房屋结构第二篇(章)讲诉

第二篇民用建筑构造 第五章基础与地下室 本章提要 本章内容 地基与基础的基本概念 基础的埋深及其影响因素 基础的类型与构造 地下室的防潮和防水构造等学习重点 基础的类型及地下室的防潮 防水构造 基础是建筑物的墙或柱伸入土中的扩大部分 是建筑物最下面的部分 它承受建筑物的全部荷载 并把这些荷载连同本身的自重一起传到它下面的土层 地基 支承建筑物重量的土层叫地基 地基不是建筑物的组成部分 它只是承受由基础传来荷载的土层 地基承受荷载的能力有一定的限度 我们把每平方米所能承受的最大压力 称为地基允许承载力 也叫地耐力 为了保证房屋的稳定和安全 必须满足基础底面的平均压力不超过地基承载力 第一节地基与基础概述 一 地基与基础 二 地基的分类地基按土层性质不同 分为天然地基和人工地基两大类 天然地基 凡天然土层具有足够的承载力 不需经人工加固或改良便可作为建筑物地基的称为天然地基 人工地基 当建筑物上部的荷载较大或地基的承载力较弱 须预先对土壤进行人工加固或改良后才能作为建筑物地基的称为人工地基 地基土的具体分类见书145页表5 1 人工加固地基通常采用压实法 换土法 打桩法和化学加固法等 由室外设计地面到基础底面的距离 称为基础的埋置深度 简称基础的埋深 图5 1 室外地坪分自然地坪和设计地坪 自然地坪 是指施工地段的现有地坪设计地坪 是指按设计要求工程竣工后室外场地经垫起或开挖后的地坪 一般情况下埋深大于等于5m 且采用了特殊的结构形式和施工方法的为深基础 埋深小于5m的为浅基础 三 基础的埋置深度 图5 1基础的埋深 1 土层构造影响 地下土一般是分层的 各层的承载能力不同 基础应埋在坚实的土层上 而不要设置在耕植土 淤泥土 杂填土等弱土层上 书147页表5 2 2 地下水位的影响 地基土含水量的大小对承载力影响很大 地下水位的高低直接影响地基承载力 所以基础应争取埋置在地下水位以上 当地下水位较高 基础不能埋置在地下水位以上时 宜将基础埋置在全年最低地下水位以下 且不少于200mm 图5 2 四 影响基础埋深的因素 图5 2基础埋深和地下水位的关系 3 冻结深度的影响冻结深度 冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线 冰冻线的深度为冻结深度 各地气候不同 低温持续时间不同 冰冻深度也不相同 地基土冻结后对建筑物会产生不良影响 冻胀力将基础向上拱起 解冻后 基础又下沉 天长日久 会使建筑物产生变形甚至破坏 因此 一般要求基础埋置在冰冻线以下200mm 图5 3 图5 3基础埋深和冰冻线的关系 4 其他因素的影响 基础的埋置深度除考虑土层构造 地下水位 冰冻深度外 还要考虑相邻建筑物基础的深度 拟建建筑是否有地下室 设备基础等因素的影响 第三节基础的类型和构造 一 基础的类型按材料分 砖基础 毛石基础 混凝土基础 毛石混凝土基础 灰土基础和钢筋混凝土基础等 按构造形式分 条形基础 图5 4 独立基础 图5 5 井格基础又称十字交叉基础 图5 6 整片基础包括筏式基础 箱形基础 图5 7 桩基础 图5 8 等 图5 4柱下条形基础 图5 5独立基础 图5 6井格基础 图5 7整片基础 a 板式 b 梁板式 c 箱形 图5 8桩基础 a 墙下桩基础 b 柱下桩基础 按材料和受力特点分刚性基础 由刚性材料制作的基础称为刚性基础 在常用建筑材料中 砖 石 素混凝土等抗压强度高 而抗拉 抗剪强度低的材料 均属刚性材料 由这此材料制作的基础都属于刚性基础 根据试验得知 上部结构 墙或柱 在基础中传递压力在一定角度范围内是有效的 超出这个角度的范围 由于在地基反作用下 基础放大的侧翼会因受剪而破坏失效 因此 刚性基础的底部只能够控制在一定的压力分布角 或称刚性角的范围内 书150页图5 6 刚性角用基础放阶级宽与级高之比来表示 不同材料和不同的基底压力应选择不同的宽高比 书150页表5 3 非刚性基础 由钢筋混凝土制作的基础 图5 9 由于钢筋混凝土基础配筋后在抗弯 抗剪方面的性能大大优于素混凝土等刚性材料 因此 基础底面的扩大不受限制 在实际工程中 除了上部结构是混凝土的需要用钢筋混凝土制作基础外 上部采用混合结构的 如果需要超出材料刚性角的范围扩大基础底面积 也可以采用钢筋混凝土来作为基础部分的材料 图5 9钢筋混凝土基础 一 条形基础基础沿墙体连续设置成长条状称为条形基础 也称为带形基础 是砌体结构建筑基础的基本形式 条形基础可用砖 毛石 混凝土 毛石混凝土等材料制作 也可用钢筋混凝土制作 1 砖基础 砖基础一般由垫层 大放脚和基础墙三部分组成 大放脚的做法有间隔式和等高式两种 图5 10 二 基础的构造 图5 10砖基础 a 间隔式 b 等高式 2 灰土与三合土基础在地下水位比较低的地区 常在砖基础下设灰土垫层 灰土垫层按基础计算 因此 又称灰土基础 灰土垫层是由石灰与粘土加适量水拌和夯实而成 石灰与粘土的体积比为3 7或2 8 灰土基础为3 7或4 6 有些地区常选用三合土代替灰土 称三合土基础 三合土基础是由石灰 砂 骨料 碎砖或石子 按体积比1 3 6或1 2 4加水拌和夯实而成 其计算方法与灰土基础相同 3 毛石基础 毛石基础是用毛石和水泥砂浆砌筑而成 其剖面形状多为阶梯形 为保证砌筑质量并便于施工 基础顶面要比基础墙宽出100mm以上 基础墙的宽度和每个台阶的高度不宜小于400mm 每个台阶伸出的宽度不宜大于200mm 图5 11 图5 11毛石基础 4 混凝土基础 混凝土基础是用不低于C15的混凝土浇捣而成 其剖面形式和尺寸除满足刚性角 45 外 不受材料规格限制 其基本形式有矩形 阶梯形和锥形 图5 12 混凝土基础具有坚固 耐久 耐腐蚀 耐水 刚性角大等特点 多用于地下水位较高或有冰冻作用的建筑 为节约混凝土 常在混凝土中加入粒径不超过300mm的毛石 这种做法称为毛石混凝土 混凝土强度等级 根据 建筑结构设计术语和符号标准 GB T50083 97的规定 混凝土强度等级的定义是 根据混凝土立方体抗压强度标准值划分的强度级别 混凝土立方体抗压强度标准值 系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件 在28d龄期用标准试验方法测得的具有95 保证率的抗压强度 95 保证率是统计概念 意思是所有组数中95 的试块强度不低于标准 这是学术定义 但实际工程 是按照混凝土验收规范来评定 普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为C7 5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60等12个强度等级 C20就是能承受20MP C30就是能承受30MP 以此类推混凝土强度等级应以混凝土英文名称第一个字母加上其强度标准值来表达 如C20 C30等 图5 12混凝土基础 5 钢筋混凝土基础 钢筋混凝土基础因配有钢筋 可以做得宽而薄 其剖面形式多为扁锥形 图5 9 当房屋为骨架承重或内骨架承重 且地基条件较差时 为提高建筑物的整体性 避免各承重柱产生不均匀沉降 常将柱下基础沿纵横方向连接起来 形成柱下条形基础 图5 4 或十字交叉的井格基础 图5 6 图5 9钢筋混凝土基础 图5 4柱下条形基础 图5 6井格基础 二 独立基础独立基础常用的断面形式有阶梯形 锥形 杯形等 图5 5 当上部为现浇钢筋混凝土柱子时 可做成杯形基础 图5 5独立基础 满堂基础包括筏式基础和箱形基础 筏式基础 当建筑物上部荷载较大 或地基土质很差 承载能力小 采用独立基础或井格基础不能满足要求时 可采用筏式基础 图5 6 箱形基础箱形基础 是一种刚度很大的整体基础 它是由钢筋混凝土顶板 底板和纵 横墙组成的 如图5 7所示 三 满堂基础 图5 7整片基础 a 板式 b 梁板式 c 箱形 当建筑物的荷载较大 而地基的弱土层较厚 地基承载力不能满足要求 需要将其传至深层较为坚硬的地基中去 采取其他措施又不经济时 可采用桩基础 桩基的形式很多 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 叫做桩承台 桩基础由承台和桩柱组成 图5 8 四 桩基础 图5 8桩基础 a 墙下桩基础 b 柱下桩基础 地下室 位于地面以下的建筑使用空间 图5 13 按使用功能分为普通地下室和防空地下室 按结构材料分为砖墙结构地下室和混凝土结构地下室 按地下室埋入地下深度可分为全地下室和半地下室 第三节地下室的防潮与防水 一 地下室的类型与组成 1 地下室的类型 图5 13地下室的类型 地下室一般由墙 底板 顶板 门窗 楼梯和采光井六部分组成 图5 14 2 地下室的组成 图5 14地下室的组成 地下室墙地下室的墙不仅要承受上部的垂直荷载 还承受土 地下水及土壤冻胀时产生的侧压力 地下室底板当地下水位高于地下室地面时 地下室底板不仅承受作用在它上面的垂直荷载 还承受地下水的浮力 地下室顶板 地下室门窗当地下室窗台低于室外地面时 为达到采光和通风的目的 应设采光井 图5 15 地下室楼梯 图5 15地下室采光井 当地下室地坪高于地下水的常年水位和最高水位时 由于地下水不会直接侵入地下室 墙和底板仅受土层中毛细水和地表水下渗而形成的无压水影响 只需做防潮处理 图5 16 二 地下室防潮 地下室防潮做法 首先在外墙表面抹一层20mm厚的水泥砂浆找平层 再涂一道冷底子油和两道热沥青 然后在外侧回填低渗透性土壤 如粘土 灰土等 并逐层夯实 土层宽度为500mm左右 地下室的所有墙体都应设两道水平防潮层 一道设在地下室地坪附近 另一道设在室外地坪以上150 200mm处 以防地潮沿地下墙身或勒脚处侵入室内 图5 1 图5 16地下室防潮处理 a 墙身防潮 b 地坪防潮 地下室防水工程分为四个等级 各地下工程的防水方案应根据工程的重要性和使用要求选定 参见书158页表5 4 三 地下室防水 当设计最高地下水位高于地下室地面时 地下室的底板和部分外墙将浸在水中 在水的作用下 地下室的外墙受到地下水的侧压力 底板则受到浮力作用 地下室会出现渗水 因此 地下室外墙与底板应做防水处理 1 防水等级 2 地下室防水构造做法 建筑物地下室的地坪与墙体为满足结构和防水的需要 一般都采用钢筋混凝土材料 但是 如果地下室浸泡在地下水中 特别是浅层地下水污染比较严重 对混凝土 钢筋的侵蚀破坏也不容忽视 因此单靠用防水混凝土来抵抗地下水的侵蚀其效果是有限的 1 材料防水主要是采用防水材料来隔离地下水 按照建筑物的状况及所选防水材料的不同 可分为卷材防水 砂浆防水和涂料防水 卷材防水 卷材防水是以防水卷材和相应的粘结剂分层粘贴 铺设在地下室底板垫层至墙体顶端的基面上 形成封闭防水层的做法 所用的卷材应为高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材 铺设在地下室混凝土结构主体的迎水面上 根据防水层铺设位置的不同分为外包防水和内包防水 图5 17 具体做法是 在铺贴卷材前 先将基面找平并涂刷基层处理剂 然后按确定的卷材层数分层粘贴卷材 并做好防水层的保护 图5 17地下室卷材防水构造 a 外包防水 b 墙身防水层收头处理 c 内包防水 砂浆防水 适用于混凝土或砌体结构的基层上 不适用于环境有侵蚀性 持续振动或温度高于80 的地下工程 所用砂浆应为水泥砂浆或高聚物水泥砂浆 掺外加剂或掺合料的防水砂浆 施工时应采取多层抹压法 做在结构主体的迎水面或者背水面 涂料防水 适用于受侵蚀性介质或受振动作用的地下工程主体迎水面或背水面的涂刷 主要包括有机防水涂料 无机防水涂料等 图5 18 涂料防水 涂料防水是指在施工现场以刷涂 刮涂 滚涂等方法将无定型液态冷涂料在常温下涂敷于地下室结构表面的一种防水做法 目前 涂料以经乳化或改性的沥青材料为主 也有用高分子合成材料制成的 固化后的涂料薄膜能防止地下无压水 渗流水 毛细水 及压力不大的有压水侵入 一般为多层敷设 为增强防水效果 可夹铺1 2层纤维制品 玻璃纤维 玻璃丝网格布 涂料的防水质量 耐老化性能均较油毡防水层好 故目前在地下室防水工程中应用广泛 图5 18涂料防水 2 混凝土构件自防水 当地下室的墙和底板均采用钢筋混凝土时 通过调整混凝土的配合比或在混凝土中掺入外加剂等手段 改善混凝土的密实性 提高混凝土的抗渗性能 使得地