房屋建筑学第七章基础与地下室构造

1、6 基础与地下室构造 本章提要本章提要本章内容：本章内容：地基与基础的基本概念，基础的埋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造，地下室的防潮和防水构造等 学习重点：学习重点：基础的基本形式，基础埋深的概念基础的基本形式，基础埋深的概念，理解基础构造，理解基础构造 本本 章章 内内 容容6.1 基础构造基础构造6.2 地下室的防潮与防水地下室的防潮与防水6.1 基础构造 6.1.1 地基与基础的概念基基 础：础： 建筑物上部承重结构向下的延伸和扩大，它承受建筑物上部承重结构向下的延伸和扩大，它承受建筑物的全部荷载，

2、并把这些荷载连同本身的重建筑物的全部荷载，并把这些荷载连同本身的重量一起传到地基上。量一起传到地基上。地地 基：基： 承受由基础传来荷载的土层，不是建筑物的组成承受由基础传来荷载的土层，不是建筑物的组成部分。其中：部分。其中： 持力层：持力层：具有一定的地耐力，直接承受建筑荷载，具有一定的地耐力，直接承受建筑荷载， 并需进行力学计算的土层。并需进行力学计算的土层。 下卧层：下卧层：持力层以下的土层。持力层以下的土层。室内标高室内标高室外标高室外标高基基础础埋埋深深基顶标高基顶标高基底标高基底标高持力层持力层下卧层下卧层 地基应满足的要求：地基应满足的要求： 1、 地基要有一定的强度，能承受建筑

3、所有地基要有一定的强度，能承受建筑所有荷载的能力；荷载的能力； 2、 地基要有均匀的压缩量，保证建筑在允地基要有均匀的压缩量，保证建筑在允许范围内可均匀下沉；许范围内可均匀下沉； 3、 地基应具有抵抗产生滑坡、倾斜的能力，地基应具有抵抗产生滑坡、倾斜的能力，当地基高差较大时，可设挡土墙。当地基高差较大时，可设挡土墙。 地基在荷载作用下产生应力（反力）与应地基在荷载作用下产生应力（反力）与应变（变形），其应力与应变值随着土体深变（变形），其应力与应变值随着土体深度的加深而慢慢减小，到一定深度后土体度的加深而慢慢减小，到一定深度后土体的应力与应变值就可以忽略不计了。的应力与应变值就可以忽略不计了。

4、 随着土层深随着土层深度的不断增加，度的不断增加，土层所承受的荷土层所承受的荷载越来越小。持载越来越小。持力层以下的下卧力层以下的下卧层所承受的荷载层所承受的荷载基本可以忽略不基本可以忽略不计。计。 下卧层承受的荷载虽然可以忽略，但是如下卧层承受的荷载虽然可以忽略，但是如果下卧层是软弱下卧层的话，就要进行处果下卧层是软弱下卧层的话，就要进行处理。比如下卧层是淤泥质土，那么我们就理。比如下卧层是淤泥质土，那么我们就要考虑计算下卧层承载能力。如果计算不要考虑计算下卧层承载能力。如果计算不能承受，那么要考虑能承受，那么要考虑地基处理地基处理，或者考虑，或者考虑桩基础桩基础设计。设计。6.1.1 天然

5、地基与人工地基 地基按土层性质不同，分为地基按土层性质不同，分为天然地基天然地基和和人工地人工地基基两大类。两大类。天然地基：天然地基：天然状态下的土层具有足够的承载能天然状态下的土层具有足够的承载能力，不需要经人工改良或加固，可直力，不需要经人工改良或加固，可直接在上面建造房屋的地基。接在上面建造房屋的地基。人工地基：人工地基：建筑物上部荷载较大或地基土的承载建筑物上部荷载较大或地基土的承载能力较弱，缺乏足够的稳定性，必须能力较弱，缺乏足够的稳定性，必须预先对地基土进行人工补强和加固才预先对地基土进行人工补强和加固才能在上面建造房屋的地基能在上面建造房屋的地基。 天然地基岩石碎石砂土杂填土粘

6、性土人工地基压实法换填土打桩法地基加固的原理是：地基加固的原理是：“将土质由松变实，将土质由松变实，将土的含水量由高变低将土的含水量由高变低”。1、 压实法压实法 压实法是用重锤或压路机将较弱的土层夯压实法是用重锤或压路机将较弱的土层夯实或压实，挤出土层颗粒的空气，提高土实或压实，挤出土层颗粒的空气，提高土的密实度以增加土层的承载力。的密实度以增加土层的承载力。压实法强夯压实 振动压实 机械压实（1）强夯压实）强夯压实 定义：定义：指的是为提高指的是为提高软弱地基的承载力，软弱地基的承载力，用重锤自一定高度自用重锤自一定高度自由下落夯击土层使地由下落夯击土层使地基迅速固结的方法基迅速固结的方法

7、 适用范围：适用范围：强夯压实强夯压实法用于粘性土，湿陷法用于粘性土，湿陷性黄土及人工杂填土性黄土及人工杂填土等软弱地基的深层加等软弱地基的深层加固，但必要时要采取固，但必要时要采取防震措施。防震措施。（2）振动压实法）振动压实法 定义：定义：将振动机械置于地基表面进行将振动机械置于地基表面进行一定时间的振动，利用其激振力在土一定时间的振动，利用其激振力在土中产生的剪切压密作用，使一定深度中产生的剪切压密作用，使一定深度内的土均匀增密，从而改善地基的力内的土均匀增密，从而改善地基的力学性能。学性能。 适用范围：适用范围：振动压实法适用于处理砂振动压实法适用于处理砂性土及松散性杂填土（炉灰、炉渣

8、、性土及松散性杂填土（炉灰、炉渣、碎砖瓦等）。碎砖瓦等）。（3）机械压实）机械压实定义：定义： 利用压路机、羊利用压路机、羊足碾、轮胎碾等足碾、轮胎碾等机械碾压地基土机械碾压地基土壤，使地基压实壤，使地基压实排水固结。排水固结。适用范围：适用范围： 机械压实适用于机械压实适用于大面积浅层填土。大面积浅层填土。2、换土法（置换法）、换土法（置换法） 定义：定义：当地基土的当地基土的局部或全部为软弱局部或全部为软弱土不宜采用压实法土不宜采用压实法加固时（如淤泥、加固时（如淤泥、沼泽、杂填土、洞沼泽、杂填土、洞等），可将局部或等），可将局部或全部软弱土清除，全部软弱土清除，换以好土，如粗砂、换以好土

9、，如粗砂、中砂、砂石料、灰中砂、砂石料、灰土等。土等。3、打桩法、打桩法 定义：定义：打桩法是打桩法是在软弱土层中置在软弱土层中置入桩身，将建筑入桩身，将建筑物建造在桩上，物建造在桩上，所以也可称为桩所以也可称为桩基础。基础。桩基的组成桩基的组成 桩基础是一种常用的深基础形式，桩桩基础是一种常用的深基础形式，桩基由基由桩身桩身和和承台板承台板（或梁）组成。（或梁）组成。桩基分类桩基分类 端承桩：端承桩： 是将桩是将桩尖直接支承在岩石尖直接支承在岩石或硬土层上，用桩或硬土层上，用桩端阻力支承建筑物端阻力支承建筑物的总荷载。的总荷载。 摩擦桩：摩擦桩： 是用桩是用桩挤实软弱土层，靠挤实软弱土层，靠

10、桩壁与土壤的摩擦桩壁与土壤的摩擦力承担总荷载。力承担总荷载。桩基础桩基础第一步：挖桩孔第一步：挖桩孔第二步：放置钢筋笼第二步：放置钢筋笼第三步：灌浆振捣密室第三步：灌浆振捣密室第四步：浇筑桩承台第四步：浇筑桩承台 由室外设计地由室外设计地面到基础底面的距面到基础底面的距离，称为离，称为基础的埋基础的埋置深度置深度，简称，简称基础基础的埋深的埋深。埋深大于。埋深大于等于等于4m4m为为深基础深基础，小于小于4m4m为为浅基础浅基础。 6.1.3 基础的埋置深度基础的埋置深度 1.1.上部荷载大小及性质上部荷载大小及性质 2.2.地基土层性质地基土层性质 3.3.地下水位地下水位 4.4.冰冻线深

11、度冰冻线深度 5.5.相邻基础相邻基础影响基础埋深的因素影响基础埋深的因素地基土层性质地基土层性质 设计之前应进行场地地质勘察，在满足地设计之前应进行场地地质勘察，在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础应座在工程基稳定和变形要求的前提下，基础应座在工程地质性质较好的持力层上，当存在软弱下卧层地质性质较好的持力层上，当存在软弱下卧层时，基础应尽量浅埋，加大基底与软弱下卧层时，基础应尽量浅埋，加大基底与软弱下卧层顶板的距离；当土层分布明显不均匀或各部位顶板的距离；当土层分布明显不均匀或各部位荷载差别很大时，同一建筑物的基础可以采用荷载差别很大时，同一建筑物的基础可以采用不同的埋深对不均匀沉降进行调

12、整。不同的埋深对不均匀沉降进行调整。地下水位地下水位一般宜落在地下常年水位和最高水位以上，或者应埋在最低地下水位以下200mm，以使基础处于较稳定的水压状态。冰冻线深度冰冻线深度一般应将基础的垫层设置在土层冻结深度以下200mm，以避免土壤冻融交替对基础的不利影响。相邻建筑物基础的影响：相邻建筑物基础的影响： LL（1 12 2）d d6.1.4 基础的类型基础的类型 ( (一一) )按基础形式分类按基础形式分类 1.1.带形基础（条形基础）带形基础（条形基础） 墙下条形基墙下条形基 、柱下条形基。、柱下条形基。 2.2.独立基础独立基础 台阶形、锥形、杯形、薄壳等。台阶形、锥形、杯形、薄壳等

13、。 3.3.联合基础联合基础 井格式井格式( (十字交叉十字交叉) )基础、片筏基础、片筏( (板式、梁板式板式、梁板式) )基础、箱形基础。基础、箱形基础。基础构造基础构造1.1.带形基础（条形基础）带形基础（条形基础） 当地基条件较好、基础埋置深度较浅时，多采用当地基条件较好、基础埋置深度较浅时，多采用条形基础，便于传递连续的条形荷载。条形基础，便于传递连续的条形荷载。 柱下条基（可形成井格形又称井格基础） 墙下条基墙下条基2、 独立式基础独立式基础 独立式基础一般为独立式基础一般为柱墩式。当地基土柱墩式。当地基土质较差时，承载力质较差时，承载力较低，上部荷载较较低，上部荷载较大时，柱的基

14、础底大时，柱的基础底面积增大，则相邻面积增大，则相邻柱基很近，为便于柱基很近，为便于施工，可将柱基之施工，可将柱基之间相互连通。形成间相互连通。形成条形基础或井格式条形基础或井格式基础。基础。 独立基础常用的断面形式有独立基础常用的断面形式有阶梯形阶梯形、锥形锥形、杯形杯形等。等。独立基础 联合基础类型较多。联合基础类型较多。 当房屋为骨架承重或内骨架承重，且地基条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，形成横方向连接起来，形成柱

15、下条形基础柱下条形基础或或十字十字交叉的井格基础交叉的井格基础。3、联合基础、联合基础柱下条形基础柱下条形基础井格基础井格基础 片筏基础片筏基础 当建筑物上部荷载较大，或地基土质很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，可采用筏片基础。筏础不能满足要求时，可采用筏片基础。筏片基础在构造上像倒置的钢筋混凝土楼盖，片基础在构造上像倒置的钢筋混凝土楼盖，分为分为板式板式和和梁板式梁板式两种。两种。有梁板式基础平板式板式基础柱下片筏式基础(板式、梁板式)箱形基础箱形基础 箱形基础是一种刚度很大的整体基础，它箱形基础是一

16、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。是由钢筋混凝土顶板、底板和纵、横墙组成的。若在纵、横内墙上开门洞，则可做成地下室。若在纵、横内墙上开门洞，则可做成地下室。箱形基础的整体空间刚度大，能有效地调整箱形基础的整体空间刚度大，能有效地调整基底压力，且埋深大、稳定性和抗震性好，基底压力，且埋深大、稳定性和抗震性好，常用做高层或超高层建筑的基础。常用做高层或超高层建筑的基础。 箱型基础n浇注箱型基础底板n利用箱型基础的内部空间 ( (二二) )按基础的材料分类按基础的材料分类 砖基础、石基础、混凝土基础、毛石混凝砖基础、石基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、钢筋混凝土基础等

17、。土基础、钢筋混凝土基础等。砖基础示意图砖基础示意图砖基础砖基础素混凝土基础素混凝土基础石基础石基础石基础石基础 按基础传力情况分：刚性基础按基础传力情况分：刚性基础和和柔性基础柔性基础 刚性基础刚性基础：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料做基础时，基础底宽土、灰土和三合土等材料做基础时，基础底宽应根据材料刚性角决定，凡受应根据材料刚性角决定，凡受刚性角刚性角限制的基限制的基础为刚性基础。常用于建筑物荷载较小、地基础为刚性基础。常用于建筑物荷载较小、地基承载力较好、压缩性小的地基上，一般用于小承载力较好、压缩性小的地基上，一般用于小型民用建筑。型民用

18、建筑。 由于地基承载能力有限，为了使基础单位面积由于地基承载能力有限，为了使基础单位面积所传递的力与地基能承受的能力相适应，可采所传递的力与地基能承受的能力相适应，可采用台阶式的形式逐渐扩大基础的传力面积，这用台阶式的形式逐渐扩大基础的传力面积，这种做法称为种做法称为“大放脚大放脚”。刚性角刚性角：在刚性基础中，墙或柱传来的压力是沿一：在刚性基础中，墙或柱传来的压力是沿一定角度分布的，这个角叫压力分布角，又称刚性角。定角度分布的，这个角叫压力分布角，又称刚性角。 当刚性基础底部宽度超过刚性角控制范围当刚性基础底部宽度超过刚性角控制范围时，基础底部就容易因受剪而开裂。时，基础底部就容易因受剪而开

19、裂。 因此，刚性材料基础设计时为避免受拉或因此，刚性材料基础设计时为避免受拉或受剪而破坏必须使基底宽度在刚性角控制受剪而破坏必须使基底宽度在刚性角控制范围内。范围内。 砖石基础砖石基础B/HB/H：1:1.251:1.251:1.51:1.5 混凝土基础混凝土基础B/H B/H ：1:11:1刚性角压力分布角，以表示 砖砌基础的刚性角控制在2633之间 素混凝土基础的刚性角应控制在45以内 刚性基础的受力、传力特点B0 B0 B1 柔性基础：柔性基础： 用钢筋混凝土制作的基础，用钢筋混凝土制作的基础，能承受较大拉应力，且不能承受较大拉应力，且不受刚性角限制，故称钢筋受刚性角限制，故称钢筋混凝土

20、柔性基础。钢筋混混凝土柔性基础。钢筋混凝土的抗弯性能和抗剪性凝土的抗弯性能和抗剪性能良好，可在上部结构荷能良好，可在上部结构荷载较大、地基承载力不高载较大、地基承载力不高以及水平力和力矩等荷载以及水平力和力矩等荷载的情况下使用，为了节约的情况下使用，为了节约材料可将基础做成锥形材料可将基础做成锥形 。基础钢筋绑扎、混凝土浇注基础钢筋绑扎、混凝土浇注钢筋混凝土基础拆模钢筋混凝土基础拆模独立基础成型独立基础成型 地下室：地下室：位于地面以下的建筑使用空间。位于地面以下的建筑使用空间。 按按使用功能使用功能分为分为普通地下室普通地下室和和防空地下防空地下室室； 按按结构材料结构材料分为分为砖墙地下室

21、砖墙地下室和和钢筋混凝钢筋混凝土地下室土地下室； 按按埋入地下深度埋入地下深度可分为可分为全地下室全地下室和和半地半地下室下室。6.2 地下室的防潮与防水地下室的防潮与防水6.2.1 地下室的类型地下室的类型 1 1、普通地下室、普通地下室 一般用作高层建筑的地下停车库、设备用房一般用作高层建筑的地下停车库、设备用房, ,根据用途及结构需要可做成一层或二、三层、多层根据用途及结构需要可做成一层或二、三层、多层地下室。地下室。 2 2、人防地下室、人防地下室 结合人防要求设置的地下空间结合人防要求设置的地下空间, ,用以应付战时用以应付战时情况下人员的隐蔽和疏散情况下人员的隐蔽和疏散, ,并有具

22、备保障人身安全并有具备保障人身安全的各项技术措施。按人防地下室的使用功能和重要的各项技术措施。按人防地下室的使用功能和重要程度程度, ,将人防地下室分为六级。将人防地下室分为六级。地下室防潮地下室防潮 当地下室地坪高于地下水的常年水位和最高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，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。形成的无压水影响，只需做防潮处理。地下室外墙的防潮做法是：地下室外墙的防潮做法是：先在外墙表面抹一层先在外墙表面抹一层20mm厚的水泥砂

23、浆找平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。外侧回填低渗透性土壤。 当最高地下水位高于地下室地坪时，地下当最高地下水位高于地下室地坪时，地下水不仅可以浸入地下室，而且地下室外墙水不仅可以浸入地下室，而且地下室外墙和底板还分别受到地下水的侧压力和浮力。和底板还分别受到地下水的侧压力和浮力。水压力大小与地下水高出地下室地坪高度水压力大小与地下水高出地下室地坪高度有关，高差愈大，压力愈大。这时，对地有关，高差愈大，压力愈大。这时，对地下室必须采取防水处理下室必须采取防水处理。 地下室防水工程分为地下室防水工程分为四个等级

24、四个等级，各地下工，各地下工程的防水方案应根据工程的重要性和使用程的防水方案应根据工程的重要性和使用要求按要求按表表6 6.1.1选定。选定。地下室的防水地下室的防水表表6 6.1 .1 地下室防水工程设防表地下室防水工程设防表( (待续待续) )防水等级防水等级适用范围适用范围标准标准设防做法设防做法选择要求选择要求一级 人员长期停留的场所；因有少量湿渍会使物品变质、失效的储物场所及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位；极重要的战备工程 不允许漏水，结构表面无湿渍 多道设防，其中应有一道钢筋混凝土结构自防水和一道柔性防水，其他各道可采取其他防水措施 1.自防水钢筋混凝土；2.优先选用

25、合成高分子卷材；3.增加其他防水措施，如架空层或夹壁墙等 ( (续续) )表表6 6.1 .1 地下室防水工程设防表地下室防水工程设防表防水等级防水等级适用范围适用范围标准标准设防做法设防做法选择要求选择要求二级人员经常活动的场所；在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的储物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运营的部位；重要战备工程 不允许漏水结构表面有少量湿渍；工业与民用建筑总湿渍面积不应大于总防水面积（包括顶板、墙面、地面）的1/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过1处，单个湿渍面积不大于0.1m2；其他地下工程总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2防水

26、面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍面积不大于0.2m2 两道设防，一般为一道钢筋混凝土结构自防水和一道柔性防水 1.自防水钢筋混凝土；2.合成高分子卷材一层，或高聚物改性沥青防水卷材 防水等级防水等级 适用范围适用范围标准标准设防做法设防做法选择要求选择要求三级人员临时活动场所；一般战备工程 有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂；任意100m2的防水面积上的漏水点数不超过7处，单个漏水点的最大漏水量不大于2.5L/(m2d)，单个湿渍面积不大于0.3m2 可采用一道设防或两道设防；也可对结构做抗水处理，外做一道柔性防水层 合成高分子卷材一层或高聚物改性沥青防水卷材 四级对漏水无严格要求的工程 有漏水

27、点，不得有线流和漏泥砂；整个工程平均漏水量不大于2L/(m2d)，任意100m2防水面积上的平均漏水量不大于4L/(m2d) 一道设防，也可做一道外防水层 高聚物改性沥青防水卷材 ( (续续) )表表6 6.1 .1 地下室防水工程设防表地下室防水工程设防表 目前我国地下工程防水常用的措施有目前我国地下工程防水常用的措施有卷卷材防水材防水、混凝土构件自防水混凝土构件自防水、涂料防水涂料防水、塑料防水板防水塑料防水板防水、金属防水层金属防水层等。选用何等。选用何种材料防水，应根据地下室的使用功能、种材料防水，应根据地下室的使用功能、结构形式、环境条件等因素合理确定。一结构形式、环境条件等因素合理确定。一般处于侵蚀介质中的工程应采用耐腐蚀的般处于侵蚀介质中的工程应采用耐腐蚀的防水混凝土、防水砂浆或卷材、涂料；结防水混凝土、防水砂浆或卷材、涂料；结构刚度较差或受振动影响的工程应