房屋建筑學-第八章-基礎與地下室剖析

1、1,Architectural Design And Construction,房屋建筑學,第八章 基礎與地下室,2,基礎的類型與構造,第二節(jié),第八章 基礎與地下室,第八章 基礎與地下室,3,本章提要 本章主要介紹地基和基礎的基本概念及相互關系；基礎埋置深度；影響基礎埋置深度的因素；基礎的類型與構造；地下室的類型及防潮、防水構造。 學習目標 掌握基礎、地基、基礎埋置深度、大放腳等基本概念；了解基礎的類型及其構造；了解影響基礎埋置深度的因素；了解地下室、人防地下室、半地下室、全地下室的定義；熟悉地下室的防潮、防水的構造做法。,本章提要和學習目標,4,一、基礎與地基的關系 基礎：建筑物的最下端，埋

2、入地下并直接作用在土壤層上的承重構件叫做基礎。 地基：基礎下面的土壤層叫做地基。 基礎是建筑物重要的組成部分。 地基不是建筑物的組成部分，它是承受建筑物荷載的土壤層。 建筑物的全部荷載最終是由基礎底面?zhèn)鹘o了地基?；A和地基共同保證著房屋的堅固、耐久和安全。 地基土中，具有一定的地耐力、直接承受建筑荷載、并需進行力學計算的土層稱為持力層。持力層下的土層稱下臥層(圖81)。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,5,二、地基的分類 地基可分為天然地基和人工地基兩大類： 天然地基是指天然土層具有足夠的承載力，不需人工改善或加固便可直接承受建筑物荷載的地基。如：呈連續(xù)整體狀的巖層或由巖石風化破碎成松軟顆粒的土層

3、可作為天然地基。 人工地基經(jīng)過人工處理加固后的地基叫人工地基。 人工地基的處理措施通常有壓實法、換土法和打樁法等三大類。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,6,壓實法：是通過用重錘夯實或壓路機碾壓，擠出軟弱土層中土顆粒間的空氣，使土中孔隙壓縮，提高土的密實度，從而增加地基土承載力的方法。這種方法經(jīng)濟實用，適用于土層承載力與設計要求相差不大的情況。 換土法：是將基礎底面下一定范圍的軟弱土層部分的或全部的挖去，換以低壓縮性材料，如灰土、礦石渣、粗砂、中砂等，再分層夯實。 打樁法：是在軟弱土層中置入樁身，把土壤擠密或把樁打到地下堅硬的土層上，來提高土層的承載力的方法。 除以上三種主要方法外，人工地基還有許

4、多其他的處理方法。如化學加固法、電硅化法、排水法、加筋法和熱學加固法等等人工處理地基的方法。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,7,三、基礎埋置深度及其影響因素 （一）基礎的埋置深度 基礎的埋置深度：從室外設計地面到基礎底面的垂直距離稱基礎的埋置深度（圖82）。 埋深大于或等于4m的稱為深基礎； 埋深小于4m的稱為淺基礎； 直接做在地表面上的基礎稱為不埋基礎。 從施工和造價方面考慮，一般民用建筑，基礎應優(yōu)先選用淺基礎。但基礎的埋深最少不能小于500mm。否則，地基受到雨水沖刷、機械破壞而影響建筑安全。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,8,（二）影響基礎的埋置深度的因素 1、地基土質(zhì)的影響 土質(zhì)好，承載力

5、高時，基礎應盡量淺埋。 基礎底面應盡量埋在常年未經(jīng)擾動且堅實平坦的土層或巖石（俗稱“老土層”）上。而不應設置在耕植土、雜填土及淤泥質(zhì)土層中。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,9,2、地下水位的影響 建筑物的基礎應盡量埋在地下水位以上。 如果必須埋在地下水位以下時，應將基礎底面埋置在最低地下水位200mm以下（圖83），以免因水位變化，使基礎遭受水浮力的影響。 埋在地下水位以下的基礎，應選擇具有良好耐水性的材料，如石材、混凝土等。當?shù)叵滤泻懈g性物質(zhì)時，基礎應采取防腐措施。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,10,3、土的凍結深度的影響 一般地，基礎應埋置在冰凍線以下約200mm的地方(圖84)。 冰

6、凍線：地面以下，凍結土與非凍結土的分界線稱為冰凍線。 凍結深度：從地面到冰凍線的距離即為土的凍結深度。 土的凍結：是指土中的水分受冷，凍結成冰，使土體凍脹的現(xiàn)象。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,11,4、相鄰建筑物基礎埋深的影響 當新建房屋在原有建筑附近時，一般新建房屋的基礎埋置深度應小于原有建筑基礎埋置深度。當新建房屋基礎埋深必須大于原有建筑的埋置深度時，應使兩基礎間留出一定的水平距離，一般為相鄰基礎底面高差的12倍（圖85），以保證原有房屋的安全。如不能滿足此條件時，可通過對新建房屋的基礎進行處理來解決。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,12,5、連接不同埋深基礎的影響 當一幢建筑物設計上要求基

7、礎的局部必須埋深時，深、淺基礎的相交處應采用臺階式逐漸落深。為使基礎開挖時不致松動臺階土，臺階的踏步高度應小于等于500mm，踏步的長度不應小于2倍的踏步高度。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,13,6、其他因素對基礎埋深的影響 基礎的埋深除與以上幾種影響因素有關外，還須考慮新建建筑物的高度，是否有地下室、設備基礎、地下管溝等因素。另外，當?shù)孛嫔嫌休^多腐蝕液體作用時，基礎埋置深度不宜小于1.5m，必要時，須對基礎作防護處理。,第一節(jié) 基 礎 和 地 基,14,按構造形式劃分：有條形基礎、獨立基礎、十字交叉基礎、筏片基礎、箱形基礎、樁基礎； 按所采用材料和受力特點分：有剛性基礎和柔性基礎； 按埋置深

8、度分：有淺基礎、深基礎等等。 基礎的形式主要根據(jù)基礎上部結構類型、體量高度、荷載大小、地質(zhì)水文和地方材料等諸多因素而定。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,15,一、條形基礎 條形基礎呈連續(xù)的帶狀，也稱帶形基礎。一般用于墻下也可用于柱下（圖86）。 當建筑物上部結構采用墻承重時，承重墻下一般采用通長的條形基礎(圖86a)。 當建筑物的承重構件為柱子時，若荷載大且地基軟時，常用鋼筋混凝土條形基礎將柱下的基礎連接起來，形成柱下條形基礎(圖86b)。 條形基礎一般是由磚、毛石、混凝土、毛石混凝土和鋼筋混凝土等材料制成。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,16,（一）磚基礎 用粘土磚砌筑的基礎叫磚基礎。 優(yōu)點：取材容

9、易、價格低、施工簡單等。 適合：地基土好、地下水位較低，五層以下的磚木結構或磚混結構。 但其大量消耗耕地土，目前，我國有些地區(qū)已限制使用粘土磚。 構造：磚基礎一般采用臺階式，逐級向下放大，形成“大放腳”。為了滿足基礎剛性角的限制，其臺階的寬高比應不大于1:1.5。一般采用每兩皮磚挑出1/4磚或兩皮磚挑出1/4磚與一皮磚挑出1/4磚相間的砌筑方法（圖87）。砌筑前基槽底面要鋪不小于100厚砂墊層。磚的強度等級不低于Mu10，砂漿應為強度等級不應低于M5的水泥砂漿。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,17,（二）灰土基礎 條形磚石基礎下，由石灰與粘土加水拌和夯實而成的灰土墊層，叫做灰土磚基礎，又叫灰土基礎

10、。 優(yōu)點：隨時間推移，強度會大大增強。但其抗凍、耐水性很差，故灰土基礎深度宜在地下水位以上，且頂面應在冰凍線以下（圖88）。 構造：灰土基礎的石灰與粘土的體積比一般為3:7或2:8?；彝撩繉?00mm厚，夯實厚度約為150mm。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,18,（三）毛石基礎 毛石基礎是由毛石和水泥砂漿砌筑而成。其外露的毛石略經(jīng)加工，形狀基本方整，粒徑一般不小于300mm。中間填塞的餡石是未經(jīng)加工的厚度不小于150mm的塊石。 優(yōu)點：由于石材抗壓強度高，水泥砂漿也是耐水材料，所以抗凍、抗水、抗腐蝕性能好。 適用：可用于地下水位較高、凍結深度較深的低層或多層民用建筑中。 不宜用于有振動的房屋。

11、構造：毛石基礎的剖面一般為階梯形（圖89），基礎頂部寬度不宜小于500mm，且要比墻或柱每邊寬出100mm。每個臺階的高度不宜小于400mm，每個臺階挑出的寬度不應大于200mm。當基礎底面寬度小于700mm時，毛石基礎應做成矩形截面。毛石基礎頂面砌墻前應先鋪一層水泥砂漿。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,19,（四）三合土基礎 如果將磚石條形基礎下的灰土換成由石灰、砂、骨料（碎磚、碎石或礦渣）組成的三合土，則形成三合土基礎。 優(yōu)點：施工簡單、造價低廉。 但強度較低，且基礎深度也應在地下水位以上。 構造：三合土的體積比一般為1:3:6或1:2:4，加適量水拌合夯實，每層夯實厚度為150mm，總厚度H

12、o300mm，寬度B600mm（圖810）。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,20,（五）混凝土基礎 混凝土基礎也叫素混凝土基礎。 優(yōu)點：堅固、耐久、抗水。 適用：可用于有地下水和冰凍作用的基礎。 構造：其斷面形式有階梯形、梯形（圖811）等。梯形截面的獨立基礎也叫錐形基礎。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,21,（六）毛石混凝土基礎 為了節(jié)約水泥，對于體積較大的混凝土基礎工程，可以在澆筑混凝土時加入20%30%的毛石，這種基礎叫毛石混凝土基礎（圖812）。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,22,（七）鋼筋混凝土基礎 剛性基礎：中小型建筑常采用以磚、石、混凝土、灰土、三合土等剛性材料做成的條形基礎，又稱剛性基礎

13、。 當建筑物的荷載較大，地基承載力較小時，必須加寬基礎底面的寬度。而剛性基礎受剛性角的限制，勢必會增加基礎的高度。這樣，既增加了挖土工作量，對工期和造價也很不利。如果在混凝土基礎的底部配以鋼筋，形成鋼筋混凝土基礎，利用鋼筋來抵抗拉應力，可使基礎底部能夠承受較大彎矩。鋼筋混凝土基礎在受力時，是一整體，這樣，基礎的寬度就可不受剛性角的限制。 鋼筋混凝土基礎也稱為柔性基礎。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,23,構造：鋼筋混凝土柔性基礎因其不受剛性角的限制，基礎可做得很寬，也可盡量淺埋（圖813）。這種基礎相當于一個倒置的懸臂板，所以它的根部厚度較大，配筋較多，兩邊板厚較?。ǖ粦∮?00mm），鋼筋也

14、較少。鋼筋的用量通過計算而定，但直徑不宜小于8mm，間距不宜小于200mm?；炷翉姸鹊燃壱膊灰说陀贑20。當用等級較低的混凝土做墊層時，為使基礎底面受力均勻，墊層厚度一般為100mm。 為保護基礎鋼筋不受銹蝕，當有墊層時，保護層厚度不宜小于35mm，不設墊層時，保護層厚度不宜小于70mm（圖814）。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,24,二、獨立基礎 當建筑物承重體系為梁、柱組成的框架、排架或其他類似結構時，其柱下基礎常采用的基本形式是獨立基礎。 常見的斷面形式有階梯形、錐形等（圖815 a .b）。 當采用預制柱子嵌固在杯口內(nèi)時，又稱杯形基礎（圖815c）。杯形基礎的杯底厚度應大于200mm，

15、杯壁厚一般為150200mm,杯口深度必須大于等于柱子長邊50mm，且500mm。為了便于柱子安裝和澆筑細石混凝土，杯上口和柱邊的距離一般為75mm，底部為50mm。施工時在杯底及杯壁四周均用比基礎混凝土等級高一級的細石混凝土澆注（圖816）。 有時為滿足局部工程條件變化的需要，須將個別杯基礎底面降低，便形成高杯口基礎，也稱長頸基礎（圖815d）。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,25,三、其他類型的基礎 （一）井格基礎 為了提高建筑物的整體性，防止柱間不均勻沉降，常將柱下基礎做成十字交叉的井格基礎（圖817）。 （二）筏片基礎 當上部結構荷載較大，而地基承載力又特別低，采用柱下條形基礎或十字交叉基

16、礎已不能適應地基變形需要時，常將墻或柱下基礎連成一鋼筋混凝土板，形成筏片基礎。筏片基礎有板式和梁板式兩種（圖818）。 （三）箱形基礎 當建筑物荷載很大，或淺層地質(zhì)情況較差，基礎需要埋深很大時，為了增加建筑物的整體剛度，有效抵抗地基的不均勻沉降，常采用由鋼筋混凝土底板、頂板和若干鋼筋混凝土縱橫墻組成的空心箱體基礎，即箱形基礎（圖819）。 箱形基礎具有整體空間剛度大，能有效調(diào)整底壓力，且埋深大，穩(wěn)定性和抗震性好的特點。且內(nèi)部空間可用作地下室。因此，常用于高層建筑或在軟弱地基上建造的重型建筑物。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,26,（四）樁基礎 當建筑物荷載較大，地基軟弱土層厚度在5米以上，對軟弱土

17、層進行人工處理困難和不經(jīng)濟時，可采用樁基礎。 樁基礎由樁身和承臺組成（圖820）。 鋼筋混凝土承臺梁（或板）設在樁身的頂部，用以支承上部墻體或柱，使建筑物荷載均勻的傳給樁基。在寒冷地區(qū)，承臺梁下應鋪設100200厚的粗砂或焦渣，以防止承臺下的土壤受凍膨脹，引起承臺梁的反拱破壞。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,27,樁基礎的類型： 按材料不同，可分為鋼筋混凝土樁、鋼樁、木樁等； 按樁的斷面形狀，可分為圓形、方形、環(huán)形、六角形及工字形樁等； 按樁的入土方法可分為打入樁、振入樁、壓入樁及灌入樁等； 按樁的性能，又可分為摩擦樁和端承樁。 摩擦樁（圖821a）是通過樁側(cè)表面與周圍土的摩擦力來承擔荷載的。適用

18、于軟土層較厚，堅硬土層較深，荷載較小的情況。 端承樁（圖821b）是將建筑物的荷載通過樁端傳給地基深處的堅硬土層。這種樁適合于堅硬土層較淺，荷載較大的情況。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,28,目前，較為多用的是鋼筋混凝土樁，包括預制樁、灌注樁和爆擴樁。 預制樁：是在混凝土構件廠或施工現(xiàn)場預制，待混凝土強度達到設計強度100%時。進行運輸打樁。這種樁的截面尺寸、樁長規(guī)格較多，制作簡便，質(zhì)量容易保證。但造價較灌注樁高，施工時有較大的振動和噪音，在市區(qū)內(nèi)施工應予以注意。 灌注樁：是直接在地面上鉆孔或打孔，然后放入鋼筋籠，澆筑混凝土而成。與預制樁相比，灌注樁具有較大的優(yōu)越性。首先，灌注樁的直徑變化幅度大

19、，可達到較高的承載力；其次，樁身長，深度可達到幾十米；其三是施工工藝簡單，節(jié)約鋼材，造價低。但在施工時，要進行泥 漿處理，給施工帶來麻煩。且地下水位高時，易出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象。 爆擴樁：是用機械或人工鉆孔后，用炸藥爆炸擴大孔底，再澆注混凝土而成。其優(yōu)點是承載能力高（因有擴大端），施工速度快，勞動強度低，投資少。缺點是質(zhì)量不宜保證，且施工擾民。,第二節(jié) 基礎的類型與構造,29,地下室是建筑物設在首層以下的房間，一般由墻身、底板、頂板、門窗、樓梯和采光井等幾部分組成（圖822）。,第三節(jié) 地下室構造,30,一、地下室的類型 地下室按使用功能分，有普通地下室和人防地下室； 按頂板標高與室外地面的位置分，有

20、半地下室和全地下室； 按結構材料分，有磚墻地下室和混凝土墻地下室。,第三節(jié) 地下室構造,31,（一）普通地下室 普通地下室是建筑空間向地下的延伸。一般為單層，有時根據(jù)需要也可達數(shù)層。 （二）人防地下室 人防地下室是有人民防空要求的地下空間?？梢灶A防現(xiàn)代戰(zhàn)爭中沖擊波、早期核輻射、化學毒氣及地面建筑倒塌等給人帶來的危險。 (三)半地下室 房間地面低于室外地坪高度為該房間凈高的1/3-1/2的，叫做半地下室（圖823）。 （四）全地下室 當?shù)叵率翼敯鍢烁叩陀谑彝獾孛鏄烁?，或地下室地面低于室外地坪高度超過該房間凈高的1/2時，稱全地下室(圖823),第三節(jié) 地下室構造,32,二、地下室的防潮防水構造

21、（一）地下室的防潮 當?shù)叵滤某Ｄ暝O計水位和最高地下水位均低于地下室地坪標高時，地下室的墻體和底板只受地潮的影響，即只受下滲的地面水和上升的毛細管水等無壓水的影響。這時只需對地下室的墻身和地坪做防潮處理。,第三節(jié) 地下室構造,33,對于墻體： 當墻體為混凝土或鋼筋混凝土結構時，由于其本身的憎水性，使其具有較強的防潮作用，可不必再做防潮層。 當采用磚砌或石砌墻體時，首先，墻體必須用強度不低于M5的水泥砂漿砌筑，且灰縫飽滿。其次，應對地下室外墻做水平和垂直方向的防潮處理。 垂直防潮層的作法是：在墻外表面先抹20厚水泥砂漿找平層，再涂一道冷底子油和兩道熱瀝青，也可用乳化瀝青或合成樹脂防水涂料。其高度

22、應超出室外散水一皮。然后在外側(cè)回填低滲透性土壤，如粘土、灰土等，并逐層夯實。土層寬度為500mm左右，以防地表水下滲，產(chǎn)生局部滯水，引起滲漏。 水平防潮層有兩道：一道是在外墻與地下室地坪交界處，以防止土層中潮氣因毛細管作用從基礎侵入地下室；另一道是外墻與首層地板層交界處，用以防止潮氣沿地下室墻身和勒腳處侵入地下室或上部結構。,第三節(jié) 地下室構造,34,對于地下室地坪層，一般做法是在灰土或三合土墊層上澆注密實的混凝土。當最高地下水位距地下室地坪較近時，應加強地坪的防潮效果，一般是在地面面層與墊層間加設防水砂漿或油氈防潮層（圖824）。,第三節(jié) 地下室構造,35,（二）地下室防水 當設計最高地下水

23、位高于地下室地坪標高時，地下室外墻和地坪都浸泡在水中。這時必須考慮對地下室外墻及地坪做防水處理。 防水的具體方案和構造措施，各地有很多不同的做法，其基本原理歸納起來，不外是堵、導和堵導結合三種辦法,即隔水法、降排水法以及綜合防水法三種。 隔水法是利用各種材料的不透水性來隔絕地下室外圍水及毛細管水的滲透。 降排水法是用人工降低地下水位或排出地下水，直接消除地下水對地下室的作用的防水方法。 綜合防水法是指采用多種防水措施來提高防水可靠性的一種辦法，一般地，當?shù)叵滤枯^大或地下室防水要求較高時才采用。 隔水法是地下室防水采用最多的一種方法，又分材料防水和構件自防水兩種。,第三節(jié) 地下室構造,36,1

24、、材料防水 材料防水是在地下室外墻與底板表面敷設防水材料，借材料的高效防水特性阻止水的滲入。常用的材料有防水卷材、防水涂料和防水砂漿等。,第三節(jié) 地下室構造,37,（1）卷材防水。卷材防水能夠適應結構的微量變形和抵抗地下水中侵 蝕性介質(zhì)的作用，是一種比較可靠的傳統(tǒng)防水做法。 卷材防水常用材料：高聚物改性瀝青卷材和高分子卷材等。 瀝青卷材具有一定的抗拉強度和延伸性，價格較低，但屬熱操作，施工不便，且污染環(huán)境，易老化。目前，國內(nèi)市場新型瀝青防水卷材品種有200多種，形成了高、中、低檔次系列，應根據(jù)不同功能、不同用處、不同耐久年限和不同施工方法加以選用。卷材防水層一般為多層做法。 高分子卷材重量輕，

25、應用范圍廣，抗拉強度高，延伸率大，對基層的變形適應性強，且是冷作業(yè)，施工操作簡單，不污染環(huán)境。但目前價格偏高，且不宜用于地下含礦物油或有機溶液的地方，一般為單層做法。,第三節(jié) 地下室構造,38,卷材防水構造：按防水卷材鋪貼的位置不同，可分為外包法和內(nèi)包法。 外包法是將防水層做在迎水一面，即地下室外墻的外表面。 這種方法有利于保護墻體，但施工、維修不便。 施工時，首先做地下室底板的防水，然后做垂直外墻身的防水層，最后，在防水層外側(cè)砌120mm的保護墻，在保護墻與防水層之間縫隙中灌以水泥砂漿，以保證防水層均勻受壓（圖825a）。 內(nèi)包法是將防水層做在背水一面，即做在地下室外墻及地坪的內(nèi)表面。 這種

26、做法施工方便，但墻體浸在水中，對建筑物不能起保護作用，日久會影響建筑物的耐久性，因此，一般用于修繕工程中（圖825b），新建工程不宜采用。,第三節(jié) 地下室構造,39,2）涂料防水。涂料防水是指在施工現(xiàn)場將無定型液態(tài)冷涂料在常溫下以刷涂、刮涂、滾涂等方法涂敷于地下室結構表面的一種防水做法。 防水涂料包括有機防水涂料和無機防水涂料。 在結構主體的迎水面，宜采用耐腐蝕性好的有機涂料，如：反應型、水乳型、聚合物水泥涂料并應做剛性保護層。 在結構主體的背水面可選用無機防水涂料，如水泥基防水涂料、水泥基滲透結晶型涂料等。 在潮濕基層宜選用與潮濕基面粘結力大的無機涂料或有機涂料，或采用先涂水泥基類無機涂料而

27、后涂有機涂料的復合涂層。 涂料的防水質(zhì)量、耐老化性能均較油氈防水層好，故目前地下室防水工程應用廣泛。,第三節(jié) 地下室構造,40,（3）水泥砂漿防水。水泥砂漿防水層可用于結構主體的迎水面或背水面。 水泥砂漿防水層的材料有：普通水泥砂漿、聚合物水泥防水砂漿、摻外加劑或摻合料防水砂漿等。 施工方法有多層涂抹或噴射等方法。 采用水泥砂漿防水層，施工簡便、經(jīng)濟，便于檢修。 但防水砂漿的抗?jié)B性能較弱，對結構變形敏感度大，結構基層略有變形既開裂、從而失去防水功能。 因此，水泥砂漿防水層一般與其它防水層配合使用。,第三節(jié) 地下室構造,41,2、構件自防水 構件自防水是用防水混凝土作為地下室外墻和底板，即通過采用調(diào)整混凝土的配合比或在混凝土中加入一定量的外