑的基础埋置置深度为地面面以上建筑物物总高度的1/10--1/15。2、工程地质条件件：地基土层构造造及土质的好好坏基础底面应尽尽量选在常年年未经扰动而而且坚实平坦坦的土层或岩岩石上，俗称称“老土层””。3、水文地质条条件--地下水位的影影响P166●地下水位—常年地下水位位、丰水期水水位、枯水期期水位。地下水可能对对基础产生浮浮力或腐蚀.地下水可能对对地基土承载载力产生影响响.确定地下水的的常年水位和和最高水位，，以便选择基基础的埋深。。一般宜将基础础落在常年地地下水位和设设计最高地下下水位之上，，这样可避免免地下水的变变化影响地基基承载力，还还可防止地下下水对基础施施工带来的麻麻烦。当地下水位较较高，基础不不能埋在设计计最高水位之之上时，宜将将基础埋在设设计最低地下下水位以下200mm。4、冻土深度：：冻土线(冰冻线)的影响●冻土线—寒冷地区地表表冰冻深度的的临界线。应根据当地的的气候条件了了解土层的冻冻结深度，一一般将基础的的垫层部分做做在土层冻结结深度以下。。否则，冬天天土层的冻胀胀力会把房屋屋拱起，产生生变形；天气气转暖，冻土土解冻时又会会产生陷落。。冻胀融陷可能能造成基础破破坏。建筑物基础埋埋深宜在冻土土线以下200mm。5、其他因素1)相邻建筑物基基础的影响：新建建筑物的的基础埋深不不宜深于相邻邻的原有建筑筑物的基础；；当新建基础深深于原有基础础时，则要采采取一定的措措施加以处理理，以保证原原有建筑的安安全和正常使使用。2)建筑物有无地地下室、设备备基础等。二、影响基础础埋深的因素素P1661、建筑物上部荷荷载的大小和和性质：2、工程地质条件件：地基土层构造造及土质的好好坏3、水文地质条件件：地下水位的高高低4、冻结深度：土的冰冻深度度5、其他因素：相邻建筑物基基础的影响、、建筑物有无地地下室、设备备基础等。第三节基基础的的分类与构造造一、按基础的的材料和传力力情况分类(一)、按基础的传传力情况分为为:刚性基础和柔柔性基础.●刚性基础—用刚性材料制制作的基础刚性材料-----一般指抗压强强度高，而抗抗拉、抗剪强强度较低的材材料。常用的有砖砖、灰土土、混凝土、、三合土、毛毛石等。基础底面的扩扩大受材料刚刚性角的影响响见图8-11P169刚性基础多用用于地基承载载力高的地基基上建造的低低层和多层房房屋。

刚性性基础台阶宽宽高比的允许许值见P169表8－１。刚性角------通常按刚性材材料的受力状状况，基础在在传力时只能能在材料的允允许范围内控控制，这个控控制范围的夹夹角称为刚性性角，用α表示。●砖、石基础的的刚性角控制制在(1：1.25)~(1：1.50)(26°~33°)以内，●混凝土基础刚刚性角控制在在1：1（45°）以内。非刚性基础---当建筑物的荷荷载较大而地地基承载能力力较小时，基基础底面B必须加宽，如如果仍采用混混凝土材料做做基础，势必必加大基础的的深度，这样样很不经济。。如果在混凝凝土基础的底底部配以钢筋筋，利用钢筋筋来承受拉应应力，使基础础底部能够承承受较大的弯弯矩，这时，，基础宽度不不受刚性角的的限制，故称称钢筋混凝土土基础为非刚性基础或柔性基础。●非刚性基础基础底面的扩扩大不受材料料刚性角影响响(二)、按基础的材材料分为:砖基础,石基础,混凝土基础钢钢筋混凝土土基础等１、砖基础(P171)砖基础所用的的砖是一种取取材容易价格格低廉的材料料。由于砖的强度度、耐久性均均较差，故砖砖基础多用于于地基土质好好、地下水位位低、五层以以下的砖木结结构或砖混结结构建筑。砖基础采用台台阶式向下逐逐级放大，称称大放脚。为了满足刚性性角的限制，，大放脚的宽宽高比应≤１：１.５（表8－１）。大放脚的作法法，一般采采用每两皮砖砖挑１／４砖砖与一皮砖挑挑出１／４砖砖相间砌筑。。砌筑前基槽底底面要铺30-50ｍｍ厚水泥砂砂浆垫层。或或灰土,三合土垫层。。砖基础的构造造见图8－13P171。２、灰土基础础(P171)在地下水位比比较低的地区区，可以在砖砖基础下作灰灰土垫层。由于灰土垫层层按基础计算算，所以叫灰灰土基础。灰土基础是由由石灰与粘土土加适量水拌拌和夯实而成成。石灰与粘粘土的体积比比为３：７或或２：８。灰土每层均虚虚铺２２０ｍｍｍ，夯实后后厚度为１５５０ｍｍ左右右，称为第一一步。三层及及三层以下房房屋用二步，，三层以上建建筑用三步。。由于灰土的抗抗冻、耐水性性能差，灰土土基础只能埋埋在地下水位位以上，且顶顶面应在冻结结深度以下。。图8－13(P171)虚线部分为灰灰土基础。３、三合土基基础(P171)三合合土土基基础础是是由由石石灰灰、、砂砂、、骨骨料料（（碎碎砖砖或或石石子子））按按体体积积比比１１：：３３：：６６或或１１：：２２：：４４加加水水拌拌合合夯夯实实而而成成。。其其计计算算方方法法与与灰灰土土基基础础相相同同。。三合合土土每每层层夯夯实实后后１１５５００ｍｍｍｍ左左右右，，通通常常三三合合土土基基础础的的总总厚厚度度ＨＨ００≥３００００ｍｍｍｍ；；宽宽度度ｂｂ≥６００００ｍｍｍｍ。。三合合土土基基础础适适用用于于四四层层及及四四层层以以下下的的建建筑筑，，与与灰灰土土基基础础一一样样，，应应埋埋在在地地下下水水位位以以上上，，顶顶面面应应在在冻冻结结深深度度以以下下。。图图8－１１3(P171)虚线线部部分分为为三三合合土土基基础础。。４、、毛毛石石基基础础毛石石基基础础是是由由中中部部厚厚度度不不小小于于１１５５００ｍｍｍｍ的的末末经经加加工工的的块块石石和和砂砂浆浆砌砌筑筑而而成成，，通通常常采采用用水水泥泥砂砂浆浆砌砌筑筑。。由于于石石材材强强度度高高、、抗抗冻冻、、耐耐水水性性能能好好，，水水泥泥砂砂浆浆同同样样是是耐耐水水材材料料，，所所以以毛毛石石基基础础可可以以用用于于地地下下水水位位较较高高、、冻冻结结深深度度较较深深的的的的地地区区。。由于于我我国国各各地地石石材材产产量量丰丰富富，，故故被被广广泛泛用用于于低低层层及及多多层层民民用用建建筑筑。。当当工工程程所所在在地地距距离离石石材材产产地地较较近近时时，，则则毛毛石石基基础础的的造造价价较较低低，，约约为为砖砖基基础础造造价价的的９９００％％左左右右。。毛石石基基础础的的剖剖面面形形式式多多为为阶阶梯梯（（图图8－１１4）。。基础础顶顶面面要要比比墙墙或或柱柱每每边边宽宽出出１１００００ｍｍｍｍ；；基基础础的的宽宽度度ｂｂ、、每每台台阶阶的的高高度度ｈｈ、、ｚｚｈｈ２２均均不不小小于于４４００００ｍｍｍｍ；；每每个个台台阶阶挑挑出出的的宽宽度度ｂｂ２２不不应应大大于于２２００００ｍｍｍｍ，，以以确确保保符符合合宽宽高高比比不不大大于于１１：：１１.５００或或１１：：１１.２５５（（表表8－１１））的的限限制制。。当当基基础础底底面面宽宽度度ｂｂ≤７００００ｍｍｍｍ时时，，毛毛石石基基础础应应做做成成矩矩形形截截面面。。５、、混混凝凝土土基基础础混凝凝土土基基础础具具有有坚坚固固、、耐耐久久、、耐耐水水、、刚刚性性角角大大的的特特点点，，常常用用于于有有地地下下水水和和冰冰冻冻作作用用的的地地方方。。由于于混混凝凝土土是是可可塑塑的的，，基基础础断断面面不不仅仅可可以以做做成成矩矩形形和和阶阶梯梯形形，，当当底底面面宽宽度度ｂｂ≥２００００ｍｍｍｍ时时还还可可以以做做成成锥锥形形，，锥锥形形断断面面能能节节约约混混凝凝土土，，从从而而减减轻轻基基础础自自重重。。５、、混混凝凝土土基基础础混凝凝土土的的刚刚性性角角α＝４４５５°，阶梯梯形形断断面面台台阶阶的的宽宽高高比比≤１：：１１～～１１：：１１.５（（表表8－１１）），，锥形形断断面面的的斜斜面面与与水水平平面面夹夹角角β应≥４５５°。混凝凝土土基基础础的的构构造造见见图图8－１１5。为了了节节约约混混凝凝土土从从而而节节约约水水泥泥，，可可以以在在混混凝凝土土中中加加入入粒粒径径不不超超过过３３００００ｍｍｍｍ的的毛毛石石。。这这种种混混凝凝土土称称为为毛毛石石混混凝凝土土。。毛石石混混凝凝土土基基础础所所用用毛毛石石的的尺尺寸寸，，不不得得大大于于基基础础宽宽度度的的１１／／３３，，毛毛石石的的体体积积一一般般为为总总体体积积的的２２００－－３３００％％。。毛毛石石在在混混凝凝土土中中应应均均匀匀分分布布。。6.钢筋筋混混凝凝土土基基础础采用用刚刚性性材材料料的的基基础础，，因因受受刚刚性性角角限限制制，，基基础础底底面面宽宽度度ｂｂ很很大大时时，，必必须须增增加加基基础础的的高高度度，，使使基基础础体体积积很很大大。。这这样样，，不不仅仅使使开开挖挖土土方方的的工工程程量量增增加加，，还还将将使使基基础础材材料料用用量量增增加加，，对对工工期期和和造造价价都都不不利利。。特别别是是有有软软弱弱下下卧卧层层的的地地基基，，不不宜宜将将基基础础埋埋置置过过深深，，以以充充分分利利用用持持力力层层好好土土的的承承载载力力。。如在在混混凝凝土土基基础础中中配配置置钢钢筋筋，，利利用用钢钢筋筋承承受受拉拉力力，，基基础础就就能能承承受受弯弯矩矩。。钢钢筋筋混混凝凝土土基基础础的的构构造造见见图图8－１１2。6.钢筋筋混混凝凝土土基基础础钢筋筋混混凝凝土土基基础础相相当当于于一一个个受受均均布布荷荷载载的的悬悬臂臂梁梁，，所所以以它它的的截截面面高高度度向向外外逐逐渐渐变变小小，，但但最最薄薄处处的的厚厚度度不不应应小小于于２２００００ｍｍｍｍ。。截面面如如做做成成梯梯形形，，每每步步高高度度为为３３００００－－５５００００ｍｍｍｍ。。基基础础中中受受力力钢钢筋筋的的数数量量应应通通过过计计算算确确定定，，但但钢钢筋筋直直径径不不宜宜小小于于８８ｍｍｍｍ，，间间距距不不宜宜大大于于２２００００ｍｍｍｍ。。基基础础混混凝凝土土的的强强度度等等级级不不宜宜低低于于ＣＣ１１５５。。为了了使使基基础础底底面面均均匀匀传传递递压压力力，，常常在在基基础础下下用用强强度度等等级级为为ＣＣ７７.５或或ＣＣ１１００的的混混凝凝土土做做一一个个垫垫层层，，其其厚厚度度宜宜为为５５００－－１１００００ｍｍｍｍ。。有垫垫层层时时，，钢钢筋筋距距基基础础底底面面的的保保护护层层厚厚度度不不宜宜小小于于３３５５ｍｍｍｍ，，不不设设垫垫层层，，钢钢筋筋距距基基础础底底面面不不宜宜小小于于７７００ｍｍｍｍ，，以以保保护护钢钢筋筋免免遭遭锈锈蚀蚀。。二、、按按基基础础的的构构造造形形式式分分类类基基础础形形式式主主要要是是由由上上部部承承重重结结构构和和地地基基承承载载力力决决定定的的。。如如墙墙的的基基础础一一般般应应为为连连续续的的，，柱柱下下基基础础可可为为独独立立的的，，当当荷荷载载大大而而地地基基承承载载力力小小时时，，则则应应做做桩桩基基础础或或整整片片基基础础。。按基基础础的的构构造造型型式式分分类类：：条形形基基础础、、独独立立基基础础、、井井格格式式基基础础、、筏筏形形基基础础、、箱箱形形基基础础（一一））条条形形基基础础条形形基基础础呈呈连连续续的的带带状状，，故故也也称称带带条条形形基基础础。。条条形形基基础础一一般般用用于于墙墙下下，，亦亦可可用用于于柱柱下下，，其其构构造造形形式式见见图图8－8。１、、当当房房屋屋为为墙墙承承重重结结构构时时，，承承重重墙墙下下一一般般采采用用通通长长的的条条形形基基础础。。中中小小型型建建筑筑常常采采用用的的刚刚性性条条形形基基础础当当荷荷载载较较大大、、地地基基软软弱弱，，也也可可采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土条条形形基基础础。。２、、柱柱下下条条形形基基础础当房房屋屋为为骨骨架架承承重重或或内内骨骨架架承承重重结结构构时时，，在在荷荷载载较较大大且且地地基基为为软软土土时时，，常常采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土条条形形基基础础将将各各柱柱下下的的基基础础连连接接在在一一起起，，使使整整个个房房屋屋的的基基础础具具有有良良好好的的整整体体性性。。柱柱下下条条形形基基础础可可以以有有效效地地防防止止不不均均匀匀沉沉降降。。3.井格格形形基基础础—柱下下条条基基纵纵横横连连接接更更有有利利于于基基础础的的整整体体性性。。条基基●墙下下条条基基—承重重墙墙的的基基础础●柱下下条条基基—减少少不不均均匀匀沉沉降降（二二））独独立立基基础础独独立立基基础础呈呈柱柱墩墩形形，，也也叫叫单单独独基基础础，，其其构构造造形形式式见见图图8－9。柱下下独独立立基基础础当房房屋屋为为骨骨架架承承重重结结构构或或内内骨骨架架承承重重结结构构时时，，承承重重柱柱下下扩扩大大形形成成独独立立基基础础常常用用断断面面形形式式有有阶阶梯梯形形、、锥锥形形、、杯杯形形等等。。（三三））整整片片基基础础整片片基基础础包包括括筏式式基基础础和箱形形基基础础当上上部部荷荷载载较较大大、、地地基基承承载载力力较较低低、、柱柱下下交交叉叉条条形形基基础础或或墙墙下下条条形形基基础础的的底底面面积积占占建建筑筑物物平平面面面面积积较较大大比比例例时时，，可可以以考考虑虑选选用用整整片片筏筏式式基基础础具具有有减减少少基基底底压压力力、、提提高高地地基基承承载载力力和和调调整整地地基基不不均均匀匀沉沉降降的的能能力力。。筏式基基础一一般分分柱下下筏基基和墙墙下筏筏基二二类，，前者者系框框架结结构上上的筏筏基，，后者者系承承重墙墙结构构下的的筏基基。筏式基基础(片筏基基础)—分板式式和梁梁板式式墙下筏筏基也也称墙墙下筏筏板基基础，，广泛泛应用用于量量大面面广的的多层层或高高层住住宅、、办公公楼等等民用用建筑筑。整片筏筏式基基础按按结构构形式式分为为板式式结构构和梁梁板式式结构构两类类，其其构造造形式式见图图8－１0ａ、ｂｂ、c、d。箱形基基础当钢筋筋混凝凝土基基础埋埋深很很大，，为了了增加加建筑筑物的的刚度度，可可用钢钢筋混混凝土土筑成成有底底板顶顶板和和四壁壁的箱形基基础。箱形基基础内部空空间可可用作作地下下室。。这样样基础础可用用荷载载很大大的高高层建建筑，，其构构造形形式见见图8－１0e。（四））桩基基础当建筑筑物荷荷载较较大，，地基基的软软弱土土层厚厚度在在５ｍｍ以上上，基基础不不能埋埋在软软弱土土层内内或对对软弱弱土层层进行行人工工处理理困难难或不不经济济时，，常采采用桩基础础。采用桩桩基础础能节节省基基础材材料，，减少少挖填填土方方量，，改善善工人人的劳劳动条条件，，缩短短工期期。在严寒寒地区区进行行基础础施工工时，，要开开挖冻冻土，，耗费费人工工，进进度迟迟缓；；采用用桩基基础能能避开开挖掘掘冻土土这一一繁重重劳动动。因因此近近年来来桩基基础采采用量量逐年年增加加。桩的种种类桩的种种类很很多，，按桩桩的材材料可可以分分为木桩、钢筋混混凝土土桩、、钢桩桩等；按桩的的受力力性能能又可可以分分为端承桩桩与摩擦桩桩。桩基础础把建建筑的的荷载载通过过桩端端传给给深处处坚硬硬土层层，或或通过过桩侧侧表面面与周周围土土的摩摩擦力力传给给地基基。前前者是是端承桩桩，后者者称为为摩擦桩桩。端承桩桩适用用于表表面软软土层层不太太厚，，而下下部为为坚硬硬土层层的地地基情情况。。摩擦桩桩适用用于软软土层层较厚厚，而而坚硬硬土层层距地地表很很深的的地基基情