房屋建筑工程地基基础与荷载的关系

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、加固地基的方法P164加固地基有多种方法，如压实法、换土法、挤密法、排水固结法、化学加固法、加筋法等。其中常用压实法、换土法和挤密法。压实法----机械法压实、夯实。例如，用１．５ｔ以上的重锤夯打土层，加固地基。(地基土是由土的颗粒、空隙中的空气和水三部分组成的。受力后空气将被挤出，地基被压缩。对承载土，可以采用预先人工压缩的方法，排除土中空气，提高土的密实程度，以提高地基承载力。这种方法就是压实法。)换土法----将较弱的土层挖去,换成较坚硬的材料,称为换土法或换土垫层法。换土常用材料为灰土、粗砂或中砂。挤密法----是采用砂桩、碎石桩、灰土桩和水泥桩等把土挤实，由桩与桩间土一起组成复合地基，从而提高地基承载力减少沉降量。排水法—加载排水使土质紧密第二节影响基础埋深的因素

一、基础埋置深度(基础的埋深)基础的埋深-----由室外设计地面到基础底面的距离，称为基础的埋置深度。基础埋深不超过５ｍ的称为浅基础，大于５ｍ的属于深基础。在一般情况下，基础的埋深应不小于５００ｍｍ。在确定基础埋深时，应优先选择浅基础。它的优点是不需要特殊施工设备，施工技术也较简单。基础埋深愈小，工程造价愈低。但当基础埋深过小时，地基受到压力后有可能把四周的土挤走，使基础失去稳定。基础埋得过浅，还易受各种侵蚀和影响，从而造成基础破坏。二、影响基础埋深的因素P1661、建筑物上部荷载的大小和性质：2、工程地质条件：3、水文地质条件：4、冻结深度：5、其他因素：

二、影响基础埋深的因素1、建筑物上部荷载的大小和性质：多层建筑一般根据地下水位及冻土深度等来确定埋深尺寸。一般高层建筑的基础埋置深度为地面以上建筑物总高度的1/10--1/15。2、工程地质条件：地基土层构造及土质的好坏基础底面应尽量选在常年未经扰动而且坚实平坦的土层或岩石上，俗称“老土层”。3、水文地质条件--地下水位的影响P166●地下水位—常年地下水位、丰水期水位、枯水期水位。地下水可能对基础产生浮力或腐蚀.地下水可能对地基土承载力产生影响.确定地下水的常年水位和最高水位，以便选择基础的埋深。一般宜将基础落在常年地下水位和设计最高地下水位之上，这样可避免地下水的变化影响地基承载力，还可防止地下水对基础施工带来的麻烦。当地下水位较高，基础不能埋在设计最高水位之上时，宜将基础埋在设计最低地下水位以下200mm。4、冻土深度：冻土线(冰冻线)的影响●冻土线—寒冷地区地表冰冻深度的临界线。

应根据当地的气候条件了解土层的冻结深度，一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度以下。否则，冬天土层的冻胀力会把房屋拱起，产生变形；天气转暖，冻土解冻时又会产生陷落。

冻胀融陷可能造成基础破坏。建筑物基础埋深宜在冻土线以下200mm。5、其他三因素1)相邻三建筑三物基三础的三影响：新建三建筑三物的三基础三埋深三不宜三深于三相邻三的原三有建三筑物三的基三础；当新三建基三础深三于原三有基三础时三，则三要采三取一三定的三措施三加以三处理三，以三保证三原有三建筑三的安三全和三正常三使用三。2)建筑三物有三无地三下室三、设三备基三础等。二、三影响三基础三埋深三的因三素P1三661、建筑三物上三部荷三载的三大小三和性三质：2、工程三地质三条件：地基三土层三构造三及土三质的三好坏3、水文三地质三条件：地下三水位三的高三低4、冻结三深度：土的三冰冻三深度5、其他三因素：相邻三建筑三物基三础的三影响三、建筑三物有三无地三下室三、设三备基三础等三。第三三节三基础三的分三类与三构造一、三按基三础的三材料三和传三力情三况分三类(一)、按三基础三的传三力情三况分三为:刚性三基础三和柔三性基三础.●刚性三基础—用刚三性材三料制三作的三基础刚性三材料--三--三-一般三指抗三压强三度高三，而三抗拉三、抗三剪强三度较三低的三材料三。常用三的有三砖三、灰三土、三混凝三土、三三合三土、三毛石三等。基础三底面三的扩三大受三材料三刚性三角的三影响见图8-三11P1三69刚性三基础三多用三于地三基承三载力三高的三地基三上建三造的三低层三和多三层房三屋。三刚三性基三础台三阶宽三高比三的允三许值三见P1三69表8－１三。刚性三角--三--三--通常三按刚三性材三料的三受力三状况三，基三础在三传力三时只三能在三材料三的允三许范三围内三控制三，这三个控三制范三围的三夹角三称为三刚性三角，三用α表示三。●砖、三石基三础的三刚性三角控三制在(1：1.三25三)三~三(1：1.三5三0)三(三26°~3三3°)以内三，●混凝三土基三础刚三性角三控制三在1：1（45°）以三内。非刚三性基三础--三-当建三筑物三的荷三载较三大而三地基三承载三能力三较小三时，三基础三底面B必须三加宽三，如三果仍三采用三混凝三土材三料做三基础三，势三必加三大基三础的三深度三，这三样很三不经三济。三如果三在混三凝土三基础三的底三部配三以钢三筋，三利用三钢筋三来承三受拉三应力三，使三基础三底部三能够三承受三较大三的弯三矩，三这时三，基三础宽三度不三受刚三性角三的限三制，三故称三钢筋三混凝三土基三础为三非刚性三基础或柔性三基础。●非刚三性基三础基础三底面三的扩三大不三受材三料刚三性角三影响(二)、按三基础三的材三料分三为:砖基三础,石基三础,混凝三土基三础三钢筋三混凝三土基三础等１、三砖基三础(P三17三1)砖基三础所三用的三砖是三一种三取材三容易三价格三低廉三的材三料。由于三砖的三强度三、耐三久性三均较三差，三故砖三基础三多用三于地三基土三质好三、地三下水三位低三、五三层以三下的三砖木三结构三或砖三混结三构建三筑。砖基三础采三用台三阶式三向下三逐级三放大三，称三大放三脚。为了三满足三刚性三角的三限制三，大三放脚三的宽三高比三应≤１：三１.５（三表8－１三）。大放三脚的三作法三，三一般三采用三每两三皮砖三挑１三／４三砖与三一皮三砖挑三出１三／４三砖相三间砌三筑。砌筑三前基三槽底三面要三铺30三-5三0ｍｍ三厚水三泥砂三浆垫三层。三或灰三土,三合三土垫三层。砖基三础的三构造三见图8－13P1三71。２、三灰土三基础(P三17三1)在地三下水三位比三较低三的地三区，三可以三在砖三基础三下作三灰土三垫层三。由于三灰土三垫层三按基三础计三算，三所以三叫灰三土基三础。灰土三基础三是由三石灰三与粘三土加三适量三水拌三和夯三实而三成。三石灰三与粘三土的三体积三比为三３：三７或三２：三８。灰土三每层三均虚三铺２三２０三ｍｍ三，夯三实后三厚度三为１三５０三ｍｍ三左右三，称三为第三一步三。三三层及三三层三以下三房屋三用二三步，三三层三以上三建筑三用三三步。由于三灰土三的抗三冻、三耐水三性能三差，三灰土三基础三只能三埋在三地下三水位三以上三，且三顶面三应在三冻结三深度三以下三。图8－13(P三17三1)虚线三部分三为灰三土基三础。３、三三合三土基三础(P三17三1)三合三土基三础是三由石三灰、三砂、三骨料三（碎三砖或三石子三）按三体积三比１三：３三：６三或１三：２三：４三加水三拌合三夯实三而成三。其三计算三方法三与灰三土基三础相三同。三合三土每三层夯三实后三１５三０ｍ三ｍ左三右，三通常三三合三土基三础的三总厚三度Ｈ三０≥３０三０ｍ三ｍ；三宽度三ｂ≥６０三０ｍ三ｍ。三合三土基三础适三用于三四层三及四三层以三下的三建筑三，与三灰土三基础三一样三，应三埋在三地下三水位三以上三，顶三面应三在冻三结深三度以三下。三图8－１3(P三17三1)虚线三部分三为三三合土三基础三。４、三毛石三基础毛石三基础三是由三中部三厚度三不小三于１三５０三ｍｍ三的末三经加三工的三块石三和砂三浆砌三筑而三成，三通常三采用三水泥三砂浆三砌筑三。由于三石材三强度三高、三抗冻三、耐三水性三能好三，水三泥砂三浆同三样是三耐水三材料三，所三以毛三石基三础可三以用三于地三下水三位较三高、三冻结三深度三较深三的的三地区三。由于三我国三各地三石材三产量三丰富三，故三被广三泛用三于低三层及三多层三民用三建筑三。当三工程三所在三地距三离石三材产三地较三近时三，则三毛石三基础三的造三价较三低，三约为三砖基三础造三价的三９０三％左三右。毛石三基础三的剖三面形三式多三为阶三梯（三图8－１4）。基础三顶面三要比三墙或三柱每三边宽三出１三００三ｍｍ三；基三础的三宽度三ｂ、三每台三阶的三高度三ｈ、三ｚｈ三２均三不小三于４三００三ｍｍ三；每三个台三阶挑三出的三宽度三ｂ２三不应三大于三２０三０ｍ三ｍ，三以确三保符三合宽三高比三不大三于１三：１.５０三或１三：１.２５三（表8－１三）的三限制三。三当基三础底三面宽三度ｂ≤７０三０ｍ三ｍ时三，毛三石基三础应三做成三矩形三截面三。５、三混凝三土基三础混凝三土基三础具三有坚三固、三耐久三、耐三水、三刚性三角大三的特三点，三常用三于有三地下三水和三冰冻三作用三的地三方。由于三混凝三土是三可塑三的，三基础三断面三不仅三可以三做成三矩形三和阶三梯形三，当三底面三宽度三ｂ≥２０三０ｍ三ｍ时三还可三以做三成锥三形，三锥形三断面三能节三约混三凝土三，从三而减三轻基三础自三重。５、三混凝三土基三础混凝三土的三刚性三角α＝４三５°，阶梯三形断三面台三阶的三宽高三比≤１：三１～三１：三１.５（三表8－１三），锥形三断面三的斜三面与三水平三面夹三角β应≥４５°。混凝三土基三础的三构造三见图8－１5。为了三节约三混凝三土从三而节三约水三泥，三可以三在混三凝土三中加三入粒三径不三超过三３０三０ｍ三ｍ的三毛石三。这三种混三凝土三称为三毛石三混凝三土。毛石三混凝三土基三础所三用毛三石的三尺寸三，不三得大三于基三础宽三度的三１／三３，三毛石三的体三积一三般为三总体三积的三２０三－３三０％三。毛三石在三混凝三土中三应均三匀分三布。6.钢筋三混凝三土基三础采用三刚性三材料三的基三础，三因受三刚性三角限三制，三基础三底面三宽度三ｂ很三大时三，必三须增三加基三础的三高度三，使三基础三体积三很大三。这三样，三不仅三使开三挖土三方的三工程三量增三加，三还将三使基三础材三料用三量增三加，三对工三期和三造价三都不三利。特别三是有三软弱三下卧三层的三地基三，不三宜将三基础三埋置三过深三，以三充分三利用三持力三层好三土的三承载三力。如在三混凝三土基三础中三配置三钢筋三，利三用钢三筋承三受拉三力，三基础三就能三承受三弯矩三。钢三筋混三凝土三基础三的构三造见三图8－１2。6.钢筋三混凝三土基三础钢筋三混凝三土基三础相三当于三一个三受均三布荷三载的三悬臂三梁，三所以三它的三截面三高度三向外三逐渐三变小三，但三最薄三处的三厚度三不应三小于三２０三０ｍ三ｍ。截面三如做三成梯三形，三每步三高度三为３三００三－５三００三ｍｍ三。基三础中三受力三钢筋三的数三量应三通过三计算三确定三，但三钢筋三直径三不宜三小于三８ｍ三ｍ，三间距三不宜三大于三２０三０ｍ三ｍ。三基础三混凝三土的三强度三等级三不宜三低于三Ｃ１三５。为了三使基三础底三面均三匀传三递压三力，三常在三基础三下用三强度三等级三为Ｃ三７.５或三Ｃ１三０的三混凝三土做三一个三垫层三，三其厚三度宜三为５三０－三１０三０ｍ三ｍ。有垫三层时三，钢三筋距三基础三底面三的保三护层三厚度三不宜三小于三３５三ｍｍ三，不三设垫三层，三钢筋三距基三础底三面不三宜小三于７三０ｍ三ｍ，三以保三护钢三筋免三遭锈三蚀。二、三按基三础的三构造三形式三分类三基三础形三式主三要是三由上三部承三重结三构和三地基三承载三力决三定的三。如三墙的三基础三一般三应为三连续三的，三柱下三基础三可为三独立三的，三当荷三载大三而地三基承三载力三小时三，则三应做三桩基三础或三整片三基础三。按基三础的三构造三型式三分类三：条形三基础三、独三立基三础、三井格三式基三础、三筏形三基础三、箱三形基三础（一三）条三形基三础条形三基础三呈连三续的三带状三，故三也称三带条三形基三础。三条形三基础三一般三用于三墙下三，亦三可用三于柱三下，三其构三造形三式见三图8－8。１、三当房三屋为三墙承三重结三构时三，承三重墙三下一三般采三用通三长的三条形三基础三。中三小型三建筑三常采三用的三刚性三条形三基础三当荷三载较三大、三地基三软弱三，也三可采三用钢三筋混三凝土三条形三基础三。２、三柱下三条形三基础当房三屋为三骨架三承重三或内三骨架三承重三结构三时，三在荷三载较三大且三地基三为软三土时三，常三采用三钢筋三混凝三土条三形基三础将三各柱三下的三基础三连接三在一三起，三使整三个房三屋的三基础三具有三良好三的整三体性三。柱三下条三形基三础可三以有三效地三防止三不均三匀沉三降。3.井格三形基三础—柱下三条基三纵横三连接三更有三利于三基础三的整三体性三。条基●墙下三条基—承重三墙的三基础●柱下三条基—减少三不均三匀沉三降（二三）独三立基三础三独立三基础三呈柱三墩形三，也三叫单三独基三础，三其构三造形三式见三图8－9。柱下三独立三基础当房三屋为三骨架三承重三结构三或内三骨架三承重三结构三时，三承重三柱下三扩大三形成三独立三基础三常用三断面三形式三有阶三梯形三、锥三形、三杯形三等。（三三）整三片基三础整片三基础三包括筏式三基础和箱形三基础当上三部荷三载较三大、三地基三承载三力较三低、三柱下三交叉三条形三基础三或墙三下条三形基三础的三底面三积占三建筑三物平三面面三积较三大比三例时三，可三以考三虑选三用整三片筏三式基三础具三有减三少基三底压三力、三提高三地基三承载三力和三调整三地基三不均三匀沉三降的三能力三。筏式三基础三一般三分柱三下筏三基和三墙下三筏基三二类三，前三者系三框架三结构三上的三筏基三，后三者系三承重三墙结三构下三的筏三基。筏式三基础(片筏三基础)—分板三式和三梁板三式墙下三筏基三也称三墙下三筏板三基础三，广三泛应三用于三量大三面广三的多三层或三高层三住宅三、办三公楼三等民三用建三筑。整片三筏式三基础三按结三构形三式分三为板三式结三构和三梁板三式结三构两三类，三其构三造形三式见三图8－１0ａ、三ｂ、c、d。箱形三基础当钢三筋混三凝土三基础三埋深三很大三，为三了增三加建三筑物三的刚三度，三可用三钢筋三混凝三土筑三成有三底板三顶板三和四三壁的箱形三基础。箱形三基础内部三空间三可用三作地三下室三。这三样基三础可三用荷三载很三大的三高层三建筑三，其三构造三形式三见图8－１0e。（四三）桩三基础当建三筑物三荷载三较大三，地三基的三软弱三土层三厚度三在５三ｍ以三上，三基础三不能三埋在三软弱三土层三内或三对软三弱土三层进三行人三工处三理困三难或三不经三济时三，常三采用桩基三础。采用三桩基三础能三节省三基础三材料三，减三少挖三填土三方量三，改三善工三人的三劳动三条件三，缩三短工三期。在严三寒地三区进三行基三础施三工时三，要三开挖三冻土三，耗三费人三工，三进度三迟缓三；采三用桩三基础三能避三开挖三掘冻三土这三一繁三重劳三动。三因此三近年三来桩三基础三采用三量逐三年增三加。桩的三种类桩的三种类三很多三，按三桩的三材料三可以三分为木桩、钢筋三混凝三土桩三、钢三桩等；按桩三的受三力性三能又三可以三分为端承三桩与摩擦三桩。桩基三础把三建筑三的荷三载通三过桩三端传三给深三处坚三硬土三层，三或通三过桩三侧表三面与三周围三土的三摩擦三力传三给地三基。三前者三是端承三桩，后三者称三为摩擦三桩。端承三桩适三用于三表面三软土三层不三太厚三，而三下部三为坚三硬土三层的三地基三情况三。摩擦三桩适三用于三软土三层较三厚，三而坚三硬土三层距三地表三很深三的地三基情三况。三桩上三的荷三载由三桩侧三摩擦三力和三桩端三应力三承受三。当前三用最三多的三是钢三筋混三凝土三桩，三包括预制三桩和灌注三桩两大三类第四三节三基础三构造三的特三殊问三题一、三不同三埋深三基础一栋三房屋三的基三础埋三深有三时不三同。三如考三虑土三的冻三结深三度影三响时三，外三墙基三础埋三置较三深，三而内三墙基三础不三考虑三上述三影响三