建筑物的基本組成-地基、基礎(chǔ)

一般民用建筑是由基礎(chǔ)、墻或柱、樓地層、樓梯、屋頂、門窗等主要部分組成。圖4.1所示為一幢住宅構(gòu)造組成。建筑物的基本組成

圖4.1住宅的建筑構(gòu)成基礎(chǔ)是房屋最下面的部分，它承受房屋的全部荷載，并把這些荷載傳給下面的土層（地基）。墻或柱是房屋的垂直承重構(gòu)件，它承受樓地層和屋頂傳給它的荷載，并把這些荷載傳給基礎(chǔ)。墻起承重、圍護、保溫、隔熱、隔聲、分隔建筑空間的作用。（內(nèi)墻、外墻）建筑物的基本組成

屋頂屋頂是房屋建筑頂部的水平構(gòu)件。屋頂既是承重構(gòu)件又是維護構(gòu)件。樓地層樓地層是房屋建筑水平方向的構(gòu)件。建筑物的基本組成

樓梯是房屋建筑中聯(lián)系上下各層的垂直交通設(shè)施。（堅固、耐磨、防滑）門是建筑物的出入口，它的作用是供人們通行，并兼有圍護、分隔的作用。窗的主要作用是采光、通風(fēng)、供人眺望。房屋除上述基本組成外，還有臺階、散水、雨篷、雨水管、明溝、通風(fēng)道、煙道等。1.地基、基礎(chǔ)及其與荷載的關(guān)系基礎(chǔ)——建筑工程中，位于建筑物的最下部位、埋入地下、直接作用于土層上的承重構(gòu)件。它承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來的全部荷載，并把這些荷載連同本身的重量一起傳到地基上。一、地基、基礎(chǔ)的概念地基——基礎(chǔ)下面支承建筑物總荷載的土層或巖體。建筑物總荷載是通過基礎(chǔ)傳給地基的。地基承受建筑物荷載而產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨著土層深度的增加而減小，在達到一定深度后就可忽略不計。直接承受建筑荷載的土層為持力層，持力層以下的土層為下臥層?；A(chǔ)是房屋的重要組成部分，而地基與基礎(chǔ)又密切相關(guān)，若地基基礎(chǔ)一旦出現(xiàn)問題，就難以補救。建筑物的全部荷載均由其下的地層來承擔(dān)。受建筑物影響的那一部分地層稱為地基；建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。建筑物上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)地基建筑物三部分示意圖基礎(chǔ)的基本組成

地基承受荷載的能力是有一定限度的。地基承載力：地基每平方米所承受的最大壓力，也叫地耐力。為了保證建筑物的穩(wěn)定和安全，必須控制建筑物基礎(chǔ)底面的平均壓力不超過地基承載力。f≥N/A式中f—地基承載力

N—建筑物總荷載

A—基礎(chǔ)底面積當(dāng)基礎(chǔ)對地基的壓力超過地基承載力時，地基將出現(xiàn)較大的沉降變形，甚至地基土?xí)鰯D出而破壞。二、地基的分類

地基可分為天然地基和人工地基兩大類。天然地基——是指天然土層具有足夠的承載力，不需經(jīng)人工改善或加固便可直接承受建筑物荷載的地基。巖石、碎石、砂石、粘性土等，一般可視為天然地基。人工地基——是指天然土層承載力較弱，缺乏足夠的穩(wěn)定性，不能滿足承受上部荷載的要求，必須對其進行人工加固，以提高其承載力和穩(wěn)定性的地基，如淤泥、人工填土等。人工加固地基的方法壓實法——用各種機械對土層進行夯打、碾壓、振動來壓實松散土的方法為壓實法。（排出土中的空氣，提高土的密實度）換填法——當(dāng)基礎(chǔ)下土層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，可將較弱土層全部或部分挖去，換成其他較堅硬的材料（如好土、砂石、灰土、混凝土等），這種方法叫換填法。打樁法——當(dāng)建筑物荷載很大，地基土層很弱，地基承載力不夠滿足要求時，可以采用樁基，即采取措施將樁基打入地基土層中，從而使得基礎(chǔ)上的荷載經(jīng)過樁傳給地基土層，這也是一種加固地基的方式。壓實法加固地基換土法加固地基三、對地基和基礎(chǔ)的要求

地基應(yīng)具有較高的承載力和均勻程度

建筑物的場址首先應(yīng)盡可能選在承載力高且分布均勻的地段，如巖石類、碎石類、砂性土類等地段。地質(zhì)均勻才能保證均勻沉降。基礎(chǔ)應(yīng)具有足夠的強度和耐久性

基礎(chǔ)是建筑物的重要承重構(gòu)件，又是埋于地下的隱蔽工程，易受潮，且很難觀察、維修、加固和更換。所以，在構(gòu)造形式上必須使其具備足夠的強度和與上部結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的耐久性?；A(chǔ)工程應(yīng)注意經(jīng)濟效果

基礎(chǔ)工程約占建筑總造價的10％一40％，甚至更高，要使工程總投資降低，首先要降低基礎(chǔ)工程的投資。這就要選擇地質(zhì)好的地段，以減少地基處理費用；需要處理的地基，也盡可能的選用地材和合理的構(gòu)造形式，從而減低工程投資。四、基礎(chǔ)的埋置深度及影響因素1.基礎(chǔ)的埋置深度埋置深度——從室外設(shè)計地面到基礎(chǔ)底面的垂直距離稱為基礎(chǔ)的埋置深度?；A(chǔ)的埋深最小不能小于500mm。否則，地基受到壓力后可能將四周土擠走，使基礎(chǔ)失穩(wěn)，或受各種侵蝕、雨水沖刷、機械破壞而導(dǎo)致基礎(chǔ)暴露，影響建筑安全。根據(jù)基礎(chǔ)埋置深度的不同，基礎(chǔ)可分為淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)。一般的，埋深小于5m的稱淺基礎(chǔ)；埋深大于5m的稱深基礎(chǔ)；當(dāng)基礎(chǔ)直接做在地表面上時，稱不埋基礎(chǔ)。從施工和造價方面考慮，一般民用建筑，基礎(chǔ)應(yīng)優(yōu)先選用淺基礎(chǔ)。2.影響基礎(chǔ)埋深的因素建筑物的用途工程地質(zhì)條件地下水位的影響

土的凍結(jié)深度的影響相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深1）工程地質(zhì)條件的影響(1)地基土層為均勻好土?xí)r，基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋，但不得淺于500毫米。(2)地基土層的上層為軟土，且厚度在2m以內(nèi)，下層為好土?xí)r，基礎(chǔ)應(yīng)埋在好土層之上，此時既經(jīng)濟又可靠。(3)地基土層的上層為軟土，且厚度在2—5m時，對低層、荷載小的輕型建筑，在加強上部結(jié)構(gòu)的整體性和加寬基礎(chǔ)底面積后仍可埋在軟土層內(nèi)。而對高層荷載較大的重型建筑，則應(yīng)將基礎(chǔ)埋在好土上，以保證安全。(4)地基土層的上層軟土厚度大于6m時，建筑荷載小的建筑應(yīng)盡量利用原狀土，將基礎(chǔ)埋在軟土層中，此時應(yīng)加強上部結(jié)構(gòu)，增大基礎(chǔ)底面積；建筑荷載大的建筑可作地基加固處理，或?qū)⒒A(chǔ)埋在好土上，需作技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。(5)地基土層的上層為好土，下層為軟土?xí)r，應(yīng)力爭將基礎(chǔ)埋在好土內(nèi)，適當(dāng)提高基礎(chǔ)底面。(6)地基土層由好土和軟土交替構(gòu)成時，總荷載小的低層輕型建筑應(yīng)盡可能將基礎(chǔ)埋在好土內(nèi)；總荷載大的建筑可采用人工地基或?qū)⒒A(chǔ)深埋到下層好土中，兩方案經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后選定。（7）當(dāng)?shù)孛嫔嫌休^多的硫酸、氫氧化鈉、硫酸鈉等腐蝕液體作用時，基礎(chǔ)埋置深度不宜小于1.5m，必要時，需對基礎(chǔ)作防護處理。2）地下水位的影響

建筑物的基礎(chǔ)應(yīng)盡量埋在地下水位以上，如不能滿足這一要求，基礎(chǔ)必須埋在地下水位以下時，應(yīng)將基礎(chǔ)底面埋置在低于地下水位200mm以下，使基礎(chǔ)避免因水位變化，而遭受的水的浮力的影響。埋在地下水位以下的基礎(chǔ)，在材料上要選擇具有良好的耐水性能的材料，如選用石材、混凝土等。當(dāng)?shù)叵滤泻懈g性物質(zhì)時，基礎(chǔ)應(yīng)采取防腐措施。地下水位與基礎(chǔ)埋深3）土的凍結(jié)深度的影響

土的凍結(jié)深度即冰凍線，是地面以下的凍結(jié)土與非凍結(jié)土的分界線。土的凍結(jié)是指土中的水分受冷，凍結(jié)成冰，使土體凍脹的現(xiàn)象。土的凍脹會把基礎(chǔ)抬起，而解凍后，基礎(chǔ)又將下沉。在這個過程中，凍融是不均勻的，致使建筑物周期性的處于不均勻的升降狀態(tài)中，勢必會導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生變形、開裂、傾斜等一系列的凍害。

凍結(jié)深度主要是由當(dāng)?shù)氐臍鉁貤l件決定的，氣溫越低，持續(xù)時間越長，凍結(jié)深度就越大。如北京地區(qū)為0.8—1.0m，哈爾濱是2m，重慶地區(qū)則基本無凍結(jié)土。一般基礎(chǔ)應(yīng)埋置在冰凍線以下200mm的地方，當(dāng)凍土深度小于500mm時，基礎(chǔ)埋深不受影響。4）相鄰建筑物基礎(chǔ)埋深的影響

當(dāng)新建房屋建在原有房屋附近時，一般新建房屋基礎(chǔ)的埋置深度，應(yīng)小于原有房屋基礎(chǔ)的埋置深度。當(dāng)新建房屋基礎(chǔ)的埋深必須大于原有房屋時，應(yīng)使兩基礎(chǔ)間留出相鄰基礎(chǔ)底面高差的1—2倍距離，以保證原有房屋的安全?；A(chǔ)的構(gòu)造類型與建筑物的上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、地基的承載力以及它所選用的材料性能有關(guān)?；A(chǔ)按受力特點分有剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)；按其使用材料分有磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等；按構(gòu)造形式分有條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等。五、基礎(chǔ)的類型與構(gòu)造

1、按傳力情況分類

可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)兩種。當(dāng)采用磚、石、混凝土、灰土等抗壓強度好而抗彎、抗剪等強度很低的材料做基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)底寬應(yīng)根據(jù)材料的剛性角來決定。剛性角是基礎(chǔ)放寬的引線與墻體垂直線之間的夾角。凡受剛性角限制的為剛性基礎(chǔ)；反之，不受材料剛性角限制，不僅能承受較大的壓應(yīng)力，還能承受較大的拉應(yīng)力的基礎(chǔ)為柔性基礎(chǔ)。剛性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)構(gòu)造磚基礎(chǔ)毛石基礎(chǔ)混凝土以及毛石混凝土基礎(chǔ)灰土基礎(chǔ)三合土基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)一般采用普通粘土磚和砂漿砌筑而成。常采用臺階式逐級向下放大的砌筑方法，稱為大放腳。特點：價格低廉、施工方便、強度耐久性差常用于地基土質(zhì)好，地下水位較低、五層以下的磚混結(jié)構(gòu)中。毛石基礎(chǔ)構(gòu)造毛石基礎(chǔ)由未加工成型的石塊和砂漿砌筑而成，具有強度較高、抗凍、耐水、經(jīng)濟等優(yōu)點，故可以用在受地下水侵蝕和冰凍作用的多層建筑，但其整體性欠佳，不宜用在有震動的地方。毛石基礎(chǔ)構(gòu)造

毛石基礎(chǔ)的剖面一般為階梯形，基礎(chǔ)頂部寬度不宜小于500mm，且要比墻或柱每邊寬出100mm。為滿足剛性角，每個臺階的高度不宜小于400mm，每個臺階挑出的寬度不應(yīng)大于200mm。當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度小于700mm時，毛石基礎(chǔ)應(yīng)做成矩形截面。毛石頂面砌墻前應(yīng)先鋪一層水泥砂漿?；炷烈约懊炷粱A(chǔ)混凝土基礎(chǔ)

堅固、耐久、抗水、抗凍、剛性角大，可用于有地下水和冰凍作用的基礎(chǔ)?；炷粱A(chǔ)不僅能做成矩形和階梯形，當(dāng)?shù)酌鎸挾却笥诘扔?000mm時，還可以做成錐形。錐形斷面能節(jié)省混凝土、減輕基礎(chǔ)自重。毛石混凝土基礎(chǔ)對于體積較大的混凝土基礎(chǔ)，可以在澆筑混凝土?xí)r加入粒徑不超過300mm的毛石，可形成毛石混凝土基礎(chǔ)，可節(jié)約混凝土用量。毛石混凝土基礎(chǔ)所用毛石的尺寸不得大于基礎(chǔ)寬度的1／3。毛石的體積一般為總體積的20％～30％，且毛石在混凝土中應(yīng)均勻分布。（毛石）混凝土基礎(chǔ)灰土基礎(chǔ)由石灰與粘土按一定比例加水拌和夯實而成的石灰墊層，便形成灰土基礎(chǔ)。灰土基礎(chǔ)的石灰與粘土的體積比為3：7或2：8，灰土每層均需鋪220mm，夯實厚度為150mm，此為第一步。三層及三層以下的房屋用二步，三層以上的建筑用三步。三合土基礎(chǔ)

如將磚基礎(chǔ)下的灰土換成由石灰、砂，骨料(碎磚、碎石或礦渣)組成的三合土，則形成三合土基礎(chǔ)。三合土的體積比為l：3：6或1：2：4，加適量水拌合夯實，每層厚150mm，總厚度H≥300mm，寬度B≥600mm。這種基礎(chǔ)適用于四層及四層以下的建筑，基礎(chǔ)應(yīng)埋置在地下水位以上。灰土基礎(chǔ)三合土基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)當(dāng)建筑物的荷載較大而地基承載能力較小時，基礎(chǔ)底面必須加寬，如果采用剛性材料，基礎(chǔ)埋深就要加大，不經(jīng)濟。所以在混凝土基礎(chǔ)的底部配以鋼筋，使基礎(chǔ)的底部能夠承受較大的彎矩，這時，基礎(chǔ)不再受剛性角的限制。

柔性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)構(gòu)造鋼筋混凝土柔性基礎(chǔ)因其不受剛性角的限制，基礎(chǔ)就可做得很寬、很薄，還可盡量淺埋。這種基礎(chǔ)相當(dāng)于一個倒置的懸臂板，鋼筋的用量通過計算而定，但直徑不宜小于8mm，間距不宜小于200mm?；炷恋膹姸鹊燃壱膊灰说陀贑20。當(dāng)?shù)燃壿^低混凝土作墊層時，為使基礎(chǔ)底面受力均勻，墊層厚度一般為60一l00mm。為保護基礎(chǔ)鋼筋不受銹蝕，當(dāng)有墊層時，保護層厚度不宜小于35mm，不設(shè)墊層時，保護層厚度不宜小于70mm。鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)按基礎(chǔ)的形式分類

基礎(chǔ)的類型按其形式不同可以分為條形基礎(chǔ)、獨立式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和聯(lián)合基礎(chǔ)。

（1）條形基礎(chǔ)

基礎(chǔ)為連續(xù)的帶形，也叫帶形基礎(chǔ)。有墻下條形基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ)兩類。當(dāng)?shù)鼗鶙l件較好、基礎(chǔ)埋置深度較淺時，墻承式的建筑多采用帶形基礎(chǔ)，以便傳遞連續(xù)的條形荷載。條形基礎(chǔ)常用磚、石、混凝土等材料建造。當(dāng)?shù)鼗休d能力較小，荷載較大時，承重墻下也可采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。（2）獨立式基礎(chǔ)

獨立式基礎(chǔ)呈獨立的塊狀，形式有臺階形、錐形、杯形等,當(dāng)須滿足局部工程條件變化的需要時，要將個別柱基礎(chǔ)底面降低，做成高杯口基礎(chǔ)少為長頸基礎(chǔ)。獨立式基礎(chǔ)主要用于柱下，在墻承式建筑中，當(dāng)?shù)鼗休d力較弱或埋深較大時，為了節(jié)約基礎(chǔ)材料，減少土石方工程量，加快工程進度，亦可采用獨立式基礎(chǔ)。為了支承上部墻體，在獨立基礎(chǔ)上可設(shè)梁或拱等連續(xù)構(gòu)件。獨立基礎(chǔ)形式墻下獨立基礎(chǔ)當(dāng)建筑物荷載較大，地基的軟弱土層厚度在5m以上，基礎(chǔ)不能埋在軟弱土層內(nèi)時，可采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)按其受力性能可分為端承樁和摩擦樁兩種。端承樁是將建筑物的荷載通過樁端傳給堅硬土層，而摩擦樁是通過樁側(cè)表面與周圍土壤的摩擦力傳給地基。目前采用最多的是鋼筋混凝土樁，包括預(yù)制樁和灌注樁兩大類。（3）樁基礎(chǔ)（4）聯(lián)合基礎(chǔ)

聯(lián)合基礎(chǔ)類型較多，常見的有柱下條形基礎(chǔ)、柱下十字