第08章 基础.doc

第8章 基 础【教学目的】本章主要讲授基础的作用及其与地基的关系；基础的埋置深度；基础的类型。学生主要学习什么。【教学要求】通过本章的学习，学生主要：1.掌握地基基础 基础埋置深度的基本概念；2.掌握常见基础的分类，了解基础的一般构造。 【重点难点】本章学习的重点基础与地基的关系；基础类型及其构造形式。【知识要点】本章学习的主要知识点：基础作用及其与地基的关系；基础类型及其构造形式。 8.1 基础的作用及其与地基的关系 在建筑工程上，把建筑物与土壤直接接触的部分称为基础。把支承建筑物重量的土层叫地基。基础是建筑物的组成部分。它承受着建筑物的上部荷裁，井将这些荷载传给地基。地基不是建筑物的组成部分。地基可分为天然地基和人工地基两类。 凡天然土层本身具有足够的强度，能直接承受建筑物荷载的地基被称为天然地基。凡天然土层本身的承载能力弱，或建筑物上部荷载较大，须预先对土壤层进行人工加工或加固处理后才能承受建筑物荷载的地基称人工地基。人工加固地基通常采用压实法、换土法、打桩法以及化学加固法等。8.2 基础的埋置深度从室外设计地面至基础底面的垂直距离标基础的埋置深度，简称基础的埋深，如图8-2-1所示。建筑物上部荷裁的大小、地基土质的好坏、地下水位的高低、土的冰冻的深度以及新旧建筑物的相邻交接关系等，都将影响着基础的埋深。根据基础埋置深度的不同，基础有深基础、浅基础和不埋基础之分。当埋置深度大于4m的称深基础；当埋置深度小于4m的称浅基础；当基础直接做在地表面上的称不埋基础。对于冬天地表土会结冰的地区，将结冰的土层厚度处称为冰冻线。为了防止冻融时土内所含的水的体积发生变化会对基础造成不良影响，基础底面应埋在冰冻线以下200mm。图45LI 基础的埋深8.3 基础的类型基础的类型较多，按基础所采用材料和受力特点分，有刚性基础和非刚性基础；依构造形式分，有条形基础、独立基础、筏形基础、桩基础、箱形基础等。 8.3.1按所用材料及受力特点分类 1.刚性基础由刚性材料制作的基础称为刚性基础。在常用的建筑材料中，砖、石、素混凝土等抗压强度高，而抗拉、抗剪强度低，均属刚性材料。由这些材料制作的基础都属于刚性基础。从受力和传力的角度考虑，由于土壤单位面积的承载能力小，上部结构通过基础将其荷载传给地基时，只有将基础底面积不断扩大，才能适应地基受力的要求。根据试验得知，上部结构(墙或柱)在基础中传递压力是沿一定角度分布的，这个传力角度称压力分布角，或称刚性角，以表示图8-3-1a。由于刚性材料抗压能力强，抗拉能力差，因此，压力分布角只能在材料的抗压范围内控制。如果基础底面宽度超过控制范围，即由图中的B。增大到B1，致使刚性角扩大。这时，基础会因受拉而破坏(图8-3-1b)。所以，刚性基础底面宽度的增大要受到刚性角的限制。图8-3-1 刚性基础的受力、传力特点(a)基础受力在刚性角范围以内；(b)基础宽度超过刚性角范围而破坏不同材料基础的刚性角是不同的，通常砖砌基础的刚性角应控制在2633之间为好，素混凝土基础的刚性角应控制在45以内(图8-3-2)。图8-3-2 刚性基础的受力、传力特点（a）砖砌基础的刚性角范围；(b)素混凝土基础的刚性角范围2非刚性基础当建筑物的荷载较大而地基承载能力较小时，由于基础底面宽度B0需要加宽，如果仍采用素混凝土材料，势必导致基础深度也要加大。这样，既增加了挖土工作量，而且还使材料用量增加，对工期和造价都十分不利(图8-3-3a)。图8-3-3钢筋混凝土基础(a)混凝土与钢筋混凝土基础比较；(b)基础配筋情况如果在混凝土基础的底部配以钢筋，利用钢筋来承受拉力(图8-3-3b)。使基础底都能够承受较大弯矩。这时，基础宽度的加大不受刚性角的限制。故有人称钢筋混凝土基础为柔性基础。在同样条件下，采用钢筋混凝土与混凝土基础比较，可节省大量的混凝土材料和挖土工作量。 为了保证钢筋混凝土基础施工时，钢筋不致陷入泥土中，常须在基础与地基之间设置混凝土垫层。 8.3.2 按基础的构造形式分类基础构造形式的确定随建筑物上部结构形式、荷载大小及地基土质情况而定。在一般情况下，上部结构形式直接影响基础的形式，当上部荷载增大，且地基承载能力有变化时，基础形式也随之变化。 1.条形基础 当建筑物上部结构采用砖墙或石墙承重时，基础沿墙身设置，多做成长条形，这种基础称条形基础或带形基础(图8-3-4)。所以，条形基础往往是砖石墙的基础形式。图伞534条形基础2独立基础当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架及门架结构承重时，其基础常采用方形或矩形的单独基础，这种基础称独立基础或柱式基础(图8-3-5a)。独立基础是柱下基础的基本形式。当柱采用预制构件时，则基础做成杯口形，然后将柱子插入、并嵌固在杯口内，故称杯形基础(图8-3-5b)。 3.井格式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，以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(图8-3-6)。图8-3-5独立柱式基础(a)现浇基础；(b)杯形基础图8-3-6井格式基础4.筏形基础当建筑物上部荷载较大，而所在地的地基承载能力又比较弱，这时采用简单的条形基础或井格式基础已不能适应地基变形的需要时，常将墙或柱下基础连成一片，使整个建筑物的荷载承受在块整板上，这种满堂式的板式基础称筏式基础。筏形基础有平板式和梁板式之分，图8-3-7为梁板式筏形基础，图8-3-8为平板式筏形基础。平板式基础是在天然地表上，将场地平整并用压路机将地表固今5L7梁摄式视形基础土碾压密实后，在较好的持力层上，浇筑钢筋混凝土平板。这一平板便是建筑物的基础。在结构上，基础如同一只盘子反扣在地面上承受上部荷载。这种基础大大减少了土方工作量，且较适置于较弱地基(但必须是均匀条件)的情况，特别适食于56层整体刚度较好的居住建筑。图8-3-8 平板式筏形基础 5.桩基础当建筑的上部荷载较大时，需要将其传至深层较为坚硬的地基中去，会使用桩基础。桩基的形式很多，在此不一一赘述。由若干桩来支承一个平台，然后由这个平台托住整个建筑物，这叫做桩承台。桩基础多数用于高层建筑或土质不好的情况下(图8-3-9)。图8-3-9桩基础（a）钢筋混凝土桩基础；(b)桩承台示意 6.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，共同来承受上部结构的荷载(图8-3-10)。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上部荷载较大的建筑物。当基础的中空部分尺度较大时，可用作地下室。 图8-3-10箱形基础以上是常见基础的几种基本结构形式。此外，我国各地还因地制宜地采用了许多不同材料、不同形式的基础，如壳体基础等(图8-3-11)。图8-3-11壳体基础本章小结：基础与地基是不同的概念。地基可分为天然地基和人工地基。基础按形式分类可分为条形基础、独立式基础和联合基础；按材料和传力情况可分为刚性基础和柔性基础。基础的埋置深度与地基状况、地下水及冻土深度、相邻基础的位置以及设备布置等各方面因素有关。地下室经常受到下渗地表水、土壤中的潮气和地下水的侵蚀，应妥善处理地下室的防潮和防水构造。当最高地下水位低于地下室地坪且无滞水可能时，地下室一般只做防潮处理。当最高地下水位高于地下室地坪时，对地下室必须采取防水处理。根据防水材料的不同，地下室防水可以采用沥青卷材防水、防水混凝土防水、弹性材料防水等。习 题(一）名词解释 1地基 2基础 3基础埋置深度 4刚性基础 5柔性基础 6独立基础 7条形基础 8箱形基础 9刚性角10冰冻线参考答案： （二）简答题1地基与基础的关系如何？ 2影响基础埋深的因素有哪些？ 3基础按构造形式不同分为哪几种？各自的适用范围如何？ （三）绘简图题 1用图示例砖、石基础的大放脚构造做法。 2用图示例基础埋深与土质的关系。 3用图示例地下水位对基础埋深的影响。4用图示例刚性基础的受力、传力特点。参考答案：(一)名词解释1承受建筑物荷载的土壤层称为地基，它不是建筑物的构造组成部分。 2基础是建筑物的构造组成部分，承受着建筑物的全部荷载，并将荷载传给地基。3基础埋置深度是指室外设计地坪至基础底面的垂直距离。4凡是由刚性材料制作。受刚性角限制的基础，称为刚性基础。 5不受刚性角限制的钢筋混凝土基础称为柔性基础。 6独立基础是指基础为独立的柱墩形式，它是柱下基础的基本形式。 7当建筑物上部结构为墙承重或密集的柱子承重时，常采用连续的长条形基础，称为条形基础。 8当基础需深埋时，可将钢筋混凝土筑成有底板、顶板和若干纵横墙为整体的空心箱形结构，称箱形基础。 9对于刚性材料基础，为保证不被拉力、剪力破坏，必须限制基础的宽度方向挑出长度与高度之比，因此，基础允许宽度方向挑出的长度与高度之比所对应的正切角为刚性角。 10地面以下的冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线。（二）简答题1建筑物的全部荷载是通过基础传给地基的，地基承受荷载的能力有一定的限度，基础底面积（A）通常用下式计算AN/f式中，N为建筑物的荷载；f为地基的容许承载力。 因此可看出，当地基承载力不变时，建筑物的总荷载愈大，基础的底面积愈大；或者说，当建筑物的总荷载不变时，地基承载力愈大，基础的底面积将愈小。 2影响基础埋深的因素主要有以下几个方面：建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造；作用在地基上的荷载大小和性质；工程地质和水文地质条件；相邻建筑物的基础埋深；地基土冻胀和融陷的影响。 3基础按构造形式不同分为独立基础、条形基础、井格基础、片筏基础和箱形基础。 独立基础常用于柱下，也可用于墙下。 条形基础常用于墙下，也可用于密集的柱下。 井格基础常用于土质较弱或荷载较大的柱下。 片筏基础常用于土质很弱的柱下或墙下。 箱形基础用于荷载很大或浅层地质条件较差或下部需设地下室的建筑中。（三）绘简图题 1砖基础大放脚构造，参见附图2-3；石基础大放脚构造，见附图2-4。2基础埋深与土质的关系见附图2-5。 图（a）土质均匀的良好土，基础宜浅埋，但不得低于0.5m。 图（b）上层软土不超过2m，下层为好土，基础宜埋在好土内。 图（c）上层软土在2-5m之间，下