第四章-基础与地下室

第四章基础与地下室构造本章内容4.1地基与基础的概念4.2基础的类型和构造4.3地下室的类型与构造其中：持力层：具有一定的地耐力，直接承受建筑荷载，并需进行力学计算的土层。下卧层：持力层以下的土层。(图2.1)4.1地基与基础的概念4.1.1地基与基础基础:建筑物与土壤直接接接触的部分。即建筑物的墙或柱深入土中的扩大部分。基础是建筑物的组成部分，它承受着建筑物的上部荷载，并将这些荷载传递给地基，起承上启下的作用。地基:支承建筑物重量的土层，地基不是建筑物的组成部分。基础与地基的关系：基础的类型与构造并不完全决定于建筑物上部结构，它与地基土的性质有着密切关系。具有同样上部结构的建筑物建造在不同的地基上，其基础的形式与构造可能是完全不同的。因此，地基与基础之间，有着相互影响，相互制约的密切关系。天然地基：凡天然土层具有足够的承载力，不需经人工加固或改良便可作为建筑物地基人工地基：当建筑物上部的荷载较大或地基的承载力较弱，须预先对土壤进行人工加固或改良后才能作为建筑物地基地基按土层性质不同，分为天然地基和人工地基。人工地基的加工方法压实法换土法打桩法地基加固的原理是：“将土质由松变实，将土的含水量由高变低”。压实法压实法是用重锤或压路机将较弱的土层夯实或压实，挤出土层颗粒的空气，提高土的密实度以增加土层的承载力。压实法强夯压实振动压实机械压实强夯压实指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度自由下落夯击土层使地基迅速固结的方法强夯压实法用于粘性土，湿陷性黄土及人工杂填土等软弱地基的深层加固，但必要时要采取防震措施。振动压实将振动机械置于地基表面进行一定时间的振动，利用其激振力在土中产生的剪切压力作用，使一定深度内的土均匀增密，从而改善地基的力学性能。振动压实法适用于处理砂性土及松散性杂填土（炉灰、炉渣、碎砖瓦等）。振动压实机械压实利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。机械压实适用于大面积浅层填土。换土法当地基土的局部或全部为软弱土不宜采用压实法加固时（如淤泥、沼泽、杂填土、洞等），可将局部或全部软弱土清除，换以好土，如粗砂、中砂、砂石料、灰土等。打桩法打桩法是在软弱土层中置入桩身，将建筑物建造在桩上，所以也可称为桩基础。桩基的组成桩基础是一种常用的深基础形式，桩基由桩身和承台梁（或板）组成。桩基分类端承桩是将桩尖直接支承在岩石或硬土层上，用桩身支承建筑物的总荷载。摩擦桩是用桩挤实软弱土层，靠桩壁与土壤的摩擦力承担总荷载。打桩法由室外设计地面到基础底面的距离，称为基础的埋置深度，简称基础的埋深(图2.2)。埋深大于等于5m为深基础，小于5m为浅基础。4.1.2基础的埋置深度及其影响因素4.1.2.1基础的埋置深度基础的埋置深度影响基础埋置深度的因素主要包括：（1）与建筑物的地下部分构造有关。建筑物有无地下室、设备基础及基础的形式及构造等。（2）与地基的土质情况有关。基础底面应设置在坚实可靠的土层上，不要设置在承载力低、压缩性高的软弱土层上。4.2.1.2基础的埋置深度（3）与地下水位高低有关地基土含水量的大小对承载力有很大影响，含有侵蚀性物质的地下水会对基础产生腐蚀，因此基础应该埋置在地下水位以上。（4地基土冻胀时，会使基础隆起，冰冻消失又会使基础下陷，久而久之，基础就会被破坏。基础最好深埋在冰冻线以下200mm。（5基础埋深最好小于原有建筑的基础埋深。当基础深于原有建筑基础时，则新旧基础间的净距一般为相邻基础底面高差的1～2倍。按材料分：砖基础、毛石基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、灰土基础和钢筋混凝土基础按构造形式分：条形基础、独立基础、井格基础、筏式基础、箱形基础和桩基础等按基础使用材料及其受力特点可分为：刚性基础和非刚性基础4.2基础的类型和构造（1）刚性基础：凡由刚性材料建造受刚性角限制的基础。如砖、石、砼等。（2）柔性基础：砼底部配置钢筋，利用钢筋承受拉力，提高其抗拉强度。刚性基础刚性基础划分为砖基础、毛石基础、灰土基础、三合土基础、毛石混凝土基础和混凝土基础等六种。这些基础材料的抗压性能比较好，但是抗拉、抗剪强度不高。此类基础一般建造在土质较好的地基上，基础几乎不会发生弯曲变形，所以被称为“刚性基础”。刚性角刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角α角。凡受刚性角限制的基础称为刚性基础（刚性基础的又一定义）刚性角可以用基础放阶的级宽与级高之比值来表示。不同材料和不同基底压力应选用不同的宽高比，设计时要小于等于宽高比允许值，即小于等于tanα。柔性基础柔性基础，是指钢筋混凝土基础。这种基础是在其底板上配有受力钢筋，用以承受所产生的弯曲应力。基础底板厚度一般有300mm即能满足，而底板宽度可达2m以上。因此，柔性基础适用于需要“宽基浅埋”的场合。柱肋梁砼垫层4.2.1条形基础条形基础：基础沿墙体连续设置成长条状，是砌体结构建筑墙下基础的基本形式。混凝土基础钢筋混凝土基础独立柱基础砖基础条石基础毛石基础条形基础砖条形基础砖条形基础一般由垫层、大放脚和基础墙三部分组成。大放脚的做法有间隔式和等高式两种。垫层一般为C10素混凝土，高100~300mm，两端各挑出100mm。除用混凝土垫层外，也可用三七灰土、碎砖三合土、砂垫层等。大放脚大放脚分为等高式和间隔式。基础墙基础墙墙厚一般同上部墙厚，或大于上部墙厚。基础经常埋于地下，经常受潮，而砖的抗冻性差，因此，砌筑基础的材料要求：砖不宜低于MU7.5，砂浆不低于M2.5，一般采用MU10砖，M5水泥砂浆砌筑。图4.4基础宽度与高度关系砖基础台阶的宽高比为1∶1.5，如图4.4所示。砖砌条形基础一般多用于地基土质好、五层以下的房屋。毛石基础毛石基础是用毛石和水泥砂浆砌筑而成，其剖面形状多为阶梯形。条石基础条石基础是用人工加工的条形石块，用M2.5水泥砂浆或M5水泥砂浆砌筑而成的基础，剖面有矩形、阶梯型和梯形等多种形式混凝土基础混凝土基础是用不低于C15的混凝土浇捣而成，其剖面形式有阶梯形和锥形。钢筋混凝土基础因配有钢筋，可以做得宽而薄，其剖面形式多为扁锥形。当房屋为骨架承重或内骨架承重，且地基条件较差时，为提高建筑物的整体性，避免各承重柱产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵横方向连接起来，形成柱下条形基础(图2.9)或十字交叉的井格基础(图2.10)。独立柱基础独立柱基础一般为柱墩式。当地基土质较差时，承载力较低，上部荷载较大时，柱的基础底面积增大，则相邻柱基很近，为便于施工，可将柱基之间相互连通。形成条形基础或井格式基础。独立基础常用的断面形式有阶梯形、锥形、杯形等，如图2.11所示。整片基础包括片筏基础和箱形基础。片筏基础当建筑物上部荷载较大，或地基土质很差，承载能力小，采用独立基础或井格基础不能满足要求时，可采用片筏基础。图2.12(a)、(b)。箱形基础箱形基础是一种刚度很大的整体基础，它是由钢筋混凝土顶板、底板和纵、横墙组成的，如图2.12(c）所示。4.2.3整片基础当建筑物的荷载较大，而地基的弱土层较厚，地基承载力不能满足要求，采取其他措施又不经济时，可采用桩基础。桩基础由承台和桩柱组成(图2.13)。2.2.4桩基础地下室：位于地面以下的建筑使用空间。按使用功能分为普通地下室和防空地下室；按结构材料分为砖墙结构地下室和混凝土结构地下室；按构造形式可分为全地下室和半地下室。4.3地下室的类型与构造4.3.1地下室的类型与组成4.3.1.1地下室的类型地下室顶板的底面标高高于室外地面标高的称半地下室，这类地下室一部分在地面以上，可利用侧墙外的采光井解决采光和通风问题。地下室顶板的底面标高低于室外地面标高的，称为全地下室。地下室一般由墙、底板、顶板、门窗、楼梯和采光井六部分组成。4.3.1.2地下室的组成地下室墙地下室的墙不仅要承受上部的垂直荷载，还承受土、地下水及土壤冻胀时产生的侧压力。地下室底板当地下水位高于地下室地面时，地下室底板不仅承受作用在它上面的垂直荷载，还承受地下水的浮力。因此必须具有足够的强度、刚度、抗渗透能力和抗浮力的能力。地下室的顶板采用现浇或预制混凝土楼板，板的厚度按首层使用荷载计算，防空地下室则应按相应的防护等级的荷载计算。地下室顶板地下室门窗当地下室窗台低于室外地面时，为达到采光和通风的目的，应设采光井(图2.16)。采光井由侧墙、底板、遮雨设施或铁箅子组成，一般每个窗户设一个，当窗户的距离很近时，也可将采光井连在一起。采光构造地下室采光侧窗：下沿距井底≮250mm。采光井底板：表面找坡3-5%，并设排水管，引至地下排水管网。采光井顶板：防护网板采光井侧板：高出室外地面≮300mm。地下室的防潮是在地下室外墙外面设置防潮层。具体做法是：在外墙外侧先抹20mm厚1:2.5水泥砂浆（高出散水300mm以上），然后涂冷底子油一道和热沥青两道，最后在其外侧回填隔水层。北方常用2:8灰土，南方常用炉渣，其宽度不少于500mm。地下室的所有墙体都应设两道水平防潮层，一道设在地下室地坪附近，另一道设在室外地坪以上150~200mm处，使整个地下室防潮层连成整体，以达到防潮目的。2.3.2地下室防潮150~200当最高地下水位高于地下室地坪时，地下水不仅可以浸入地下室，而且地下室外墙和底板还分别受到地下水的侧压力和浮力。水压力大小与地下水高出地下室地坪高度有关，高差愈大，压力愈大。这时，对地下室必须采取防水处理。地下室的防水目前我国地下工程防水常用的措施有卷材防水、混凝土防水、涂料防水、塑料防水板防水、金属防水层等。选用何种材料防水，应根据地下室的使用功能、结构形式、环境条件等因素合理确定。一般处于侵蚀介质中的工程应采用耐腐蚀的防水混凝土、防水砂浆或卷材、涂料；结构刚度较差或受振动影响的工程应采用卷材、涂料等柔性防水材料。卷材防水卷材防水是以防水卷材和相应的粘结剂分层粘贴，铺设在地下室底板垫层至墙体顶端的基面上，形成封闭防水层的做法。根据防水层铺设位置的不同分为外包防水和内包防水(图2.18)。具体做法：在铺贴卷材前，先将基面找平并涂刷基层处理剂，然后按确定的卷材层数分层粘贴卷材，并做好防水层的保护。混凝土防水混凝土防水就是用具有防水性能的钢筋混凝土作为地下室的围护结构。防水混凝土墙和底板厚度不能过薄，墙的厚度应该在200mm以上，板的厚度应该大于150mm，否则影响防水效果。钢筋混凝土防水地下室作为隐蔽工程，应该先验收，后回填，并加强施工现场的管理，以保证防水层的质量。避免后期补救工作给使用带来的不便。