第八章 基础与地下室09

1房屋建筑学2地下室构造第三节基础和地基第一节基础的类型与构造第二节第八章基础与地下室本章小结第八章基础与地下室本章提要和学习目标3本章提要本章主要介绍地基和基础的基本概念及相互关系；基础埋置深度；影响基础埋置深度的因素；基础的类型与构造；地下室的类型及防潮、防水构造。学习目标掌握基础、地基、基础埋置深度、大放脚等基本概念；了解基础的类型及其构造；了解影响基础埋置深度的因素；了解地下室、人防地下室、半地下室、全地下室的定义；熟悉地下室的防潮、防水的构造做法。本章提要和学习目标4一、基础与地基的关系基础：建筑物的最下端，埋入地下并直接作用在土壤层上的承重构件叫做基础。地基：基础下面的土壤层叫做地基。基础是建筑物重要的组成部分。地基不是建筑物的组成部分，它是承受建筑物荷载的土壤层。建筑物的全部荷载最终是由基础底面传给了地基。基础和地基共同保证着房屋的坚固、耐久和安全。地基土中，具有一定的地耐力、直接承受建筑荷载、并需进行力学计算的土层称为持力层。持力层下的土层称下卧层(图8－1)。第一节基础和地基5二、地基的分类地基可分为天然地基和人工地基两大类：天然地基是指天然土层具有足够的承载力，不需人工改善或加固便可直接承受建筑物荷载的地基。如：呈连续整体状的岩层或由岩石风化破碎成松软颗粒的土层可作为天然地基。人工地基经过人工处理加固后的地基叫人工地基。人工地基的处理措施通常有压实法、换土法和打桩法等三大类。第一节基础和地基6压实法：是通过用重锤夯实或压路机碾压，挤出软弱土层中土颗粒间的空气，使土中孔隙压缩，提高土的密实度，从而增加地基土承载力的方法。这种方法经济实用，适用于土层承载力与设计要求相差不大的情况。换土法：是将基础底面下一定范围的软弱土层部分的或全部的挖去，换以低压缩性材料，如灰土、矿石渣、粗砂、中砂等，再分层夯实。打桩法：是在软弱土层中置入桩身，把土壤挤密或把桩打到地下坚硬的土层上，来提高土层的承载力的方法。除以上三种主要方法外，人工地基还有许多其他的处理方法。如化学加固法、电硅化法、排水法、加筋法和热学加固法等等人工处理地基的方法。第一节基础和地基7三、基础埋置深度及其影响因素（一）基础的埋置深度基础的埋置深度：从室外设计地面到基础底面的垂直距离称基础的埋置深度（图8－2）。•埋深大于或等于4m的称为深基础；•埋深小于4m的称为浅基础；•直接做在地表面上的基础称为不埋基础。从施工和造价方面考虑，一般民用建筑，基础应优先选用浅基础。但基础的埋深最少不能小于500mm。否则，地基受到雨水冲刷、机械破坏而影响建筑安全。第一节基础和地基8（二）影响基础的埋置深度的因素1、地基土质的影响土质好，承载力高时，基础应尽量浅埋。基础底面应尽量埋在常年未经扰动且坚实平坦的土层或岩石（俗称“老土层”）上。而不应设置在耕植土、杂填土及淤泥质土层中。第一节基础和地基92、地下水位的影响建筑物的基础应尽量埋在地下水位以上。如果必须埋在地下水位以下时，应将基础底面埋置在最低地下水位200mm以下（图8－3），以免因水位变化，使基础遭受水浮力的影响。埋在地下水位以下的基础，应选择具有良好耐水性的材料，如石材、混凝土等。当地下水中含有腐蚀性物质时，基础应采取防腐措施。第一节基础和地基103、土的冻结深度的影响一般地，基础应埋置在冰冻线以下约200mm的地方(图8－4)。冰冻线：地面以下，冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。冻结深度：从地面到冰冻线的距离即为土的冻结深度。土的冻结：是指土中的水分受冷，冻结成冰，使土体冻胀的现象。第一节基础和地基114、相邻建筑物基础埋深的影响当新建房屋在原有建筑附近时，一般新建房屋的基础埋置深度应小于原有建筑基础埋置深度。当新建房屋基础埋深必须大于原有建筑的埋置深度时，应使两基础间留出一定的水平距离，一般为相邻基础底面高差的1—2倍（图8－5），以保证原有房屋的安全。如不能满足此条件时，可通过对新建房屋的基础进行处理来解决。第一节基础和地基125、连接不同埋深基础的影响当一幢建筑物设计上要求基础的局部必须埋深时，深、浅基础的相交处应采用台阶式逐渐落深。为使基础开挖时不致松动台阶土，台阶的踏步高度应小于等于500mm，踏步的长度不应小于2倍的踏步高度。第一节基础和地基136、其他因素对基础埋深的影响基础的埋深除与以上几种影响因素有关外，还须考虑新建建筑物的高度，是否有地下室、设备基础、地下管沟等因素。另外，当地面上有较多腐蚀液体作用时，基础埋置深度不宜小于1.5m，必要时，须对基础作防护处理。第一节基础和地基14•按构造形式划分：有条形基础、独立基础、十字交叉基础、筏片基础、箱形基础、桩基础；•按所采用材料和受力特点分：有刚性基础和柔性基础；•按埋置深度分：有浅基础、深基础等等。基础的形式主要根据基础上部结构类型、体量高度、荷载大小、地质水文和地方材料等诸多因素而定。第二节基础的类型与构造15一、条形基础条形基础呈连续的带状，也称带形基础。一般用于墙下也可用于柱下（图8－6）。当建筑物上部结构采用墙承重时，承重墙下一般采用通长的条形基础(图8－6a)。当建筑物的承重构件为柱子时，若荷载大且地基软时，常用钢筋混凝土条形基础将柱下的基础连接起来，形成柱下条形基础(图8－6b)。条形基础一般是由砖、毛石、混凝土、毛石混凝土和钢筋混凝土等材料制成。第二节基础的类型与构造16（一）砖基础用粘土砖砌筑的基础叫砖基础。优点：取材容易、价格低、施工简单等。适合：地基土好、地下水位较低，五层以下的砖木结构或砖混结构。但其大量消耗耕地土，目前，我国有些地区已限制使用粘土砖。构造：砖基础一般采用台阶式，逐级向下放大，形成“大放脚”。为了满足基础刚性角的限制，其台阶的宽高比应不大于1:1.5。一般采用每两皮砖挑出1/4砖或两皮砖挑出1/4砖与一皮砖挑出1/4砖相间的砌筑方法（图8－7）。砌筑前基槽底面要铺不小于100厚砂垫层。砖的强度等级不低于Mu10，砂浆应为强度等级不应低于M5的水泥砂浆。第二节基础的类型与构造17（二）灰土基础条形砖石基础下，由石灰与粘土加水拌和夯实而成的灰土垫层，叫做灰土砖基础，又叫灰土基础。优点：随时间推移，强度会大大增强。但其抗冻、耐水性很差，故灰土基础深度宜在地下水位以上，且顶面应在冰冻线以下（图8－8）。构造：灰土基础的石灰与粘土的体积比一般为3:7或2:8。灰土每层200mm厚，夯实厚度约为150mm。第二节基础的类型与构造18（三）毛石基础毛石基础是由毛石和水泥砂浆砌筑而成。其外露的毛石略经加工，形状基本方整，粒径一般不小于300mm。中间填塞的馅石是未经加工的厚度不小于150mm的块石。优点：由于石材抗压强度高，水泥砂浆也是耐水材料，所以抗冻、抗水、抗腐蚀性能好。适用：可用于地下水位较高、冻结深度较深的低层或多层民用建筑中。不宜用于有振动的房屋。构造：毛石基础的剖面一般为阶梯形（图8－9），基础顶部宽度不宜小于500mm，且要比墙或柱每边宽出100mm。每个台阶的高度不宜小于400mm，每个台阶挑出的宽度不应大于200mm。当基础底面宽度小于700mm时，毛石基础应做成矩形截面。毛石基础顶面砌墙前应先铺一层水泥砂浆。第二节基础的类型与构造19（四）三合土基础如果将砖石条形基础下的灰土换成由石灰、砂、骨料（碎砖、碎石或矿渣）组成的三合土，则形成三合土基础。优点：施工简单、造价低廉。但强度较低，且基础深度也应在地下水位以上。构造：三合土的体积比一般为1:3:6或1:2:4，加适量水拌合夯实，每层夯实厚度为150mm，总厚度Ho≥300mm，宽度B≥600mm（图8－10）。第二节基础的类型与构造20（五）混凝土基础混凝土基础也叫素混凝土基础。优点：坚固、耐久、抗水。适用：可用于有地下水和冰冻作用的基础。构造：其断面形式有阶梯形、梯形（图8－11）等。梯形截面的独立基础也叫锥形基础。第二节基础的类型与构造21（六）毛石混凝土基础为了节约水泥，对于体积较大的混凝土基础工程，可以在浇筑混凝土时加入20%－30%的毛石，这种基础叫毛石混凝土基础（图8－12）。第二节基础的类型与构造22（七）钢筋混凝土基础刚性基础：中小型建筑常采用以砖、石、混凝土、灰土、三合土等刚性材料做成的条形基础，又称刚性基础。当建筑物的荷载较大，地基承载力较小时，必须加宽基础底面的宽度。而刚性基础受刚性角的限制，势必会增加基础的高度。这样，既增加了挖土工作量，对工期和造价也很不利。如果在混凝土基础的底部配以钢筋，形成钢筋混凝土基础，利用钢筋来抵抗拉应力，可使基础底部能够承受较大弯矩。钢筋混凝土基础在受力时，是一整体，这样，基础的宽度就可不受刚性角的限制。钢筋混凝土基础也称为柔性基础。第二节基础的类型与构造23构造：钢筋混凝土柔性基础因其不受刚性角的限制，基础可做得很宽，也可尽量浅埋（图8－13）。这种基础相当于一个倒置的悬臂板，所以它的根部厚度较大，配筋较多，两边板厚较小（但不应小于200mm），钢筋也较少。钢筋的用量通过计算而定，但直径不宜小于8mm，间距不宜小于200mm。混凝土强度等级也不宜低于C20。当用等级较低的混凝土做垫层时，为使基础底面受力均匀，垫层厚度一般为100mm。为保护基础钢筋不受锈蚀，当有垫层时，保护层厚度不宜小于35mm，不设垫层时，保护层厚度不宜小于70mm（图8－14）。第二节基础的类型与构造24二、独立基础当建筑物承重体系为梁、柱组成的框架、排架或其他类似结构时，其柱下基础常采用的基本形式是独立基础。常见的断面形式有阶梯形、锥形等（图8－15a.b）。当采用预制柱子嵌固在杯口内时，又称杯形基础（图8－15c）。杯形基础的杯底厚度应大于200mm，杯壁厚一般为150－200mm,杯口深度必须大于等于柱子长边50mm，且≥500mm。为了便于柱子安装和浇筑细石混凝土，杯上口和柱边的距离一般为75mm，底部为50mm。施工时在杯底及杯壁四周均用比基础混凝土等级高一级的细石混凝土浇注（图8－16）。有时为满足局部工程条件变化的需要，须将个别杯基础底面降低，便形成高杯口基础，也称长颈基础（图8－15d）。第二节基础的类型与构造25三、其他类型的基础（一）井格基础为了提高建筑物的整体性，防止柱间不均匀沉降，常将柱下基础做成十字交叉的井格基础（图8－17）。（二）筏片基础当上部结构荷载较大，而地基承载力又特别低，采用柱下条形基础或十字交叉基础已不能适应地基变形需要时，常将墙或柱下基础连成一钢筋混凝土板，形成筏片基础。筏片基础有板式和梁板式两种（图8－18）。（三）箱形基础当建筑物荷载很大，或浅层地质情况较差，基础需要埋深很大时，为了增加建筑物的整体刚度，有效抵抗地基的不均匀沉降，常采用由钢筋混凝土底板、顶板和若干钢筋混凝土纵横墙组成的空心箱体基础，即箱形基础（图8－19）。箱形基础具有整体空间刚度大，能有效调整底压力，且埋深大，稳定性和抗震性好的特点。且内部空间可用作地下室。因此，常用于高层建筑或在软弱地基上建造的重型建筑物。第二节基础的类型与构造26（四）桩基础当建筑物荷载较大，地基软弱土层厚度在5米以上，对软弱土层进行人工处理困难和不经济时，可采用桩基础。桩基础由桩身和承台组成（图8－20）。钢筋混凝土承台梁（或板）设在桩身的顶部，用以支承上部墙体或柱，使建筑物荷载均匀的传给桩基。在寒冷地区，承台梁下应铺设100－200厚的粗砂或焦渣，以防止承台下的土壤受冻膨胀，引起承台梁的反拱破坏。第二节基础的类型与构造27桩基础的类型：•按材料不同，可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等；•按桩的断面形状，可分为圆形、方形、环形、六角形及工字形桩等；•按桩的入土方法可分为打入桩、振入桩、压入桩及灌入桩等；•按桩的性能，又可分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩（图8－21a）是通过桩侧表面与周围土的摩擦力来承担荷载的。适用于软土层较厚，坚硬土层较深，荷载较小的情况。端承桩（图8－21b）是将建筑物的荷载通过桩端传给地基深处的坚硬土层。这种桩适合于坚硬土层较浅，荷载较大的情况。第二节基础的类型与构造28目前，较为多用的是钢筋混凝土桩，包括预制桩