房屋建筑学-第三节基础与地下室

房屋建筑学第三节基础与地下室河南理工大学建筑与艺术设计学院主讲教师：闫海燕2013-2014第一学期上节课主要内容回顾几个概念：–高度、层数、开间、进深、层高、净高、建筑模数、标志尺寸、构造尺寸、实际尺寸建筑制图标准建筑施工图主要内容一.建筑物的主要构造组成二.地基与基础（一）基础的作用及其与地基的关系（二）基础的埋置深度（三）基础的类型与构造第4篇建筑构造第1章建筑构造综述一、建筑物的主要组成部分1.1建筑构造的研究对象组成建筑物实体的各种构、部件，特别是作为建筑物的围护、分隔系统，它们相互间的基本构成关系和相互连接的方式以及建造实现的可能性和使用周期中的安全性、适用性基础窗屋顶楼板楼梯墙门一、建筑物的主要组成部分基础墙或柱楼地层楼电梯屋顶门窗1、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。2、墙或柱墙是建筑物的竖向构件，其作用是承重、围护、分隔及美化室内空间。作为承重构件，墙承受着由屋顶或楼板层传来的荷载，并将其传给基础。作为围护构件，外墙抵御着自然界各种不利因素对室内的侵袭；作为分隔构件，内墙起着分隔建筑内部空间的作用；同时，墙体对建筑物的室内外环境还起着美化和装饰作用。思考：墙起什么作用？柱也是建筑物的竖向构件，主要用作承重构件，作用是承受屋顶和楼板层传来的荷载并传给基础。柱与墙的区别在于其高度尺寸远大于自身的长宽尺寸，截面面积较小，受力比较集中。3、楼地层楼板就承重而言，承受着人及家具设备和构件自身的荷载，并将这些荷载传给墙或梁柱或地基。楼板作为分隔构件，沿竖向将建筑物分隔成若干楼层，以扩大建筑面积。客观上，楼板对建筑墙身起到水平支撑的作用，有利于抗震。4、屋顶屋顶是房屋最顶部起覆盖作用的围护结构，用以防风、雨、雪、日晒等对室内的侵袭。屋顶又是房屋顶部的承重结构，用以承受自重和作用于屋顶上的各种荷载，并将这些荷载传给墙或梁柱，同时对房屋上部还起着水平支撑作用。5、楼梯楼梯是建筑的垂直交通联系设施，其作用是供人们上下楼层和安全疏散，楼梯也有承重作用，但不是基本承重构件。6、门与窗门是建筑物及其房间出入口的启闭构件，主要供人们通行和分隔房间。窗主要是建筑中的透明构件，起采光、通风、观看以及围护等作用。以上六种构件中，由基础、墙或柱、楼地层、屋顶等四种构件共同构成房屋的承重结构。作为建筑物的骨架体系，它们对整个房屋的坚固耐久影响极大。外墙、门窗、屋顶等又构成了房屋的外围护结构。外围护结构对保证建筑室内空间的环境质量和建筑的外形美观起着不可忽视的作用。建筑物的结构支承系统框架结构中的柱、梁、楼板建筑物的构成系统分析围护结构承重结构＋围护结构建筑物的围护、分隔系统室内分隔墙体大空间里的分隔构件需要充分考虑与建筑物主体结构相关的设备系统，电力、电信、照明、给排水、供暖、通风、空调、消防等的相应要求。如此图所展示的电信、电线桥架、消防喷淋水管以及照明电路都占据了相应的建筑空间，还会影响某些室内空间的净高。主要内容一.建筑物的主要构造组成二.地基与基础（一）基础与地基的关系（二）基础的埋置深度（三）基础的类型与构造二、地基与基础•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。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。基础的设计要求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。基础应满足经济要求基础是建筑结构很重要的一个组成部分，约占建筑总造价的10%～30%，在一些地基不理想的情况下，基础造价约占总造价的50%。所以说，降低基础的造价是降低工程总造价的重要环节。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。（一）基础与地基的关系（二）基础的埋置深度（三）基础的类型与构造•二、地基与基础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。•（一）基础与地基的关系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。地基与基础的关系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。A≥Nk/faA基础底面积Nk建筑物总荷载fa地基承载力地基天然地基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。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。人工加固地基的方法压实法换土法打桩法化学加固法碾压法利用机械对地基土进行辗压，适用于工业废料建筑垃圾组成的薄层表土杂填土地基，压实后能减少地基的不均匀性。重锤夯实法：利用重锤从高处落下，夯实地基土，提高地基承载力，减少沉降，并可消除液化，适用于地下水位低的地基加固。经强夯后的地基承载力可提高2~5倍；压缩性可增加2~5倍；施工简单，速度快，节约材料；噪音大、振动大，不适合建筑物密集地区振动夯实灰土密桩深层密实法灰土挤密桩、沙桩等适用于处理淤泥质土，施工方便、造价低。换土法适合于荷载不大的建筑物地基局部换土法当基础下土层比较软弱，或地基有部分较弱的土层，如淤泥、淤泥质土、填土等，不能满足上部荷载对地基的要求时，可将较弱土层全部或部分挖去，换成其他较坚硬的材料换土法所用材料一般选用压缩性低的无侵蚀性材料，比如砂、碎石、矿渣等材料。（一）基础的作用及其与地基的关系（二）基础的埋置深度（三）基础的类型与构造•二、地基与基础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。（二）基础的埋置深度（1）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。影响基础埋置深度的主要因素：（2）地基土质的好坏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。（3）地下水位的高低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。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，一般基础宜埋在最高水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价。当地下水位较高，基础不能埋在最高水位以上时，宜将基础地面埋置在最低地下水位以下200mm。这时，基础应采用耐水材料，如混凝土、钢筋混凝土等。施工时要考虑基坑的排水。（4）土的冰冻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。（5）新旧建筑物的相邻关系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。（6）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。预留管道套管预留管道套管预留管道孔深基础：基础的埋置深度大于4m浅基础：基础的埋置深度小于4m不埋基础：基础直接做在地表面上基础的最小埋置深度不宜小于0.5m•根据基础的埋置深度的不同（一）基础的作用及其与地基的关系（二）基础的埋置深度（三）基础的类型与构造•二、地基与基础（三）基础的类型与构造基础的类型较多，从基础的材料及受力来划分，可分为刚性基础、柔性基础；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；（1）刚性基础刚性基础——用刚性材料，如砖、石、素混凝土等制作的基础，底面宽度扩大受刚性角的限制适用范围：五层以下砌体结构，单层砖柱（墙垛）承重的轻型厂房，地下水位较低的情况。北方地区使用较多。按材料及受力分：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）。二一间隔收二皮一收灰土基础、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：（2）非刚性基础（柔性基础）用非刚性材料，如钢筋混凝土制作的基础，基础宽度的加大不受刚性角的限制非刚性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。墙下条基素混凝土垫层（三）基础的类型与构造基础的类型较多，从基础的材料及受力来划分，可分为刚性基础（无筋扩展基础）、柔性基础（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；按形式分：（1）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（预制）杯形基础现浇独立基础条形基础：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。（2）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混合结构墙下条基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。十字梁基础（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。井格基础（纵横都有梁的基础）筏片基础（满堂基础）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，这种基础称为筏片基础。筏片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。筏片基础(梁板式)筏片基础由美国Gensler建筑事务所设计。由地上121层主楼、5层裙房和5层地下室组成，总高度达632米，主楼高度达580