基础及地下室

第五章基础与地下室第一节地基与基础概述第二节基础的埋置深度及影响因素第三节基础的分类第四节地下室的构造6基础与地下室第一节地基与基础概述基础-------建筑物埋入地面以下的承重构件,承担着建筑物上部自重荷载、使用荷载、风荷载和地震力等作用，并将其传至的地基。地基-------是基础下面承受其传来全部荷载的土层持力层-------地基中直接承受建筑物荷载的土层下卧层-------持力层以下的的土层。地基的分类天然地基：凡天然土层具有足够的承载能力，无须经人工改良或加固，可直接在上面建造房屋的称天然地基。人工地基：当建筑物上部的荷载较大或地基土层的承载能力较弱，缺乏足够的稳定性，须预先对土壤进行人工加固后才能在上面建造房屋的称人工地基。人工地基处理的方法换填垫层发：挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯实密压，形成垫层。预压法：对地基进行堆载或真空预压，使地基固结。强夯发：反复将夯锤提到高处使自由下落，给地基以冲击和振动能量，将地基土压实的方法。强夯置换法：将重锤提到高处使其自由下落形成夯坑，并不断夯击坑内回填的沙石、钢渣等硬粒料。深层挤密法：靠桩管打入或振入地基后对软弱土产生横向挤压作用，从而使图的压缩性减小，抗剪强度提高。化学加固法：将化学溶液或胶粘剂灌入土中。地基处理地基施工强夯法加固地基三、地基与基础的设计要求对地基的要求1.有一定承载力和较小的压缩性。2.地基的承载力分布均匀。3.要尽量采用天然地基，以降低成本。对基础的要求1.基础有足够的强度，满足传递荷载的要求。2.基础有耐久性，保证持久使用。3.选材上尽量就地取材，以降低造价。地基、基础与荷载的关系地基在建筑物荷载作用下的应力和应变随着土层的深度的增加而减小，在达到一定深度后就可以忽略不计。建筑的全部荷载用N表示，每平方米所能承受的最大垂直压力称为地基承载力，用R表示，基础底面积用A表示。用R=N/A，表示建筑物传给基础底面的平均压力不超过地基承载力。建筑设计中，可以通过增加基础底面积或提高基础的承载力保证建筑物的稳定和安全。室内标高室外标高基底标高下卧层基顶标高基础埋深持力层下卧层第二节基础的埋置深度及影响因素一、基础的埋置深度室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋深。深基础：埋深大于或等于5m的基础。浅基础：埋深小于5m的基础。(基础的埋置深度不小于500mm)二、影响基础埋深的因素•影响基础埋深的因素很多，主要有以下几点：1.建筑物自身的特征：如建筑物设有地下室、地下管道或设备基础时，常需将基础局部或整体加深，为保证基础不露出地面，基础顶面离室外设计线不得小于100mm。2.作用在基础上的荷载的大小和性质：荷载有恒载和活载之分。其中恒载引起的沉降量最大，当恒载时，基础埋深应大一些。荷载按作用又有竖直荷载和水平方向。当基础承受较大荷载时，应该加大埋深。3.工程地质条件和水文地质条件：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”。因为在接近地表面的土层内，常带有大量植物根、茎的腐殖质或垃圾等，故不宜选为地基。地质构造与基础埋深的关系房屋必须建造在坚实可靠的地基上。依地基土层分布不同，通常有以下几种情况：（1）土质均匀的良好土，基础宜浅埋，但不得低于0.5m。（2）上层软土不超过2m、下层为好土，基础宜埋在好土内。(3)上层软土在2~5m之间、下层为好土时，对于低层、轻型建筑可埋在软土内，而总荷载较大的建筑宜埋在好土内。(4)上层软土大于5m、下层为好土时，低层、轻型建筑可埋在软土内，总荷载较大的建筑宜埋在好土内或采用人工地基。（3）（4）(5)地基上层为好土、下层为软土，此时应将基础埋在好土内，并验算下卧层顶面处压力。(6)地基由好土和软土交替组成，总荷载大的基础可采用人工地基或将基础深埋至好土。（5）（6）水文地质条件：确定地下水的常年水位和最高水位，以便选择基础的埋深。一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价，还可防止或减轻地基土层的冻胀。当必须埋在地下水位以下时，宜将基础埋置在最低地下水位以下不小于200mm。•(4)地基土壤冻结深度：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200mm处。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。对于冻结深度浅于500mm的南方地区或地基土为非冻胀土时，可不考虑土的冻结深度对基础埋深的影响。•(5)相邻建筑物基础的影响：新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的原有建筑物的基础；但当新建基础深于原有基础时，为保证原有建筑的安全和正常使用，应与原基础保持一定的净距L，L的数值应该根据原有建筑荷载大小，基础形式和土质情况确定，一般取等于或大于两基础的的埋置深度差。基础特殊问题的处理1.埋置深度不同的地基处理连续基础出现不同的埋深，此时，将不同埋深的基础做成台阶形逐渐过渡，过渡台阶的高度不应大于500mm，长度不宜小于1000mm，以防止因埋深的变化太突然，使墙体断裂或发生不均匀沉降。沉降缝处基础的处理当建筑物设置了沉降缝时，在沉降缝对应位置上的基础必须断开，以满足自由沉降。在沉降处，基础构造的形式有双墙式、交叉式和悬挑式三种。双墙式是在沉降缝两侧的墙下设置各自的基础，适用于上部荷载较小的建筑。交叉式基础是将沉降缝两侧结构设置成独立式，并在平面上相互错开。当建筑物上部荷载较大时，可采用悬挑式。悬挑式基础是将沉降缝一侧基础正常设置，另一侧利用挑梁支撑基础梁，在基础梁上砌筑墙体。管道穿越基础时的处理室内给排水管道、供热采暖管道和电气管道等一般不允许沿建筑物底部设置。当管道必须穿越基础时，应在基础施工时按照图纸上标明的管道位置。管道上部到空顶的净空h不得小于建筑的沉降量，一般不小于150mm，在深陷性黄土地区则不宜小于300mm。预留孔洞底面与基础底面的距离不宜小于400mm，当不能满足时，应将建筑物基础局部降低。预留孔与管道之间的空隙用黏土填实，两端用1:2的水泥砂浆封口。第三节基础的分类基础的类型1.按基础所用材料分类：无筋扩展基础：砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土、三合土等制成的墙下条形基础或柱下独立基础扩展基础：由钢筋混凝土制成的基础。刚性基础：由刚性材料制作的基础。刚性材料是指抗压强度高，而抗拉、抗剪强度较低的材料。(砖、石、灰土、素砼、毛石砼)（1）砖基础二皮一收式：每两皮砖的高度，收进1/4砖的宽度；二一间隔收式：两皮砖的高度与一皮砖的高度相间隔，交替收进，每次均收进1/4砖的宽度。砖基础（2）灰土基础灰土基础是用经过消解后的生石灰和粘土按一定比例拌合而成，一般取灰土比例为3:7或2:8。。灰土基础施工时应逐层铺设，每层夯实前虚铺220㎜，夯实后的厚度为150㎜。灰土基础的抗冻、防水性能差，在地下水位以下或较潮湿的地基上不宜采用。垫层（3）三合土基础三合土基础是用石灰、砂、碎石（或碎砖、矿渣等）三种材料按1:2:4～1:3:6的体积比进行配合，在基槽内分层夯实，每层夯实前虚铺220㎜，夯实后的厚度为150㎜。多用于低层建筑（4）毛石基础毛石基础由未加工成形的毛石和砂浆砌筑而成，其截面有台阶形、锥形和矩形等。用于地下水位较高、冻结深度较深的矮层民用基础石基础（5）混凝土基础和毛石混凝土基础混凝土基础一般有矩形、台阶形和锥形的截面形式。高度不得小于300mm，当基础宽度大于2000mm时，为了节约混凝土常做成锥形。当混凝土基础的体积较大时，为了节约混凝土，可以在混凝土中加入粒径不超过300mm的毛石，这种混凝土基础称为毛石混凝土基础。在毛石混凝土基础中，毛石的尺寸不得大于基础宽度的1/3，毛石的体积为总体积的20%~30%，且应分别均匀。混凝土基础和毛石混凝土具有坚固、耐久、耐水的特点，可用于受地下水和冰冻作用的建筑。2.柔性基础钢筋混凝土基础一般称为柔性基础。钢筋混凝土基础基础构造按构造形式分类按构造形式，可以将基础分为条形基础、独立基础、井格基础、筏板基础、箱形基础和桩基础。条形基础当建筑物上部结构采用墙承重时，基础沿墙身设置。多做成长条形，这类基础称为条形基础，是墙承式建筑基础的基本型式。1.墙下条形基础2.柱下条形基础条形基础墙下条形基础墙下条形钢筋混凝土基础带肋不带肋柱下条形钢筋混凝土基础独立基础柱下独立基础当建筑物上部采用柱承重，且柱距较大时，宜将柱下扩大形成独立基础。独立基础的形状有阶梯型、锥形和杯形等。其优点是土方工程量少，便于地下管道穿越，节约基础材料。但基础之间无联系，整体刚度差，因此一般适用于土质、荷载均匀的骨架结构建筑中。墙下独立基础当建筑物上部为墙承重结构，并且基础要求埋深很大时，为了避免开挖土方量过大和便于穿越管道，墙下课采用独立基础。墙下独立基础基础的间距一般为3~4m，上面设置基础梁来支撑墙体。柱下独立刚性基础井格基础当地基条件较差或上部荷载较大时，此时在承重的结构柱下使用独立柱基础已不能满足其承受荷载和整体要求，可将同一排珠子的基础连在一起。为了提高建筑物的的整体刚度，避免不均匀沉降，常将柱下独立基础沿纵向和横向连接起来，形成井格基础。井格基础筏形基础当建筑物上部荷载大，而地基又较弱，这时采用简单的条形基础或井格基础已不能适应地基变形的需要，通常将墙或柱下基础连成一片，使建筑物的荷载承受在一块整板上成为筏形基础。筏形基础有平板式和梁板式两种，如图所示系梁板式筏形基础。柱下片筏形基础(板式、梁板式)筏形基础箱形基础板式基础做得很深时，常将基础改做成箱形基础。(空间刚度大，整体性强，能抵抗地基的不均匀沉降)适用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑物，可用作地下室或地下停车库。箱形基础6.桩基础当建筑物上部荷载较大、地基的软弱土层较厚、地基承载力不能满足要求且做成人工地基又不具备条件或不经济时，常采用桩基础。桩基础具有承载力大、沉降量小、节省基础材料、减小土方工程量、改善施工条件和缩短工期等优点。按桩的形状和竖向受力情况快可分为摩擦型桩和端承桩。摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要有桩侧壁摩擦阻力承受。端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。按桩的材料分为混凝土桩、钢筋混凝土桩和钢桩。按桩的制作方法有预制桩和灌注桩两类。目前常用的是钢筋混凝土预制桩和灌注桩。桩基础由承台和桩群组成。桩基础：常用于人工加固地基•桩基础的组成桩基础按受力特点分类无筋扩展基础无筋扩展基础是指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等为材料，且不需配置钢筋的的墙下条形基础或柱下独立基础。这种材料抗压性能比较好，但是抗拉、抗剪强度不高，要保证基础不被拉力或冲切力破坏，必须控制基础的高宽比。适用于多层民用建筑和轻型厂房。扩展基础将上部结构传来的荷载，通过向侧边扩展成一定底面积，使作用在基地的压应力等于或小于地基上的允许承载力，这种起到压力扩展作用的基础称为扩展基础。它包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。无筋扩展基础无筋扩展基础的材料都属于刚性材料。无筋扩展基础破坏时沿一定角度分布，这个角叫刚性角。当基础底面的宽度在刚性角之内，基础底面产生的拉应力小于材料具有的抵抗力，基础不致发生破坏；当基础底面宽度在刚性角以外时，基础底面将会开裂或破坏，不再起传力作用。所以无筋扩展基础的断面应该在刚性角范围内。扩展基础这种基础在底板配置钢筋，利用钢筋增强基础两侧扩大部分的受拉和受剪能力，使两侧扩大不受宽高比的限制。扩展基础具有断面小、承载力大、经济效益较高等优点。由于扩展基础的底面均配有钢筋，可以利用钢筋来承受拉力，以便是基础底面能够承受较大弯矩。这样，基础宽度的加大可不受刚性角的限制，可以做到很宽、很薄，还可尽量浅埋。柔性基础与刚性基础比较钢筋混凝土条形基础构造地下室按地下室埋入地下深度可分为全地下室和半地下室全地下室是指地下室地面低于室外地坪的高度超过该房间净高的1/2；半地下室是指地下室地面低于室外地坪的高度超过该房间净高的1/3，但不超过