建筑结构与构造基础结构.ppt

第八章 基 础,第一节 地基与基础的基本概念,一、概念,基础建筑工程中，位于建筑物的最下部位、埋入地下、直接作用于土层上的承重构件。它承受建筑物上部结构传下来的全部荷载，并把这些荷载连同本身的重量一起传到地基上。,建筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基；建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。,建筑物,上部结构,基 础,地 基,基 础,上部结构,地 基,建筑物三部分示意图,基础的基本组成,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，不需经人工改善或加固便可直接承受建筑物荷载的地基。岩石、碎石、砂石、粘性土等，一般可视为天然地基。 人工地基是指天然土层承载力较弱，缺乏足够的稳定性，不能满足承受上部荷载的要求，必须对其进行人工加固，以提高其承载力和稳定性的地基，如淤泥、人工填土等。,人工加固地基的方法,压实法用各种机械对土层进行夯打、碾压、振动来压实松散土的方法为压实法。 换土法当基础下土层比较软弱，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，这种方法叫换土法。 打桩法当建筑物荷载很大，地基土层很弱，地基承载力不够满足要求时，可以采用桩基，即采取措施将桩基打入地基土层中，从而使得基础上的荷载经过桩传给地基土层，这也是一种加固地基的方式。,压实法加固地基,换土法加固地基,三、对地基和基础的要求,地基应具有较高的承载力 建筑物的场址首先应尽可能选在承载力高且分布均匀的地段，如岩石类、碎石类、砂性土类等地段。 基础应具有足够的强度和耐久性 基础是建筑物的重要承重构件，又是埋于地下的隐蔽工程，易受潮，且很难观察、维修、加固和更换。所以，在构造形式上必须使其具备足够的强度和与上部结构相适应的耐久性。 基础工程应注意经济效果 基础工程约占建筑总造价的10一40，要使工程总投资降低，首先要降低基础工程的投资。,第二节 基础的埋置深度及影响因素,一、基础的埋置深度 埋置深度从室外设计地面到基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度。 根据基础埋置深度的不同，基础可分为浅基础、深基础和不埋基础。一般的，埋深小于4m的称浅基础；埋深大于4m的称深基础；当基础直接做在地表面上时，称不埋基础。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。,基础的埋深最小不能小于500mm。否则，地基受到压力后可能将四周土挤走，使基础失稳，或受各种侵蚀、雨水冲刷、机械破坏而导致基础暴露，影响建筑安全。,二、影响基础埋深的因素,地基土层的构造 地下水位深度 土的冻结深度 相邻建筑物的基础埋深 连接不同埋深基础的影响 其它因素对基础埋深的影响,1、地基土层构造对基础埋深的影响,(1)地基土层为均匀好土时，基础应尽量浅埋，但不得浅于500毫米。 (2)地基土层的上层为软土，且厚度在2m以内，下层为好土时，基础应埋在好土层之上，此时既经济又可靠。 (3)地基土层的上层为软土，且厚度在25m时，对低层、荷载小的轻型建筑，在加强上部结构的整体性和加宽基础底面积后仍可埋在软土层内。而对高层荷载较大的重型建筑，则应将基础埋在好土上，以保证安全。,(4)地基土层的上层软土厚度大于6m时，建筑荷载小的建筑应尽量利用原状土，将基础埋在软土层中，此时应加强上部结构，增大基础底面积；建筑荷载大的建筑可作地基加固处理，或将基础埋在好土上，需作技术经济比较后确定。 (5)地基土层的上层为好土，下层为软土时，应力争将基础埋在好土内，适当提高基础底面。 (6)地基土层由好土和软土交替构成时，总荷载小的低层轻型建筑应尽可能将基础埋在好土内；总荷载大的建筑可采用人工地基或将基础深埋到下层好土中，两方案经技术经济比较后选定。,2、地下水位的影响,建筑物的基础应尽量埋在地下水位以上，如不能满足这一要求，基础必须埋在地下水位以下时，应将基础底面埋置在低于地下水位200mm以下，使基础避免因水位变化，面遭受的水的浮力的影响。埋在地下水位以下的基础，在材料上要选择具有良好的耐水性能的材料，如选用石材、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。,地下水位与基础埋深,3、土的冻结深度的影响,土的冻结深度即冰冻线，是地面以下的冻结土与非冻结土的分界线。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。土的冻胀会把基础抬起，而解冻后，基础又将下沉。在这个过程中，冻融是不均匀的，致使建筑物周期性的处于不均匀的升降状态中，势必会导致建筑物产生变形、开裂、倾斜等一系列的冻害。,冻结深度主要是由当地的气温条件决定的，气温越低，持续时间越长，冻结 深度就越大。如北京地区为0.81.0m，哈尔滨是2m，重庆地区则基本无冻结土。 一般基础应埋置在冰冻线以下200mm的地方，当冻土深度小于500mm时，基础埋深不受影响。,4、相邻建筑物基础埋深的影响 当新建房屋建在原有房屋附近时，一般新建房屋基础的埋置深度，应小于原有房屋基础的埋置深度。当新建房屋基础的埋深必须大于原有房屋时，应使两基础间留出相邻基础底面高差的12倍距离，以保证原有房屋的安全。若新旧建筑间不能满足此条件时，可通过对新建房屋的基础进行处理(如做悬挑梁)来解决。,5、连接不同埋深基础的影响 一幢建筑当荷载差异较大或需考虑基础埋置深度影响因素时，基础的埋深也不同。深浅基础相交时，基础应做成踏步形并逐渐由深及浅，踏步高不应大于500mm，踏步长不小于2倍的踏步高，以此定出基础的埋置深度。,6、其它因素对基础埋深的影响 当地面上有较多的硫酸、氢氧化钠、硫酸钠等腐蚀液体作用时，基础埋置深度不宜小于1.5m，必要时，需对基础作防护处理。,第三节 基础的类型,一、按基础的形式分类 基础的类型按其形式不同可以分为条形基础、独立式基础和联合基础。 1、条形基础 基础为连续的带形，也叫带形基础。当地基条件较好、基础埋置深度较浅时，墙承式的建筑多采用带形基础，以便传递连续的条形荷载。条形基础常用砖、石、混凝土等材料建造。当地基承载能力较小，荷载较大时，承重墙下也可采用钢筋混凝土条形基础。,2、独立式基础 独立式基础呈独立的块状，形式有台阶形、锥形、杯形等,当须满足局部工程条件变化的需要时，要将个别柱基础底面降低，做成高杯口基础少为长颈基础。 独立式基础主要用于柱下，在墙承式建筑中，当地基承载力较弱或埋深较大时，为了节约基础材料，减少土石方工程量，加快工程进度，亦可采用独立式基础。为了支承上部墙体，在独立基础上可设梁或拱等连续构件。,独立基础形式,墙下独立基础,3、联合基础 联合基础类型较多，常见的有柱下条形基础、柱下十字交叉基础、片筏基础和箱形基础。当柱子的独立基础置于较弱地基上时，基础底面积可能很大，彼此相距很近甚至碰到一起，这时应把基础连起来，形成柱下条形基础、柱下十字交叉基础。,如果地基特别弱而上部结构荷载又很大，即使做成联合条形基础，地基的承载力仍不能满足设计要求时，可将整个建筑物的下部做成一整块钢筋混凝土梁或板，形成片筏基础。片筏基础整体性好，可跨越基础下的局部较弱土。片筏基础根据使用的条件和断面形式，又可分为板式和梁板式。 当建筑设有地下室，且基础埋深较大时，可将地下室做成整浇的钢筋混凝土箱形基础，它能承受很大的弯矩，可用于特大荷载的建筑。,二、按基础材料和基础的传力情况分类,1、按材料分类 砖基础、石基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、钢筋混凝土基础等。,2、按传力情况分类 可分为刚性基础和柔性基础两种。 当采用砖、石、混凝土、灰土等抗压强度好而抗弯、抗剪等强度很低的材料做基础时，基础底宽应根据材料的刚性角来决定。刚性角是基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角。凡受刚性角限制的为刚性基础；反之，不受材料刚性角限制，不仅能承受较大的压应力，还能承受较大的拉应力的基础为柔性基础。,刚性基础,柔性基础,第四节 基础的构造,一、刚性基础构造 砖基础 毛石基础 混凝土以及毛石混凝土基础 灰土基础 三合土基础,毛石基础构造 毛石基础的剖面一般为阶梯形，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。毛石顶面砌墙前应先铺一层水泥砂浆。,混凝土以及毛石混凝土基础 混凝土基础 坚固、耐久、抗水、抗冻、刚性角大，可用于有地下水和冰冻作用的基础。混凝土基础不仅能做成矩形和阶梯形，当底面宽度大于等于2000mm时，还可以做成锥形。锥形断面能节省混凝土、减轻基础自重。,毛石混凝土基础 在混凝土中加入粒径不超过300mm的毛石，可形成毛石混凝土基础，可节约混凝土用量。毛石混凝土基础所用毛石的尺寸不得大于基础宽度的13。毛石的体积一般为总体积的2030，且毛石在混凝土中应均匀分布。,（毛石）混凝土基础,灰土基础 在砖基础下做由石灰与粘土加水拌和夯实而成的石灰垫层，便形成灰土基础。灰土基础的石灰与粘土的体积比为3：7或2：8，灰土每层均需铺220mm，夯实厚度为150mm，此为第一步。三层及三层以下的房屋用二步，三层以上的建筑用三步。,三合土基础 如将砖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。三合土的体积比为l：3：6或1：2：4，加适量水拌合夯实，每层厚150mm，总厚度H300mm，宽度B 600mm。这种基础适用于四层及四层以下的建筑，基础应埋置在地下水位以上。,灰土基础 三合土基础,二、柔性基础构造 钢筋混凝土柔性基础因其不受刚性角的限制，基础就可做得很宽、很薄，还 可尽量浅埋。这种基础相当于一个倒置的悬臂板，所以它的根部厚度最大，配筋 最多，两侧的板厚较小(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。混凝土的强度等级也不宜低于C20。当等级较低混凝土作垫层时，为使基础底面受力均匀，垫层厚度一般为 60一l00mm。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。,钢筋混凝土板式基础,本 章 小 结,本章主要