房屋建筑学第二章

第二章 基础
图2.9 混凝土条形基础示意图
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图2.10 井格基础
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（３） 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。
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1、按材料及受力特点分类 （１） 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、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α 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α 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。
图2.4 地下水位对基础埋深的影响
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（３）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。 （４）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1～1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。 （５）其他 为保护基础，一般要求基础顶面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。
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图2.6 无筋扩展基础的受力、传力特点
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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
C10混凝土 混凝土 基础 C7.5混凝土
台阶宽高比的允许值 １０ ０ ｋ ２００ ｋ F≤10 Ｎ ＜ Ｎ ＜F≤３ 0kN F≤２ ００ ｋＮ ００ ｋＮ 1:1.0 1:1.0 1:1.00 0 0 1:1.0 1:1.2 1:1.50 0 5
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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。
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２.１ 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。
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图2.1 地基与基础
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图2.2 基础的埋置深度
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２、基础埋深的影响因素 基础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： （１）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。 （２）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，其下部各层土为 下卧层。
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图2.8 独立基础
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（２） 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，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。
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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。
1:1.2 1:1.50 5 1:2.0 0
毛石混 1:1.0 凝土基 C7.5～C10混凝土 0 础 体积比１∶２∶ 三合土 1:1.5 ４ ～１∶３∶６ 基础 0 （石灰∶砂∶骨料），
1:1.5 0 砖不低于 砖基础 MU7.5 M2.5砂 1:1.5 浆 0 1:1.2 M2.5～M5砂浆 5 毛石基 础 1:1.5 M1砂浆 0 体积比为３∶７ 或 ２∶８ 的灰土，其 最小干 重度（重力密度）： 灰土基 1:1.2 3 粉土：５ ｋＮ／m 础 5 粉质粘土：１５.０ ｋＮ／m3 粘土：１４畅５ ｋ Ｎ／m3 M5砂浆
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图2.3 地质构造与基础埋深的关系
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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。
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图2.7 钢筋混凝土基础
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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。 ２、基础按构造形式分类 （１） 独立基础 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
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0.5ｍ 。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2～5m，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。
房屋建筑学 Fɑngwu Jiɑnzhuxue
（ 第二版）
赵 王志军 苏 研 炜 主编 参编
第二章 基
础
１、掌握地基、基础工作状态、设计要求等基本概念； ２、掌握常见基础的分类，了解基础的一般构造。
第二章
目
录
2.1 地基与基础的基本概念
基础
2.2 基础的类型及构造
第二章 基础
２.１ 地基与基础的基本概念 一、 地基、基础及其与荷载的关系
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图2.5 基础埋深与相邻基础的关系
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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。
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图2.11 筏片基础
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（４） 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。
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３、经济要求 基础工程约占建筑总造价的１０％ ～４０％，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。
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2.2 基础的类型及构造 一、基础埋深
１、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。
1:1. 50 1:1. 50 1:1. 50
1:1.50
1:1. 50
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（２） 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。
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三、 地基与基础的设计要求
１、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。 ２、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
作为地基的岩、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： A≥FN ／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，基础底面积越大。