地基和基础的构造

建筑构造第3章第3章基础3.1地基与基础基础是房屋的重要组成部分，是建筑地面以下的承重构件，它承受建筑物上部结构传递下来的全部荷载，并把这些荷载连同基础的自重一起传到地基上。地基则是支承基础的土体和岩体，它不是建筑物的组成部分。地基由持力层与下卧层两部分组成。直接承受建筑荷载的土层为持力层，持力层下面的不同土层均属下卧层。3.1.1天然地基与人工地基一、天然地基天然土层具有足够的承载力，不需要经过人工加固，可直接在其上建造房屋的土层，称之为天然地基。天然地基的土层分布及承载力大小由勘察部门实测提供。二、人工地基当土层的承载力较差或虽然土层较好，但上部荷载较大时，为使地基具有足够的承载能力，应对土体进行人工加固，这种经人工处理的土层，称为人工地基。3.1.2基础的埋置深度由室外设计地面到基础底面的垂直距离叫基础的埋置深度，简称基础的埋深。决定基础的埋置深度涉及诸多因素：一、工程地质条件选择基础的埋深应选择土层的厚度均匀，压缩性小，承载力高的土层，作为基础的持力层，且尽量浅埋；但基础最小埋置深度不宜小于0.5m。若地基土质差，承载力低，则应该将基础深埋，或结合具体情况另外进行加固处理。二、水文地质条件确定地下水的常年水位和最高水位，因为地下水对某些土层的承载能力有很大影响，如粘性土在地下水上升时，将因含水量增加而膨胀，使土的强度降低；当地下水下降时，基础将产生下沉，所以为避免地下水的变化影响地基承载力及防止地下水对基础施工带来的影响，一般基础宜埋在地下常年水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价。三、建筑物上部荷载的大小和性质一般高层建筑的箱形和筏形基础埋置深度为地面以上建筑物总高度的1/15；多层建筑一般根据地下水位及冻土深度来确定埋深尺寸。四、建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施当建筑物设有地下室时，基础埋深要受地下室地面标高的影响，给排水、供热等管道的标高原则上不允许管道从基础底下通过，一般可以在基础上设洞口，且洞口顶面与管道之间要留有足够的净空高度，以防止基础沉降压裂管道。五、相邻建筑物的基础埋深新建房屋的基础埋置深度不宜大于原有房屋的基础埋深，并应考虑新加荷载对原有建筑物的不利作用。若新建房屋的基础埋深大于原有房屋的基础深度，两基础间应保持一定间距或采取一定措施加以处理。六、地基土壤冻胀深度应根据当地的气候条件了解土层的冻结深度，一般基础的埋深应在土层的冻结深度以下。若将基础埋在冻胀土之地，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。3.2基础的设计要求基础是建筑结构很重要的一个组成部分。基础设计时需要综合考虑建筑物的情况和场地的工程地质条件，并结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜，精心设计，以保证基础工程安全可靠、经济合理。建筑物通常是由上部结构、基础和地基三部分形成统一体，这三部分虽然各自功能不同，然而彼此却是相互影响、共同作用的，它们之间互为条件，相互依存。因此，在进行基础设计时，应该从上部结构与地基基础共同作用的整体概念出发，全面地加以考虑，才能选择更合理的基础设计方案。3.2.1基础应具有足够的强度、刚度和耐久性基础作为最下部的承重构件，必需具有足够的强度和刚度才能保证建筑物的安全和正常使用。同时，基础下面的地基也应具有足够的强度和稳定性并满足变形方面的要求。对地基应进行承载力计算，对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物应验算其稳定性，同时保证建筑物不因地基沉降影响正常使用。3.2.2基础应满足设备安装的要求许多设备管线如水、电、煤气等会有进线或出线，需要在室外地面下一定的标高进入或引出建筑物，这些设备的管线在进入建筑物之后一般从管沟中通过。这些管沟一般都沿内、外墙布置，或从建筑物中间通过。如管线与基础交叉，为了避免因为建筑物的沉降或这些管线产生不良剪切作用，基础在遇有设备管线穿越的部位必须预留管道孔。管道孔的大小应考虑基础沉降的因素，留有足够的余地。其做法可以是预埋金属套管、特制钢筋混凝土预制块。3.2.3基础应满足经济要求一般情况下，多层砌体结构房屋基础的造价占房屋土建造价的20%左右。因此，应尽量选择合理的上部结构、基础形式和构造方案，尽量减少材料的消耗，满足安全、合理、经济的要求。3.3基础的类型基础的类型较多，从基础的材料及受力来划分，可分为无筋扩展基础、扩展基础；按基础的构造形式划分，可分为条形基础、独立基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等；按基础的埋置深度不同分为浅基础和深基础，当埋深小于5m的基础称为浅基础，埋深大于5m的基础称为深基础。3.3.1无筋扩展基础无筋扩展基础是指用烧结砖、灰土、混凝土、三合土等受压强度大，而受拉强度小的刚性材料做成，且不需配筋的墙下条形基础或柱下独立基础，也称为刚性基础。由于这些刚性材料的特点，基础剖面尺寸必须满足刚性条件的要求，即对基础的出挑宽度b和高度H之比进行限制，以保证基础在此夹角范围内不因受弯和受剪而破坏，该夹角称为刚性角（tanα=b/H）。灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础等各材料的刚性基础大放脚应满足下表要求：3.3.2扩展基础扩展基础指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。这种基础不受刚性角限制，基础具有较大的抗拉、抗弯能力，普遍应用于单层、多层民用于工业建筑中。扩展基础的做法需在基础底板下均匀浇注一层素混凝土垫层，目的是保证基础钢筋和地基之间有足够的距离，以免钢筋锈蚀。垫层一般采用C10素混凝土，厚度70~100mm，垫层两边应伸出底板各100mm。一、条形基础条形基础沿墙身设置形成连续的带形，也称带形基础。地基条件较好，基础埋置深度浅时，墙承载的建筑多采用条形基础。基坑边线基坑防潮层基础墙大放脚坑底地基垫层基础墙下钢筋混凝土条形基础二、独立基础独立基础呈独立的矩形块状，形式有台阶形，锥形、杯形等。独立基础主要用于柱下。当建筑物上部采用骨架（框架结构、单层排架及门架结构）承重时，采用独立基础。当柱子采用预制构件时，则基础做成杯口形，柱子嵌固于杯口内，故称为杯形基础。独立基础锥形杯形3.3.3连续基础一、柱下单向条形基础当建筑物上部采用框排架结构承重时，采用柱下单向条形基础。二、井格基础当框架结构处在地基条件较差的情况时，为了提高建筑物的整体性，避免各柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成“十”字交叉的井格基础，故又称十字带形基础。三、筏形基础当建筑物上部荷载较大，而建筑基地的承载能力又比较弱，这时采用带形基础或井格基础不能满足地基变形要求时，常将墙下或柱下基础连成一片，成为一个整板，这种基础称为筏形基础。筏形基础有平板式和梁板式之分，这种基础适应于较弱地基，可一定程度减少不均匀沉降。四、箱形基础箱形基础是由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成的，形成空心箱体的整体结构，共同承受上部结构荷载。箱形基础整体空间刚度大，对抵抗地基的不均匀沉降有利，一般适用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑。当基础的中空部分尺度较大时，可用作地下室。(b)井格基础(d)箱形基础连续基础(ａ)柱下单向条形基础(c)梁板式筏形基础3.3.4桩基础桩基础通常由桩和桩顶上承台两部分组成，并通过承台将上部较大的荷载传至深层较为坚硬的地基中去，多用于高层建筑。桩基按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种；按制作方法分，则可分为预制桩与现制桩两种。