房屋建筑学第二章

1、 第二章基础 、掌握地基、基础工作状态、设计要求等基本概念； 、掌握常见基础的分类，了解基础的一般构造。 基础基础 地基与基础的基本概念地基与基础的基本概念2.1 基础的类型及构造基础的类型及构造2.2 第二章 基础 .地基与基础的基本概念 一、地基、基础及其与荷载的关系 基础是建筑物的墙或柱埋在地下的扩大部分。基 础的作用是承受建筑上部结构的全部荷载，通过自身 的调整，把它传给地基，如图. 所示。地基是指 基础底面以下，受到基础荷载作用影响范围内的部分 岩、土体。基础是建筑物的重要组成部分，而地基只 是承受建筑物荷载的那部分岩土层。 图2.1地基与基础 第二章 基础 第二章 基础 作为地基的

2、岩、土体，其强度（地基承载力）和抗变 形能力应能保证建筑物的正常使用和整体稳定性，并使地 基在防止整体破坏方面有足够的安全储备。地基每平方米 所能承受的最大压力称为地基承载力。为了保证建筑物的 稳定和安全，必须控制建筑物基础底面的平均压力不超过 地基承载力。地基上所承受的全部荷载是通过基础传递的 ，因此当荷载一定时，可通过加大基础底面积来减少单位 面积上地基所受到的压力。基础底面积A 可通过下式来确 定： AFN f 式中FN 表示建筑物的总 荷载，f 表示地基承载力。 从上式可以看出，当地基承载力不变时，建筑总荷载 越大，基础底面积也越大。或当建筑物总荷载不变时，地 基承载力越小，基础底面积

3、越大。 第二章 基础 二、地基的分类二、地基的分类 地基可分为天然地基和人工地基两种类型。 天然地基是指天然状态下即可满足承载力要求、不需 人工处理的地基。可作为天然地基的岩土体包括岩石、碎 石、砂土、粘性土等。当天然岩土体达不到上述要求时， 可以对地基进行补强和加固。经人工处理的地基称为人工 地基。处理方法有换填法、预压法、强夯法、振冲法、深 层搅拌法等。也可在软弱地基上打入混凝土桩、喷粉桩或 灰砂桩，组成复合地基，使桩间土和桩体共同承受上部荷 载，起到加强地基的作用。 第二章 基础 换填法是指用砂石、素土、灰土、工业废渣等强度较 高的材料，置换地基浅层软弱土，并在回填土的同时采用 机械逐层

4、压实。 预压法指在建筑基础施工前，对地基土预先进行加载 预压，使地基土被预先压实，从而提高地基土强度和抵抗 沉降的能力。 强夯法是利用强力对地基施加冲击能，将土层夯击密 实，提高地基承载力。强夯对地基土有加密作用、固结作 用和预加变形作用，从而提高了地基承载力，降低了压缩 性。目前强夯法又发展为强夯置换法，即在加密同时对部 分软弱土用粗骨料取代，然后夯实；或是利用砂石以及其 他颗粒材料填入夯坑内，从而形成夯扩短桩。 由于人工地基会增加建筑物的造价，因此在建筑选址 时往往优先选择把建筑建造在天然地基上。 三、地基与基础的设计要求 、地基应具有足够的承载力和均匀程度 建筑物应尽量选择地基承载力较高

5、而且均匀的地段， 如岩石、碎石等。地基土质应均匀，否则基础处理不当会 使建筑物发生不均匀沉降，引起变形乃至开裂，严重时会 影响建筑物的正常使用。 、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，它承受着上部结构的 全部荷载，是建筑物安全的重要保证。因此基础必须有足 够的强度，才能保证将建筑物的荷载可靠地传给地基。 基础埋于地下，常受到水或其他腐蚀性物质的侵蚀， 建成后检查和维修困难，所以在选择基础的材料与构造形 式时，应考虑其耐久性和抵抗地下不利介质的能力。 第二章 基础 、经济要求 基础工程约占建筑总造价的 ，降低 基础工程的造价是减少建筑总投资的有效方法。这就要 求选择土质好的

6、地段，以减少地基处理的费用。需要特 殊处理的地基，也要尽量选用地方材料及合理的构造形 式。 第二章 基础 第二章 基础 2.22.2基础的类型及构造基础的类型及构造 一、基础埋深 、基础埋深的概念 基础埋深是指从室外设计地面至基础底面的深度。如 图2.2所示。基础按其埋置深度大小分为浅基础和深基础 。基础埋深不超过5m 时称为浅基础。若浅层土质不良或 设有地下室时，需将基础加大埋深。有的工程为了满足承 载、使用功能和地质条件的需求，有时需采取一些特殊的 施工手段和相应的基础形式，如桩基、沉箱、沉井和地下 连续墙等。 第二章 基础 图2.2基础的埋置深度 第二章 基础 、基础埋深的影响因素 基础

7、埋深的大小常由地基的土层状态和建筑物上部荷 载大小决定，直接影响到施工的难易程度及造价的高低。 影响基础埋深的因素很多，其主要影响因素如下： （）建筑物的使用要求、基础形式及荷载 当建筑物设置地下室、设备基础或地下设施时，基础 埋深应满足其使用要求；高层建筑基础埋深随建筑高度增 加适当增大，这样才能满足稳定性要求；荷载大小和性质 也影响基础埋深，一般荷载较大时应加大埋深；受上拔力 的基础，应有较大埋深以满足抗拔力的要求。 （）工程地质和水文地质条件 基础应建造在坚实可靠的地基上，不能设置在承载力 低、压缩性高的软弱土层上。构成地基的土层常由多层土 组成，直接支承基础的土层称为持力层，其下部各层

8、土为 下卧层。 第二章 基础 在满足地基稳定和变形的前提下，基础尽量浅埋， 但由于地表土杂质较多，基础的埋深通常不浅于0.5 。如浅层土作持力层不能满足要求，可考虑深埋。地基 软弱土层在2m以内，下卧层为压缩性低的土，此时应将 基础埋在下卧层上；如软弱土层厚在25m，低层轻型 建筑可将基础埋于软弱土层内，但应适当加宽基础，必 要时也可用换土、压实等方法进行地基处理；如软弱土 层大于5m，低层轻型建筑也可以浅埋于软弱土层内，必 要时可加强上部结构或进行地基处理；如地基土由多层 土组成且均属于软弱土层且上部荷载很大时，常采用深 基础方案，如桩基等。按地基条件选择埋深时，还要求 从减少不均匀沉降的角

9、度来考虑，当土层分布明显不均 匀或各部分 荷载差别很大时，同一建筑物可采用不同的埋深来调整 不均匀沉降量。图2.3所示为各种土层条件下的基础埋 深情况。 第二章 基础 图2.3地质构造与基础埋深的关系 第二章 基础 地基范围内存在地下水时，常将地下水位分为设计最 高地下水位和最低地下水位，确定基础埋深一般应考虑将 基础埋于设计最高地下水位以上不小于200mm处。当地下 水位较高，不能满足上述要求时，宜将基础埋置在最低地 下水位以上不少于200mm的深度，且同时考虑施工时基坑 的排水和坑壁的支护等因素，如图2.4所示。地下水位以 下的基础选材时应考虑地下水对基础侵蚀的影响。 图2.4地下水位对基

10、础埋深的影响 第二章 基础 （）土的冻结深度的影响 粉砂、粉土和粘性土等细粒土具有冻胀现象，冻胀会 将基础向上拱起。土层解冻，基础又下沉，使基础处于不 稳定状态。冻融的不均匀使建筑物产生变形，严重时会产 生开裂等破坏情况。因此，建筑物基础应埋置在冰冻层以 下不小于200mm处。 （）相邻建筑物的埋深 新建建筑物基础埋深不宜大于相邻原基础埋深。当埋 深大于原有建筑物基础时，基础间的净距应根据荷载大小 和性质等确定，一般为相邻基础底面高差的11倍，见图 2.5。如不能满足上述要求时应加固原有地基或采用分段施 工、设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措施。 （）其他 为保护基础，一般要求基础顶面

11、低于设计室内地面不 少于0.1m，地下室或半地下室基础的埋深则要结合建筑设 计的要求确定。 第二章 基础 图2.5基础埋深与相邻基础的关系 第二章 基础 二、基础的分类二、基础的分类 基础的类型很多，按所用材料及受力特点可分为无筋 扩展基础和扩展基础。无筋扩展基础通常包括砖基础、毛 石基础、混凝土基础等，扩展基础包括柱下钢筋混凝土独 立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。基础按构造形式还可 分为独立基础、条形基础、筏片基础、箱形基础、桩基础 等。 第二章 基础 1、按材料及受力特点分类 （） 无筋扩展基础 无筋扩展基础是指由砖石、毛石、素混凝土、灰土等 刚性材料制作的基础。这种基础抗压强度高而抗拉、

12、抗剪 强度低。为满足地基允许承载力的要求，需要加大基础底 面积，但基础尺寸宽高比超过一定范围，基础的内力超过 其抗拉和抗剪强度，基础会发生折裂破坏，如图2.6所示。 折裂的方向与垂直面的夹角称为压力分布角，或称 刚性角。刚性基础放大角度不应超过刚性角。为设计施工 方便将刚性角换算成的正切值b/h，即宽高比。表2.1所 示是各种材料基础的宽高比b/h 的容许值。 所有无筋扩展基础大放角均应控制在刚性角以内。 第二章 基础 图2.6无筋扩展基础的受力、传力特点 第二章 基础 表2.1无筋扩展基础台阶宽高比的允许值 基础材 料 质量要求 台阶宽高比的允许值 F10 0kN F F 1:1.0 0 1

13、:1.2 5 1:1.50 混凝土 基础 C10混凝土 C7.5混凝土 1:1.0 0 1:1.0 0 1:1.00 毛石混 凝土基 础 C7.5C10混凝土 1:1.0 0 1:1.2 5 1:1.50 三合土 基础 体积比 （石灰砂骨料）， 1:1.5 0 1:2.0 0 砖基础 砖不低于 MU7.5 M5砂浆 1:1.5 0 1:1. 50 1:1.50 M2.5砂 浆 1:1.5 0 1:1. 50 毛石基 础 M2.5M5砂浆 1:1.2 5 1:1. 50 M1砂浆 1:1.5 0 灰土基 础 体积比为 或 的灰土，其 最小干 重度（重力密度）： 粉土： m3 粉质粘土：. m3

14、粘土：畅 m3 1:1.2 5 1:1. 50 第二章 基础 （） 扩展基础 钢筋混凝土基础称为扩展基础。钢筋混凝土的抗弯 和抗剪性能良好，可在上部结构荷载较大、地基承载力 不高以及水平力和力矩等荷载的情况下使用，这类基础 的高度不受台阶宽高比的限制，故适宜在宽基浅埋的场 合下采用。在同样情况下，采用钢筋混凝土基础与混凝 土基础比较，可节省大量的材料和挖土的工作量。钢筋 混凝土基础的构造见图2.7。 第二章 基础 图2.7钢筋混凝土基础 第二章 基础 基础形式的选择与上部结构形式直接相关，另外与土 层分布情况、地基承载力、荷载大小、受力方向等条件密 切相关。 、基础按构造形式分类 （） 独立基

15、础 独立基础设在柱下，常用断面形式有踏步形、锥形、 杯形，其材料通常采用钢筋混凝土、素混凝土等。当柱子 为预制时，则将基础做成杯口形，然后将柱子插入，并嵌 固在杯口内，故称杯口基础，见图2.8。 第二章 基础 图2.8独立基础 第二章 基础 （） 条形基础 条形基础是连续带形，也称带形基础，有墙下条形基 础和柱下条形基础两类。墙下条形基础一般用于多层砖混 结构的墙下，其结构示意见图2.9。低层或小型建筑常用砖 、混凝土等无筋扩展条形基础；如上部为钢筋混凝土墙， 或地基较差、荷载较大时，可采用钢筋混凝土条形基础。 当建筑上部结构为框架结构或排架结构、荷载较大或 荷载分布不均匀、地基承载力偏低时，

16、为增加基底面积或 增强整体刚度，减少不均匀沉降，常采用钢筋混凝土柱下 条形基础。将各柱下基础用基础梁相互连接成一体，就形 成井格基础，见图2.10。 第二章 基础 图2.9混凝土条形基础示意图 第二章 基础 图2.10井格基础 第二章 基础 （） 筏片基础 建筑物的基础由整片的钢筋混凝土板组成，板直接作 用于地基上，称为筏片基础。筏片基础的整体性好，可以 跨越基础下的局部软弱土，承载力也高。 筏片基础常用于地基软弱的多层砌体结构和框架结构 、剪力墙结构以及上部结构荷载较大 且不均匀或地基承载力低的情况，按其结构布置形式分为 梁板式和无梁式，其受力特点与倒置的楼板相似，见图 2.11。 第二章

17、基础 图2.11筏片基础 第二章 基础 （） 箱形基础 当上部建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严格 的高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上的多层建筑时， 为增加基础刚度，可以将地下室的底板、顶板和墙体整体 浇筑成箱子状的钢筋混凝土基础，称为箱形基础。 箱形基础的刚度较大，抗震性能好，有较好的地下空间可 以利用，能承受很大的弯矩，见图2.12。 第二章 基础 图2.12箱形基础 第二章 基础 （） 桩基础 当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的 要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就可考虑以下部 坚实土层或岩层作为持力层的深基础，其中桩基础应用最 为广泛。 桩基础一般由设置于土中的桩身

18、和承接上部结构的承 台组成，见图2.13。桩基础是按设计的点位将桩身置于土 中，桩的上端设置钢筋混凝土承台梁，承台梁上接柱或墙 体，以便使建筑荷载均匀地传递给桩基础。在寒冷地区， 承台梁下一般铺设100 200mm厚的粗砂或焦渣，以防土 壤冻胀引起承台的反拱破坏。 第二章 基础 图2.13桩基础组成示意图 第二章 基础 桩基础的类型很多，按照桩的受力方式可分成端承桩和 摩擦桩，端承桩是由桩底端直接将上部荷载传入桩下坚实的 岩土层，摩擦桩是靠桩身和周围土层产生的内摩擦力将上部 荷载传入岩土层；按照桩的施工特点可以分成打入桩、振入 桩、压入桩和钻孔灌注桩等；按照材料可以分成钢筋混凝土 桩、钢管桩。桩的断面有圆形、方形、筒形、六角形等多种 形式。 随着建筑施工和设计水平的不断提高，桩基础在城市建 筑中的应用日益广泛，新技术、新工艺层出不穷。 第二章 基础 本章小结 、基础和地基是两个不同的概念，基础作为建筑组 成部分是我们重点研究的对象；地基作为与建筑关系密切 的周边条件，也是我们