建筑构造设计第二章基础与地下室构造

第二章基础与地下室构造本章提要本章内容：地基与基础的基本概念，基础的埋深及其影响因素，基础的类型与构造，地下室的防潮和防水构造等学习重点：基础的类型与地下室的防潮、防水构造本章内容2.1地基与基础的概念2.2基础的类型和构造2.3地下室的类型与构造基础：建筑物上部承重结构向下的延伸和扩大，它承受建筑物的全部荷载，并把这些荷载连同本身的重量一起传到地基上。地基：承受由基础传来荷载的土层，不是建筑物的组成部分。（岩石、碎石土、砂土、粘性土、人工填土）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)2.1地基与基础的概念2.1.1地基与基础天然地基：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两大类。人工地基的加固方法压实法换土法打桩法压实法夯实法采用人工夯，低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。重锤夯实法重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，获得一定厚度的持力层。机械碾压法换土法换填法就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层。振冲置换法利用专门的振冲机具，在高压水射流下边振边冲，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。夯(挤)置换法利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中，使土体向侧边挤开，并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。打桩法建筑物荷载很大，地基土层很弱，地基承载力不能满足要求时采用。桩基由承台和桩柱组成。按施工方法分为：预制桩、灌注桩、爆扩桩。优点缺点预制桩质量保证、不受施工条件限制用钢量大、噪音大灌注桩施工快、造价低爆扩桩设备简单、施工块、劳动强度低、投资少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。2.1.2基础的埋置深度及其影响因素2.1.2.1基础的埋置深度土层构造情况地下水位(图2.3）冻结深度(图2.4）相邻建筑物基础其他因素2.1.2.2影响基础埋深的因素比萨斜塔倾斜的原因在河流的入海口，地基土为沙质淤泥，高压缩性；地下水位的季节性涨落。当存在相邻建筑物时新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物的基础；否则，L=(1~2)H；不能满足要求时，应采取分段施工，设临时加固支撑，或加固原有建筑物地基。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无筋扩展基础：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料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柱下独立基础和墙下条形基础2.2基础的类型和构造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(图2.5)。2.2.1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。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(图2.6)。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(图2.7)。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(图2.8)。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)。独立基础常用的断面形式有阶梯形、锥形、杯形等，如图2.11所示。2.2.2独立基础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。2.2.3整片基础箱形基础箱形基础刚度极大，可以避免因地基变形使建筑物开裂。此外，箱形基础的内部空间代替了大量的回填土．能减小基础底部土的自重压力。箱形基础适合于高层建筑和有地下室的建筑。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桩基础基础构造（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”。砖基础：低层建筑墙下基础。砌筑方便，强度低抗冻性差。砌法：二一间隔收（1/4砖）。砖基础的刚性角控制在26度-33度之间毛石基础：砌筑较方便，抗冻性好，适于6层及以下墙承重结构。砌法：错缝搭接。砼与毛石砼基础：强度、耐久性和抗冻性均较好，适于荷载大及地下水位以下结构。掺入毛石要求：占体积20~30%，尺寸≤300。素砼的刚性角应控制在45度以内柔性基础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。柱肋梁砼垫层现浇柱下钢筋砼单独基础：台阶形:施工支模、浇筑简单，用材相对多。现浇柱下钢筋砼单独基础：锥形：受力与用材合理，施工浇注成型较难。基础底板配筋结构柱配筋预制柱下钢筋砼单独杯口基础：钢筋砼条形基础：墙下条形基础：不带肋与带肋柱下条形基础：带肋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；按结构形式分为砖墙结构地下室和混凝土结构地下室；按地下室埋入地下深度可分为全地下室和半地下室。(图2.14)2.3地下室的类型与构造2.3.1地下室的类型与组成2.3.1.1地下室的类型地下室一般由墙、底板、顶板、门窗、楼梯和采光井六部分组成(图2.15)。2.3.1.2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。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)。地下室楼梯做法：先在外墙表面抹一层20mm厚的水泥砂浆找平层，再涂一道冷底子油和两道热沥青，然后在外侧回填低渗透性土壤，如粘土、灰土等，土层宽度为500mm左右。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，以防地潮沿地下墙身或勒脚处侵入室内(图2.17)2.3.2地下室防潮地下室防水工程分为四个等级，各地下工程的防水方案应根据工程的重要性和使用要求按表2.1选定。2.3.3地下室防水2.3.3.1防水等级表2.1地下室防水工程设防表(待续)防水等级适用范围标准设防做法选择要求一级人员长期停留的场所；因有少量湿渍会使物品变质、失效的储物场所及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位；极重要的战备工程不允许漏水，结构表面无湿渍多道设防，其中应有一道钢筋混凝土结构自防水和一道柔性防水，其他各道可采取其他防水措施1.自防水钢筋混凝土；2.优先选用合成高分子卷材；3.增加其他防水措施，如架空层或夹壁墙等(续)表2.1地下室防水工程设防表防水等级适用范围标准设防做法选择要求二级人员经常活动的场所；在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的储物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位；重要战备工程不允许漏水结构表面有少量湿渍；工业与民用建筑总湿渍面积不应大于总防水面积（包括顶板、墙面、地面）的1/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过1处，单个湿渍面积不大于0.1m2；其他地下工程总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍面积不大于0.2m2两道设防，一般为一道钢筋混凝土结构自防水和一道柔性防水1.自防水钢筋混凝2.合成高分子卷材一层，或高聚物改性沥青防水卷材防水等级适用范围标准设防做法选择要求三级人员临时活动场所；一般战备工程有少量漏水点，不得有线任意100m2的防水面积上的漏水点数不超过7处，单个漏水点的最大漏水量不大于2.5L/(m2·d)，单个湿渍面积不大于0.3m2可采用一道设防或两道设防；也可对结构做抗水处理，外做一道柔性防水层合成高分子卷材一层或高聚物改性沥青防水卷材四级对漏水无严格要求的工程有漏水点，不得有线流和整个工程平均漏水量不大于2L/(m2·d)，任意100m2防水面积上的平均漏水量不大于4L/(m2·d)一道设防，也可做一道外防水层高聚物改性沥青防水卷材(续)表2.1地下室防水工程设防表目前我国地下工程防水常用的措施有卷材防水、混凝土构件自防水、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。2.3.3.2防水构造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。混凝土构件自防水(图2.19)涂料防水(图2.20)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。