房屋建筑學(xué)第二章

1、第二章基礎(chǔ)、掌握地基、基礎(chǔ)工作狀態(tài)、設(shè)計(jì)要求等基本概念；、掌握常見(jiàn)基礎(chǔ)的分類(lèi)，了解基礎(chǔ)的一般構(gòu)造。 基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基與基礎(chǔ)的基本概念地基與基礎(chǔ)的基本概念2.1基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造2.2第二章 基礎(chǔ).地基與基礎(chǔ)的基本概念一、地基、基礎(chǔ)及其與荷載的關(guān)系 基礎(chǔ)是建筑物的墻或柱埋在地下的擴(kuò)大部分。基礎(chǔ)的作用是承受建筑上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，通過(guò)自身的調(diào)整，把它傳給地基，如圖. 所示。地基是指基礎(chǔ)底面以下，受到基礎(chǔ)荷載作用影響范圍內(nèi)的部分巖、土體。基礎(chǔ)是建筑物的重要組成部分，而地基只是承受建筑物荷載的那部分巖土層。圖2.1地基與基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ) 作為地基的巖、土體，其強(qiáng)度（地基承載力）和

2、抗變形能力應(yīng)能保證建筑物的正常使用和整體穩(wěn)定性，并使地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲(chǔ)備。地基每平方米所能承受的最大壓力稱為地基承載力。為了保證建筑物的穩(wěn)定和安全，必須控制建筑物基礎(chǔ)底面的平均壓力不超過(guò)地基承載力。地基上所承受的全部荷載是通過(guò)基礎(chǔ)傳遞的，因此當(dāng)荷載一定時(shí)，可通過(guò)加大基礎(chǔ)底面積來(lái)減少單位面積上地基所受到的壓力?；A(chǔ)底面積A 可通過(guò)下式來(lái)確定： AFN f 式中FN 表示建筑物的總荷載，f 表示地基承載力。 從上式可以看出，當(dāng)?shù)鼗休d力不變時(shí)，建筑總荷載越大，基礎(chǔ)底面積也越大?；虍?dāng)建筑物總荷載不變時(shí)，地基承載力越小，基礎(chǔ)底面積越大。第二章 基礎(chǔ)二、地基的分類(lèi)二、地基的分類(lèi) 地基可

3、分為天然地基和人工地基兩種類(lèi)型。 天然地基是指天然狀態(tài)下即可滿足承載力要求、不需人工處理的地基。可作為天然地基的巖土體包括巖石、碎石、砂土、粘性土等。當(dāng)天然巖土體達(dá)不到上述要求時(shí)，可以對(duì)地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和加固。經(jīng)人工處理的地基稱為人工地基。處理方法有換填法、預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、振沖法、深層攪拌法等。也可在軟弱地基上打入混凝土樁、噴粉樁或灰砂樁，組成復(fù)合地基，使樁間土和樁體共同承受上部荷載，起到加強(qiáng)地基的作用。第二章 基礎(chǔ) 換填法是指用砂石、素土、灰土、工業(yè)廢渣等強(qiáng)度較高的材料，置換地基淺層軟弱土，并在回填土的同時(shí)采用機(jī)械逐層壓實(shí)。 預(yù)壓法指在建筑基礎(chǔ)施工前，對(duì)地基土預(yù)先進(jìn)行加載預(yù)壓，使地基土被預(yù)先壓實(shí)

4、，從而提高地基土強(qiáng)度和抵抗沉降的能力。 強(qiáng)夯法是利用強(qiáng)力對(duì)地基施加沖擊能，將土層夯擊密實(shí)，提高地基承載力。強(qiáng)夯對(duì)地基土有加密作用、固結(jié)作用和預(yù)加變形作用，從而提高了地基承載力，降低了壓縮性。目前強(qiáng)夯法又發(fā)展為強(qiáng)夯置換法，即在加密同時(shí)對(duì)部分軟弱土用粗骨料取代，然后夯實(shí)；或是利用砂石以及其他顆粒材料填入夯坑內(nèi)，從而形成夯擴(kuò)短樁。 由于人工地基會(huì)增加建筑物的造價(jià)，因此在建筑選址時(shí)往往優(yōu)先選擇把建筑建造在天然地基上。三、地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求 、地基應(yīng)具有足夠的承載力和均勻程度 建筑物應(yīng)盡量選擇地基承載力較高而且均勻的地段，如巖石、碎石等。地基土質(zhì)應(yīng)均勻，否則基礎(chǔ)處理不當(dāng)會(huì)使建筑物發(fā)生不均勻沉降，引起變

5、形乃至開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響建筑物的正常使用。 、基礎(chǔ)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性 基礎(chǔ)是建筑物的重要承重構(gòu)件，它承受著上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，是建筑物安全的重要保證。因此基礎(chǔ)必須有足夠的強(qiáng)度，才能保證將建筑物的荷載可靠地傳給地基。 基礎(chǔ)埋于地下，常受到水或其他腐蝕性物質(zhì)的侵蝕，建成后檢查和維修困難，所以在選擇基礎(chǔ)的材料與構(gòu)造形式時(shí)，應(yīng)考慮其耐久性和抵抗地下不利介質(zhì)的能力。 第二章 基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)要求 基礎(chǔ)工程約占建筑總造價(jià)的 ，降低基礎(chǔ)工程的造價(jià)是減少建筑總投資的有效方法。這就要求選擇土質(zhì)好的地段，以減少地基處理的費(fèi)用。需要特殊處理的地基，也要盡量選用地方材料及合理的構(gòu)造形式。第二章 基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ)2.2

6、2.2基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造基礎(chǔ)的類(lèi)型及構(gòu)造 一、基礎(chǔ)埋深 、基礎(chǔ)埋深的概念 基礎(chǔ)埋深是指從室外設(shè)計(jì)地面至基礎(chǔ)底面的深度。如圖2.2所示。基礎(chǔ)按其埋置深度大小分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。基礎(chǔ)埋深不超過(guò)5m 時(shí)稱為淺基礎(chǔ)。若淺層土質(zhì)不良或設(shè)有地下室時(shí)，需將基礎(chǔ)加大埋深。有的工程為了滿足承載、使用功能和地質(zhì)條件的需求，有時(shí)需采取一些特殊的施工手段和相應(yīng)的基礎(chǔ)形式，如樁基、沉箱、沉井和地下連續(xù)墻等。第二章 基礎(chǔ)圖2.2基礎(chǔ)的埋置深度第二章 基礎(chǔ) 、基礎(chǔ)埋深的影響因素 基礎(chǔ)埋深的大小常由地基的土層狀態(tài)和建筑物上部荷載大小決定，直接影響到施工的難易程度及造價(jià)的高低。影響基礎(chǔ)埋深的因素很多，其主要影響因素如下： （）建

7、筑物的使用要求、基礎(chǔ)形式及荷載 當(dāng)建筑物設(shè)置地下室、設(shè)備基礎(chǔ)或地下設(shè)施時(shí)，基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足其使用要求；高層建筑基礎(chǔ)埋深隨建筑高度增加適當(dāng)增大，這樣才能滿足穩(wěn)定性要求；荷載大小和性質(zhì)也影響基礎(chǔ)埋深，一般荷載較大時(shí)應(yīng)加大埋深；受上拔力的基礎(chǔ)，應(yīng)有較大埋深以滿足抗拔力的要求。 （）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 基礎(chǔ)應(yīng)建造在堅(jiān)實(shí)可靠的地基上，不能設(shè)置在承載力低、壓縮性高的軟弱土層上。構(gòu)成地基的土層常由多層土組成，直接支承基礎(chǔ)的土層稱為持力層，其下部各層土為下臥層。第二章 基礎(chǔ) 在滿足地基穩(wěn)定和變形的前提下，基礎(chǔ)盡量淺埋，但由于地表土雜質(zhì)較多，基礎(chǔ)的埋深通常不淺于0.5。如淺層土作持力層不能滿足要求，可考慮深埋

8、。地基軟弱土層在2m以內(nèi)，下臥層為壓縮性低的土，此時(shí)應(yīng)將基礎(chǔ)埋在下臥層上；如軟弱土層厚在25m，低層輕型建筑可將基礎(chǔ)埋于軟弱土層內(nèi)，但應(yīng)適當(dāng)加寬基礎(chǔ)，必要時(shí)也可用換土、壓實(shí)等方法進(jìn)行地基處理；如軟弱土層大于5m，低層輕型建筑也可以淺埋于軟弱土層內(nèi)，必要時(shí)可加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)或進(jìn)行地基處理；如地基土由多層土組成且均屬于軟弱土層且上部荷載很大時(shí)，常采用深基礎(chǔ)方案，如樁基等。按地基條件選擇埋深時(shí)，還要求從減少不均勻沉降的角度來(lái)考慮，當(dāng)土層分布明顯不均勻或各部分荷載差別很大時(shí)，同一建筑物可采用不同的埋深來(lái)調(diào)整不均勻沉降量。圖2.3所示為各種土層條件下的基礎(chǔ)埋深情況。第二章 基礎(chǔ)圖2.3地質(zhì)構(gòu)造與基礎(chǔ)埋深的關(guān)

9、系第二章 基礎(chǔ) 地基范圍內(nèi)存在地下水時(shí)，常將地下水位分為設(shè)計(jì)最高地下水位和最低地下水位，確定基礎(chǔ)埋深一般應(yīng)考慮將基礎(chǔ)埋于設(shè)計(jì)最高地下水位以上不小于200mm處。當(dāng)?shù)叵滤惠^高，不能滿足上述要求時(shí)，宜將基礎(chǔ)埋置在最低地下水位以上不少于200mm的深度，且同時(shí)考慮施工時(shí)基坑的排水和坑壁的支護(hù)等因素，如圖2.4所示。地下水位以下的基礎(chǔ)選材時(shí)應(yīng)考慮地下水對(duì)基礎(chǔ)侵蝕的影響。圖2.4地下水位對(duì)基礎(chǔ)埋深的影響第二章 基礎(chǔ) （）土的凍結(jié)深度的影響 粉砂、粉土和粘性土等細(xì)粒土具有凍脹現(xiàn)象，凍脹會(huì)將基礎(chǔ)向上拱起。土層解凍，基礎(chǔ)又下沉，使基礎(chǔ)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。凍融的不均勻使建筑物產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂等破壞情況。

10、因此，建筑物基礎(chǔ)應(yīng)埋置在冰凍層以下不小于200mm處。 （）相鄰建筑物的埋深 新建建筑物基礎(chǔ)埋深不宜大于相鄰原基礎(chǔ)埋深。當(dāng)埋深大于原有建筑物基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)間的凈距應(yīng)根據(jù)荷載大小和性質(zhì)等確定，一般為相鄰基礎(chǔ)底面高差的11倍，見(jiàn)圖2.5。如不能滿足上述要求時(shí)應(yīng)加固原有地基或采用分段施工、設(shè)臨時(shí)加固支撐、打板樁、地下連續(xù)墻等施工措施。 （）其他 為保護(hù)基礎(chǔ)，一般要求基礎(chǔ)頂面低于設(shè)計(jì)室內(nèi)地面不少于0.1m，地下室或半地下室基礎(chǔ)的埋深則要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的要求確定。第二章 基礎(chǔ)圖2.5基礎(chǔ)埋深與相鄰基礎(chǔ)的關(guān)系第二章 基礎(chǔ) 二、基礎(chǔ)的分類(lèi)二、基礎(chǔ)的分類(lèi) 基礎(chǔ)的類(lèi)型很多，按所用材料及受力特點(diǎn)可分為無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)和擴(kuò)

11、展基礎(chǔ)。無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)通常包括磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)等，擴(kuò)展基礎(chǔ)包括柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。基礎(chǔ)按構(gòu)造形式還可分為獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏片基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。第二章 基礎(chǔ) 1、按材料及受力特點(diǎn)分類(lèi) （） 無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ) 無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)是指由磚石、毛石、素混凝土、灰土等剛性材料制作的基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗剪強(qiáng)度低。為滿足地基允許承載力的要求，需要加大基礎(chǔ)底面積，但基礎(chǔ)尺寸寬高比超過(guò)一定范圍，基礎(chǔ)的內(nèi)力超過(guò)其抗拉和抗剪強(qiáng)度，基礎(chǔ)會(huì)發(fā)生折裂破壞，如圖2.6所示。 折裂的方向與垂直面的夾角稱為壓力分布角，或稱剛性角。剛性基礎(chǔ)放大角度不應(yīng)超過(guò)剛性角。為設(shè)計(jì)施工方

12、便將剛性角換算成的正切值b/h，即寬高比。表2.1所示是各種材料基礎(chǔ)的寬高比b/h 的容許值。 所有無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)大放角均應(yīng)控制在剛性角以內(nèi)。第二章 基礎(chǔ)圖2.6無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的受力、傳力特點(diǎn)第二章 基礎(chǔ)表2.1無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的允許值基礎(chǔ)材料質(zhì)量要求臺(tái)階寬高比的允許值F100kN F F 1:1.001:1.251:1.50混凝土基礎(chǔ)C10混凝土C7.5混凝土1:1.001:1.001:1.00毛石混凝土基礎(chǔ)C7.5C10混凝土1:1.001:1.251:1.50三合土基礎(chǔ)體積比 （石灰砂骨料），1:1.501:2.00磚基礎(chǔ)磚不低于MU7.5M5砂漿1:1.501:1.501:1.50M

13、2.5砂漿1:1.501:1.50毛石基礎(chǔ)M2.5M5砂漿1:1.251:1.50M1砂漿1:1.50灰土基礎(chǔ)體積比為 或 的灰土，其最小干重度（重力密度）：粉土： m3粉質(zhì)粘土：. m3粘土：暢 m31:1.251:1.50第二章 基礎(chǔ) （） 擴(kuò)展基礎(chǔ) 鋼筋混凝土基礎(chǔ)稱為擴(kuò)展基礎(chǔ)。鋼筋混凝土的抗彎和抗剪性能良好，可在上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基承載力不高以及水平力和力矩等荷載的情況下使用，這類(lèi)基礎(chǔ)的高度不受臺(tái)階寬高比的限制，故適宜在寬基淺埋的場(chǎng)合下采用。在同樣情況下，采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)與混凝土基礎(chǔ)比較，可節(jié)省大量的材料和挖土的工作量。鋼筋混凝土基礎(chǔ)的構(gòu)造見(jiàn)圖2.7。第二章 基礎(chǔ)圖2.7鋼筋混凝土基

14、礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ) 基礎(chǔ)形式的選擇與上部結(jié)構(gòu)形式直接相關(guān)，另外與土層分布情況、地基承載力、荷載大小、受力方向等條件密切相關(guān)。 、基礎(chǔ)按構(gòu)造形式分類(lèi) （） 獨(dú)立基礎(chǔ) 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)在柱下，常用斷面形式有踏步形、錐形、杯形，其材料通常采用鋼筋混凝土、素混凝土等。當(dāng)柱子為預(yù)制時(shí)，則將基礎(chǔ)做成杯口形，然后將柱子插入，并嵌固在杯口內(nèi)，故稱杯口基礎(chǔ)，見(jiàn)圖2.8。第二章 基礎(chǔ)圖2.8獨(dú)立基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ) （） 條形基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ)是連續(xù)帶形，也稱帶形基礎(chǔ)，有墻下條形基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ)兩類(lèi)。墻下條形基礎(chǔ)一般用于多層磚混結(jié)構(gòu)的墻下，其結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖2.9。低層或小型建筑常用磚、混凝土等無(wú)筋擴(kuò)展條形基礎(chǔ)；如上部為鋼筋混凝土墻

15、，或地基較差、荷載較大時(shí)，可采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。 當(dāng)建筑上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)或排架結(jié)構(gòu)、荷載較大或荷載分布不均勻、地基承載力偏低時(shí)，為增加基底面積或增強(qiáng)整體剛度，減少不均勻沉降，常采用鋼筋混凝土柱下條形基礎(chǔ)。將各柱下基礎(chǔ)用基礎(chǔ)梁相互連接成一體，就形成井格基礎(chǔ)，見(jiàn)圖2.10。第二章 基礎(chǔ)圖2.9混凝土條形基礎(chǔ)示意圖第二章 基礎(chǔ)圖2.10井格基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ) （） 筏片基礎(chǔ) 建筑物的基礎(chǔ)由整片的鋼筋混凝土板組成，板直接作用于地基上，稱為筏片基礎(chǔ)。筏片基礎(chǔ)的整體性好，可以跨越基礎(chǔ)下的局部軟弱土，承載力也高。 筏片基礎(chǔ)常用于地基軟弱的多層砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及上部結(jié)構(gòu)荷載較大且不均勻或地

16、基承載力低的情況，按其結(jié)構(gòu)布置形式分為梁板式和無(wú)梁式，其受力特點(diǎn)與倒置的樓板相似，見(jiàn)圖2.11。第二章 基礎(chǔ)圖2.11筏片基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ) （） 箱形基礎(chǔ) 當(dāng)上部建筑物為荷載大、對(duì)地基不均勻沉降要求嚴(yán)格的高層建筑、重型建筑以及軟弱土地基上的多層建筑時(shí)，為增加基礎(chǔ)剛度，可以將地下室的底板、頂板和墻體整體澆筑成箱子狀的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，稱為箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)的剛度較大，抗震性能好，有較好的地下空間可以利用，能承受很大的彎矩，見(jiàn)圖2.12。第二章 基礎(chǔ)圖2.12箱形基礎(chǔ)第二章 基礎(chǔ) （） 樁基礎(chǔ) 當(dāng)淺層地基上不能滿足建筑物對(duì)地基承載力和變形的要求，而又不適宜采取地基處理措施時(shí)，就可考慮以下部堅(jiān)實(shí)土層或

17、巖層作為持力層的深基礎(chǔ)，其中樁基礎(chǔ)應(yīng)用最為廣泛。 樁基礎(chǔ)一般由設(shè)置于土中的樁身和承接上部結(jié)構(gòu)的承臺(tái)組成，見(jiàn)圖2.13。樁基礎(chǔ)是按設(shè)計(jì)的點(diǎn)位將樁身置于土中，樁的上端設(shè)置鋼筋混凝土承臺(tái)梁，承臺(tái)梁上接柱或墻體，以便使建筑荷載均勻地傳遞給樁基礎(chǔ)。在寒冷地區(qū)，承臺(tái)梁下一般鋪設(shè)100 200mm厚的粗砂或焦渣，以防土壤凍脹引起承臺(tái)的反拱破壞。第二章 基礎(chǔ)圖2.13樁基礎(chǔ)組成示意圖第二章 基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)的類(lèi)型很多，按照樁的受力方式可分成端承樁和摩擦樁，端承樁是由樁底端直接將上部荷載傳入樁下堅(jiān)實(shí)的巖土層，摩擦樁是靠樁身和周?chē)翆赢a(chǎn)生的內(nèi)摩擦力將上部荷載傳入巖土層；按照樁的施工特點(diǎn)可以分成打入樁、振入樁、壓入樁和鉆孔灌注樁等；按照材料可以分成鋼筋混凝土樁、鋼管樁。樁的斷面有圓形、方形、筒形、六角形等多種形式。 隨著建筑施工和設(shè)計(jì)水平的不斷提高，樁基礎(chǔ)在城市建筑中的應(yīng)用日益廣泛，新技術(shù)、新工藝層出不窮。第二章 基礎(chǔ)本章小結(jié) 、基礎(chǔ)和地基是兩個(gè)不同的概念，基礎(chǔ)作為建筑組成部分是我們重點(diǎn)研究的對(duì)象；地基作為與建筑關(guān)系密切的周邊條件，也是我