建筑构造基础

第八章基础

第一节地基、基础与荷载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、基础与地基的概念在建筑工程中，建筑物与土层直接接触的部分称为基础，

支承建筑物重量的土层叫地基。

基础是建筑物的组成部分，它承受着建筑物的全部荷载，并将其传给地基。而地基则不是建筑物的组成部分，它只是承受建筑物荷载的土壤层。

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）。

二、地基状况对建筑物的影响（二）、持力层和地耐力(地基承载力)●持力层—直接放置基础底面的土层.持力层的位置决定基础的埋深.●地耐力—持力层每平方米能承受的最大压力.地耐力的大小影响基础的选材及形式.（一）、土层的分布和特性

●土层的构成—固体颗粒、空气、水.其物质特性及配比决定土层的物理性质.

●土层的物理性质影响建筑物的沉降及变形情况.

●土层的自然分布情况影响建筑的沉降是否均匀.地耐力也称为──地基承载力。当基础对地基的压力超过地基承载力时地基将出现不允许的沉降变形，或者地基滑动，失去稳定，为了房屋的稳定和安全，必须保证基础底面积的平均压力不超过地基承载力。房屋的全部荷载是通过基础底面积传给地基的，当荷载一定时，加大基础底面积可以减少单位面积地基上所受到的压力。比如，以ｆ表示地基承载力，Ｎ代表房屋的总荷载，Ａ代表基础底面积，则可列出如下关系式：Ｎ/Ａ＜ｆ即:Ａ＞Ｎ/ｆＡ＞Ｎ/ｆ

ｆ表示地基承载力，Ｎ代表房屋的总荷载，Ａ代表基础底面积从上式可以看出，当地基承载力不变时，房屋总荷载愈大，基础底面积也随着增加。或者说，当房屋的总荷载不变时，地基承载力愈小基底面积也随着增大。在房屋设计中，要根据总荷载和建造地点的地基承载力确定基础底面积。三、对地基和基础的要求Ａ、地基应具有良好的稳定性地基在荷载作用下沉降均匀，才保证房屋的沉降均匀。如果地基土质分布不均匀，处理不好就会产生不均匀沉降，此极易产生墙身开裂、房屋倾斜、甚至破坏的情况。Ｂ、基础应有足够的强度基础具有足够的强度，才能稳定地把荷载传给基础。如何基础在承受荷载后受到破坏，必然会使房屋出现裂缝，甚至坍塌。所以房屋基础所用材料应符合基础强度要求。Ｃ、基础应满足耐久性的要求基础所用材料和构造的选择应与上部建筑等级适应，符合耐久性要求。基础是建筑物的主要承重构件，处在建筑物地面以下，属于隐蔽工程。

如果基础先于上部结构破坏，检查和加固都十分困难，将严重影响房屋寿命。Ｄ、基础工程应注意经济效果基础工程造价,按结构类型不同约占房屋总造价的１０－３５％,甚至更高;所以应尽量选择土质优良的地段建造房屋，以降低基础工程的造价。当地段不能选择时，应采用恰当的基础形式及构造方案，尽量节省工程费用。除了上述措施之外，就近采用地方材料，减少运输费用，同样可以减少基础工程的开支，从而降低整个房屋的造价。四、地基的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有足够的地基承载力，不需要经人工改良或加固可以直接在上面建造房屋的地基。岩石、碎石、粉土、和粘性土等，一般均可作为天然地基。人工地基指土层的承载力差（如淤泥、人工填土等），直接在上面建造房屋时，缺乏足够的坚固性和稳定性，必须对土层进行人工加固后，才能在上面建造房屋的地基。五、加固地地基的的方法法P164加固地地基有有多种种方法法，如如压实法法、换土法法、挤密法法、排水固固结法法、化化学加加固法法、加加筋法法等。其中常常用压压实法法、换换土法法和挤挤密法法。压实法法----机械法法压实实、夯夯实。例如如，用用１．．５ｔｔ以上上的重重锤夯夯打土土层，，加固固地基基。(地基土土是由由土的的颗粒粒、空空隙中中的空空气和和水三三部分分组成成的。。受力力后空空气将将被挤挤出，，地基基被压压缩。。对承承载土土，可可以采采用预预先人人工压压缩的的方法法，排排除土土中空空气，，提高高土的的密实实程度度，以以提高高地基基承载载力。。这种种方法法就是是压实法法。)换土法法----将较弱弱的土土层挖挖去,换成较较坚硬硬的材材料,称为换土法法或换土土垫层层法。。换土土常用用材料料为灰灰土、、粗砂砂或中中砂。。挤密法法----是采用用砂桩桩、碎碎石桩桩、灰灰土桩桩和水水泥桩桩等把把土挤挤实，，由桩桩与桩桩间土土一起起组成成复合合地基基，从从而提提高地地基承承载力力减少少沉降降量。。排水法法—加载排排水使使土质质紧密密第二节节影影响响基础础埋深深的因因素一、基基础埋埋置深深度(基础的的埋深深)基础的的埋深深-----由室外外设计计地面面到基基础底底面的的距离离，称称为基基础的的埋置置深度度。基础埋埋深不不超过过５ｍｍ的称称为浅浅基础础，大大于５５ｍ的的属于于深基基础。。在一般般情况况下，，基础础的埋埋深应应不小小于５５０００ｍｍｍ。在确定定基础础埋深深时，，应优优先选选择浅浅基础础。它它的优优点是是不需需要特特殊施施工设设备，，施工工技术术也较较简单单。基础埋埋深愈愈小，，工程程造价价愈低低。但当基基础埋埋深过过小时时，地地基受受到压压力后后有可可能把把四周周的土土挤走走，使使基础础失去去稳定定。基基础埋埋得过过浅，，还易易受各各种侵侵蚀和和影响响，从从而造造成基基础破破坏。。二、影影响基基础埋埋深的的因素素P1661、建筑物物上部部荷载载的大大小和和性质质：2、工程地地质条条件：3、水文地地质条条件：4、冻结深深度：5、其他因因素：二、影影响基基础埋埋深的的因素素1、建筑物物上部部荷载载的大大小和和性质质：多层建建筑一一般根根据地地下水水位及及冻土土深度度等来来确定定埋深深尺寸寸。一般高高层建建筑的的基础础埋置置深度度为地地面以以上建建筑物物总高高度的的1/10--1/15。2、工程地地质条条件：地基土土层构构造及及土质质的好好坏基础底底面应应尽量量选在在常年年未经经扰动动而且且坚实实平坦坦的土土层或或岩石石上，，俗称称“老老土层层”。。3、水文文地质质条件件--地下水水位的的影响响P166●地下水水位—常年地地下水水位、、丰水水期水水位、、枯水水期水水位。。地下水水可能能对基基础产产生浮浮力或或腐蚀蚀.地下水水可能能对地地基土土承载载力产产生影影响.确定地地下水水的常常年水水位和和最高高水位位，以以便选选择基基础的的埋深深。一般宜宜将基基础落落在常常年地地下水水位和和设计计最高高地下下水位位之上上，这这样可可避免免地下下水的的变化化影响响地基基承载载力，，还可可防止止地下下水对对基础础施工工带来来的麻麻烦。。当地下下水位位较高高，基基础不不能埋埋在设设计最最高水水位之之上时时，宜宜将基基础埋埋在设设计最最低地地下水水位以以下200mm。4、冻土土深度度：冻土线线(冰冻线线)的影响响●冻土线线—寒冷地地区地地表冰冰冻深深度的的临界界线。。应根据据当地地的气气候条条件了了解土土层的的冻结结深度度，一一般将将基础础的垫垫层部部分做做在土土层冻冻结深深度以以下。。否则则，冬冬天土土层的的冻胀胀力会会把房房屋拱拱起，，产生生变形形；天天气转转暖，，冻土土解冻冻时又又会产产生陷陷落。。冻胀融陷陷可能造造成基础础破坏。。建筑物基基础埋深深宜在冻冻土线以以下200mm。5、其他因素素1)相邻建筑筑物基础础的影响响：新建建筑筑物的基基础埋深深不宜深深于相邻邻的原有有建筑物物的基础础；当新建基基础深于于原有基基础时，，则要采采取一定定的措施施加以处处理，以以保证原原有建筑筑的安全全和正常常使用。。2)建筑物有有无地下下室、设设备基础础等。二、影响响基础埋埋深的因因素P1661、建筑物上上部荷载载的大小小和性质质：2、工程地质质条件：地基土层层构造及及土质的的好坏3、水文地质质条件：地下水位位的高低低4、冻结深度度：土的冰冻冻深度5、其他因素素：相邻建筑筑物基础础的影响响、建筑物有有无地下下室、设设备基础础等。第三节基基础础的分类类与构造造一、按基基础的材材料和传传力情况况分类(一)、按基础础的传力力情况分分为:刚性基础础和柔性性基础.●刚性基础础—用刚性材材料制作作的基础础刚性材料料-----一般指抗抗压强度度高，而而抗拉、、抗剪强强度较低低的材料料。常用的有有砖砖、灰灰土、混混凝土、、三合土土、毛石石等。基础底面面的扩大大受材料料刚性角角的影响响见图8-11P169刚性基础础多用于于地基承承载力高高的地基基上建造造的低层层和多层层房屋。。

刚性性基础台台阶宽高高比的允允许值见见P169表8－１。刚性角------通常按刚刚性材料料的受力力状况，，基础在在传力时时只能在在材料的的允许范范围内控控制，这这个控制制范围的的夹角称称为刚性性角，用用α表示。●砖、石基基础的刚刚性角控控制在(1：1.25)~(1：1.50)(26°~33°)以内，●混凝土基基础刚性性角控制制在1：1（45°）以内。。非刚性基基础---当建筑物物的荷载载较大而而地基承承载能力力较小时时，基础础底面B必须加宽宽，如果果仍采用用混凝土土材料做做基础，，势必加加大基础础的深度度，这样样很不经经济。如如果在混混凝土基基础的底底部配以以钢筋，，利用钢钢筋来承承受拉应应力，使使基础底底部能够够承受较较大的弯弯矩，这这时，基基础宽度度不受刚刚性角的的限制，，故称钢钢筋混凝凝土基础础为非刚性基础础或柔性基础础。●非刚性基基础基础底面面的扩大大不受材材料刚性性角影响响(二)、按基础础的材料料分为:砖基础,石基础,混凝土基基础钢钢筋混凝凝土基础础等１、砖基基础(P171)砖基础所所用的砖砖是一种种取材容容易价格格低廉的的材料。。由于砖的的强度、、耐久性性均较差差，故砖砖基础多多用于地地基土质质好、地地下水位位低、五五层以下下的砖木木结构或或砖混结结构建筑筑。砖基础采采用台阶阶式向下下逐级放放大，称称大放脚脚。为了满足足刚性角角的限制制，大放放脚的宽宽高比应应≤１：１.５（表8－１）。。大放脚的的作法，，一般般采用每每两皮砖砖挑１／／４砖与与一皮砖砖挑出１１／４砖砖相间砌砌筑。砌筑前基基槽底面面要铺30-50ｍｍ厚水水泥砂浆浆垫层。。或灰土土,三合土垫垫层。砖基础的的构造见见图8－13P171。２、灰土土基础(P171)在地下水水位比较较低的地地区，可可以在砖砖基础下下作灰土土垫层。。由于灰土土垫层按按基础计计算，所所以叫灰灰土基础础。灰土基础础是由石石灰与粘粘土加适适量水拌拌和夯实实而成。。石灰与与粘土的的体积比比为３：：７或２２：８。。灰土每层层均虚铺铺２２００ｍｍ，，夯实后后厚度为为１５００ｍｍ左左右，称称为第一一步。三三层及三三层以下下房屋用用二步，，三层以以上建筑筑用三步步。由于灰土土的抗冻冻、耐水水性能差差，灰土土基础只只能埋在在地下水水位以上上，且顶顶面应在在冻结深深度以下下。图8－13(P171)虚线部分分为灰土土基础。。３、三合合土基础础(P171)三合土基基础是由由石灰、、砂、骨骨料（碎碎砖或石石子）按按体积比比１：３３：６或或１：２２：４加加水拌合合夯实而而成。其其计算方方法与灰灰土基础础相同。。三合土每每层夯实实后１５５０ｍｍｍ左右，，通常三三合土基基础的总总厚度ＨＨ０≥３００ｍｍｍ；宽宽度ｂ≥６００ｍｍｍ。三合土基基础适用用于四层层及四层层以下的的建筑，，与灰土土基础一一样，应应埋在地地下水位位以上，，顶面应应在冻结结深度以以下。图图8－１3(P171)虚线部分分为三合合土基础础。４、毛石石基础毛石基础础是由中中部厚度度不小于于１５００ｍｍ的的末经加加工的块块石和砂砂浆砌筑筑而成，，通常采采用水泥泥砂浆砌砌筑。由于石材材强度高高、抗冻冻、耐水水性能好好，水泥泥砂浆同同样是耐耐水材料料，所以以毛石基基础可以以用于地地下水位位较高、、冻结深深度较深深的的地地区。由于我国国各地石石材产量量丰富，，故被广广泛用于于低层及及多层民民用建筑筑。当工工程所在在地距离离石材产产地较近近时，则则毛石基基础的造造价较低低，约为为砖基础础造价的的９０％％左右。。毛石基础础的剖面面形式多多为阶梯梯（图8－１4）。基础顶面面要比墙墙或柱每每边宽出出１０００ｍｍ；；基础的的宽度ｂｂ、每台台阶的高高度ｈ、、ｚｈ２２均不小小于４０００ｍｍｍ；每个个台阶挑挑出的宽宽度ｂ２２不应大大于２０００ｍｍｍ，以确确保符合合宽高比比不大于于１：１１.５０或１１：１.２５（表表8－１）的的限制。。当基基础底面面宽度ｂｂ≤７００ｍｍｍ时，，毛石基基础应做做成矩形形截面。。５、混凝凝土基础础混凝土基基础具有有坚固、、耐久、、耐水、、刚性角角大的特特点，常常用于有有地下水水和冰冻冻作用的的地方。。由于混凝凝土是可可塑的，，基础断断面不仅仅可以做做成矩形形和阶梯梯形，当当底面宽宽度ｂ≥２００ｍｍｍ时还还可以做做成锥形形，锥形形断面能能节约混混凝土，，从而减减轻基础础自重。。５、混凝凝土基础础混凝土的的刚性角角α＝４５°，阶梯形断断面台阶阶的宽高高比≤１：１～～１：１１.５（表8－１），，锥形断面面的斜面面与水平平面夹角角β应≥４５°。混凝土基基础的构构造见图图8－１5。为了节约约混凝土土从而节节约水泥泥，可以以在混凝凝土中加加入粒径径不超过过３０００ｍｍ的的毛石。。这种混混凝土称称为毛石石混凝土土。毛石混凝凝土基础础所用毛毛石的尺尺寸，不不得大于于基础宽宽度的１１／３，，毛石的的体积一一般为总总体积的的２０－－３０％％。毛石石在混凝凝土中应应均匀分分布。6.钢筋混凝凝土基础础采用刚性材材料的基础础，因受刚刚性角限制制，基础底底面宽度ｂｂ很大时，，必须增加加基础的高高度，使基基础体积很很大。这样样，不仅使使开挖土方方的工程量量增加，还还将使基础础材料用量量增加，对对工期和造造价都不利利。特别是有软软弱下卧层层的地基，，不宜将基基础埋置过过深，以充充分利用持持力层好土土的承载力力。如在混凝土土基础中配配置钢筋，，利用钢筋筋承受拉力力，基础就就能承受弯弯矩。钢筋筋混凝土基基础的构造造见图8－１2。6.钢筋混凝土土基础钢筋混凝土土基础相当当于一个受受均布荷载载的悬臂梁梁，所以它它的截面高高度向外逐逐渐变小，，但最薄处处的厚度不不应小于２２００ｍｍｍ。截面如做成成梯形，每每步高度为为３００－－５００ｍｍｍ。基础础中受力钢钢筋的数量量应通过计计算确定，，但钢筋直直径不宜小小于８ｍｍｍ，间距不不宜大于２２００ｍｍｍ。基础混混凝土的强强度等级不不宜低于ＣＣ１５。为了使基础础底面均匀匀传递压力力，常在基基础下用强强度等级为为Ｃ７.５或Ｃ１００的混凝土土做一个垫垫层，其其厚度宜为为５０－１１００ｍｍｍ。有垫层时，，钢筋距基基础底面的的保护层厚厚度不宜小小于３５ｍｍｍ，不设设垫层，钢钢筋距基础础底面不宜宜小于７００ｍｍ，以以保护钢筋筋免遭锈蚀蚀。二、按基础础的构造形形式分类基基础形式式主要是由由上部承重重结构和地地基承载力力决定的。。如墙的基基础一般应应为连续的的，柱下基基础可为独独立的，当当荷载大而而地基承载载力小时，，则应做桩桩基础或整整片基础。。按基础的构构造型式分分类：条形基础、、独立基础础、井格式式基础、筏筏形基础、、箱形基础础（一）条形形基础条形基础呈呈连续的带带状，故也也称带条形形基础。条条形基础一一般用于墙墙下，亦可可用于柱下下，其构造造形式见图图8－8。１、当房屋屋为墙承重重结构时，，承重墙下下一般采用用通长的条条形基础。。中小型建建筑常采用用的刚性条条形基础当当荷载较大大、地基软软弱，也可可采用钢筋筋混凝土条条形基础。。２、柱下条条形基础当房屋为骨骨架承重或或内骨架承承重结构时时，在荷载载较大且地地基为软土土时，常采采用钢筋混混凝土条形形基础将各各柱下的基基础连接在在一起，使使整个房屋屋的基础具具有良好的的整体性。。柱下条形形基础可以以有效地防防止不均匀匀沉降。3.井格形基础础—柱下条基纵纵横连接更更有利于基基础的整体体性。条基●墙下条基—承重墙的基基础●柱下条基—减少不均匀匀沉降（二）独立立基础独独立基础呈呈柱墩形，，也叫单独独基础，其其构造形式式见图8－9。柱下独立基基础当房屋为骨骨架承重结结构或内骨骨架承重结结构时，承承重柱下扩扩大形成独独立基础常常用断面形形式有阶梯梯形、锥形形、杯形等等。（三）整片片基础整片基础包包括筏式基础和箱形基础当上部荷载载较大、地地基承载力力较低、柱柱下交叉条条形基础或或墙下条形形基础的底底面积占建建筑物平面面面积较大大比例时，，可以考虑虑选用整片片筏式基础础具有减少少基底压力力、提高地地基承载力力和调整地地基不均匀匀沉降的能能力。筏式基础一一般分柱下下筏基和墙墙下筏基二二类，前者者系框架结结构上的筏筏基，后者者系承重墙墙结构下的的筏基。筏式基础(片筏基础)—分板式和梁梁板式墙下筏基也也称墙下筏筏板基础，，广泛应用用于量大面面广的多层层或高层住住宅、办公公楼等民用用建筑。整片筏式基基础按结构构形式分为为板式结构构和梁板式式结构两类类，其构造造形式见图图8－１0ａ、ｂ、c、d。箱形基础当钢筋混凝凝土基础埋埋深很大，，为了增加加建筑物的的刚度，可可用钢筋混混凝土筑成成有底板顶顶板和四壁壁的箱形基础。箱形基础内部空间可可用作地下下室。这样样基础可用用荷载很大大的高层建建筑，其构构造形式见见图8－１0e。（四）桩基基础当建筑物荷荷载较大，，地基的软软弱土层厚厚度在５ｍｍ以上，基基础不能埋埋在软弱土土层内或对对软弱土层层进行人工工处理困难难或不经济济时，常采采用桩基础。采用桩基础础能节省基基础材料，，减少挖填填土方量，，改善工人人的劳动条条件，缩短短工期。在严寒地区区进行基础础施工时，，要开挖冻冻土，耗费费人工，进进度迟缓；；采用桩基基础能避开开挖掘冻土土这一繁重重劳动。因因此近年来来桩基础采采用量逐年年增加。桩的种类桩的种类很很多，按桩桩的材料可可以分为木桩、钢筋混凝土土桩、钢桩桩等；按桩的受力力性能又可可以分为端承桩与摩擦桩。桩基础把建建筑的荷载载通过桩端端传给深处处坚硬土层层，或通过过桩侧表面面与周围土土的摩擦力力传给地基基。前者是是端承桩，后者称为为摩擦桩。端承桩适用用于表面软软土层不太太厚，而下下部为坚硬硬土层的地地基情况。。摩擦桩适用用于软土层层较厚，而而坚硬土层层距地表很很深的地基基情况。桩桩上的荷载载由桩侧摩摩擦力和桩桩端应力承承受。当前用最多多的是钢筋筋混凝土桩