建筑物的基本组成—地基、基础

• 毛石基础构造
毛石基础由未加工成型的石块和砂浆砌 筑而成，具有强度较高、抗冻、耐水、经 济等优点，故可以用在受地下水侵蚀和冰 冻作用的多层建筑，但其整体性欠佳，不 宜用在有震动的地方。
• 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。为满足刚性角， 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。
2. 影响基础埋深的因素
• • • • • 建筑物的用途 工程地质条件 地下水位的影响 土的冻结深度的影响 相邻建筑物的基础埋深
1）工程地质条件的影响
(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2—5m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。
上部结构
建筑物
基
地
础
基
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。
上部结构
基 础
地 基
建筑物三部分示意图
基础的基本组成
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地基承受荷载的能力是有一定限度的。
地基承载力：地基每平方米所承受的最大压力，也叫地耐力。 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。
建筑物的基本组成
• 一般民用建筑是 由基础、墙或柱、 楼地层、楼梯、 屋顶、门窗等主 要部分组成。图 4.1所示为一幢住 宅构造组成。
图4.1 住宅的建筑构成
建筑物的基本组成
• 基础是房屋最下面的部分，它承受房屋 的全部荷载，并把这些荷载传给下面的 土层（地基）。 • 墙或柱是房屋的垂直承重构件，它承受 楼地层和屋顶传给它的荷载，并把这些 荷载传给基础。墙起承重、围护、保温、 隔热、隔声、分隔建筑空间的作用。 （内墙、外墙） • 屋顶 屋顶是房屋建筑顶部的水平 构件。屋顶既是承重构件又是 维护构件。
1.地基、基础及其与荷载的关系
一、地基、基础的概念 • 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。
• 地基——基础下面支承建筑物总荷载的土层 或岩体。建筑物总荷载是通过基础传给地基 的。地基承受建筑物荷载而产生的应力和应 变随着土层深度的增加而减小，在达到一定 深度后就可忽略不计。 • 直接承受建筑荷载的土层为持力层，持力层 以下的土层为下卧层。 • 基础是房屋的重要组成部分，而地基 与基础又密切相关，若地基基础 一旦出现问题，就难以补救。
五、基础的类型与构造
•
基础的构造类型与建筑物的上部结 构形式、荷载大小、地基的承载力以及 它所选用的材料性能有关。 • 基础按受力特点分有刚性基础和柔 性基础；按其使用材料分有砖基础、毛 石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础 等；按构造形式分有条形基础、独立基 础、筏形基础和桩基础等。
1、按传力情况分类
（毛石）混凝土基础
• 灰土基础
由石灰与粘土按一定比例加水拌和夯 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H≥300mm，宽度B ≥600mm。 这种基础适用于四层及四层以下的建筑，基 础应埋臵在地下水位以上。
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。（排出土中 的空气，提高土的密实度） • 换填法——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（如好土、砂石、 灰土、混凝土等），这种方法叫换填法。 • 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。
• 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 对于体积较大的混凝土基础，可以在 浇筑混凝土时加入粒径不超过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1／3。毛石的体积一般为 总体积的20％～30％，且毛石在混凝土中 应均匀分布。
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。
四、基础的埋置深度及影响因素
1. 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 为基础的埋臵 深度。
• 根据基础埋臵深度的不同，基础可分为浅基础、 深基础。一般的，埋深小于5m的称浅基础；埋 深大于5m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。
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。
（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。
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0.8—1.0m，哈尔滨是2m，重庆 地区则基本无冻结土。 一般基础应埋臵在冰冻线以下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 新建房屋基础的埋臵深度，应小于原有房屋基 础的埋臵深度。 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 1—2倍距离，以保证原有房屋的安全。
(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。
灰土基础
三合土基础
柔性基础
当建筑物的荷载较大而地基承载能力 较小时，基础底面必须加宽，如果采用刚 性材料，基础埋深就要加大，不经济。所 以在混凝土基础的底部配以钢筋，使基础 的底部能够承受较大的弯矩，这时，基础 不再受刚性角的限制。
柔性基础
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臵的悬 臂板，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。
建筑物的基本组成
• 楼地层 楼地层是房屋建筑水平方向的 构件。
• 楼梯是房屋建筑中联系上下各层的垂直 交通设施。（坚固、耐磨、防滑） • 门是建筑物的出入口，它的作用是供人 们通行，并兼有围护、分隔的作用。窗 的主要作用是采光、通风、供人眺望。 • 房屋除上述基本组成外，还有台阶、散 水、雨篷、雨水管、明沟、通风道、烟 道等。
钢筋混凝土板式基础
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、桩基础和联合基础。 （1）条形基础
基础为连续的带形，也叫带形基础。有墙下条形 基础和柱下条形基础两类。当地基条件较好、基础 埋臵深度较浅时，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。
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和均匀程度 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。地质均匀才能保 证均匀沉降。 • 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％，甚至更高，要 使工程总投资降低，首先要降低基础工程的投资。这 就要选择地质好的地段，以减少地基处理费用；需要 处理的地基，也尽可能的选用地材和合理的构造 形式，从而减低工程投资。
刚性基础
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
• 砖基础
一般采用普通粘土砖和砂浆砌筑而成。常采 用台阶式逐级向下放大的砌筑方法，称为 大放脚。 特点：价格低廉、施工方便、强度耐久性差 常用于地基土质好，地下水位较低、五层 以下的砖混结构中。
f≥N/A
式中 f—地基承载力
N—建筑物总荷载
A—基础底面积 当基础对地基的压力超过地基承载力时，地 基将出现较大的沉降变形，甚至地基土会滑出挤 出而破坏。
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。
（7）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，基础埋臵深度不 宜小于1.5m，必要时，需对基础作防护处 理。
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，应将基础底面埋臵在低于地下水位200mm 以下，使基础避免因水位变化，而遭受的水的浮 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。