房屋建筑學第二章

房屋建筑學FɑngwuJiɑnzhuxue（版）趙研主編王志軍蘇煒參編房屋建筑學趙研主編1第二章基礎

１、掌握地基、基礎工作狀態(tài)、設計要求等基本概念；２、掌握常見基礎的分類，了解基礎的一般構造。第二章基礎2第二章目錄基礎地基與基礎的基本概念2.1基礎的類型及構造2.2第二章目錄基礎地基與基礎的基本概念2.1基礎的3第二章基礎２.１地基與基礎的基本概念一、地基、基礎及其與荷載的關系

基礎是建筑物的墻或柱埋在地下的擴大部分。基礎的作用是承受建筑上部結構的全部荷載，通過自身的調整，把它傳給地基，如圖２.１所示。地基是指基礎底面以下，受到基礎荷載作用影響范圍內的部分巖、土體。基礎是建筑物的重要組成部分，而地基只是承受建筑物荷載的那部分巖土層。第二章基礎２.１地基與基礎的基本概念一、地基、基礎及其4圖2.1地基與基礎第二章基礎圖2.1地基與基礎第二章基礎5第二章基礎

作為地基的巖、土體，其強度（地基承載力）和抗變形能力應能保證建筑物的正常使用和整體穩(wěn)定性，并使地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備。地基每平方米所能承受的最大壓力稱為地基承載力。為了保證建筑物的穩(wěn)定和安全，必須控制建筑物基礎底面的平均壓力不超過地基承載力。地基上所承受的全部荷載是通過基礎傳遞的，因此當荷載一定時，可通過加大基礎底面積來減少單位面積上地基所受到的壓力?；A底面積A可通過下式來確定：

A≥FN

／f

式中FN表示建筑物的總荷載，f表示地基承載力。

從上式可以看出，當?shù)鼗休d力不變時，建筑總荷載越大，基礎底面積也越大?；虍斀ㄖ锟偤奢d不變時，地基承載力越小，基礎底面積越大。第二章基礎作為地基的巖、土體，其強度（地基承載力）6第二章基礎二、地基的分類

地基可分為天然地基和人工地基兩種類型。

天然地基是指天然狀態(tài)下即可滿足承載力要求、不需人工處理的地基。可作為天然地基的巖土體包括巖石、碎石、砂土、粘性土等。當天然巖土體達不到上述要求時，可以對地基進行補強和加固。經人工處理的地基稱為人工地基。處理方法有換填法、預壓法、強夯法、振沖法、深層攪拌法等。也可在軟弱地基上打入混凝土樁、噴粉樁或灰砂樁，組成復合地基，使樁間土和樁體共同承受上部荷載，起到加強地基的作用。第二章基礎二、地基的分類地基可分為天然地7第二章基礎

換填法是指用砂石、素土、灰土、工業(yè)廢渣等強度較高的材料，置換地基淺層軟弱土，并在回填土的同時采用機械逐層壓實。

預壓法指在建筑基礎施工前，對地基土預先進行加載預壓，使地基土被預先壓實，從而提高地基土強度和抵抗沉降的能力。

強夯法是利用強力對地基施加沖擊能，將土層夯擊密實，提高地基承載力。強夯對地基土有加密作用、固結作用和預加變形作用，從而提高了地基承載力，降低了壓縮性。目前強夯法又發(fā)展為強夯置換法，即在加密同時對部分軟弱土用粗骨料取代，然后夯實；或是利用砂石以及其他顆粒材料填入夯坑內，從而形成夯擴短樁。

由于人工地基會增加建筑物的造價，因此在建筑選址時往往優(yōu)先選擇把建筑建造在天然地基上。第二章基礎換填法是指用砂石、素土、灰土、工業(yè)廢渣等8三、地基與基礎的設計要求

１、地基應具有足夠的承載力和均勻程度

建筑物應盡量選擇地基承載力較高而且均勻的地段，如巖石、碎石等。地基土質應均勻，否則基礎處理不當會使建筑物發(fā)生不均勻沉降，引起變形乃至開裂，嚴重時會影響建筑物的正常使用。

２、基礎應具有足夠的強度和耐久性

基礎是建筑物的重要承重構件，它承受著上部結構的全部荷載，是建筑物安全的重要保證。因此基礎必須有足夠的強度，才能保證將建筑物的荷載可靠地傳給地基。

基礎埋于地下，常受到水或其他腐蝕性物質的侵蝕，建成后檢查和維修困難，所以在選擇基礎的材料與構造形式時，應考慮其耐久性和抵抗地下不利介質的能力。

第二章基礎三、地基與基礎的設計要求第二章基礎9３、經濟要求

基礎工程約占建筑總造價的１０％～４０％，降低基礎工程的造價是減少建筑總投資的有效方法。這就要求選擇土質好的地段，以減少地基處理的費用。需要特殊處理的地基，也要盡量選用地方材料及合理的構造形式。第二章基礎３、經濟要求第二章基礎10第二章基礎2.2基礎的類型及構造一、基礎埋深

１、基礎埋深的概念

基礎埋深是指從室外設計地面至基礎底面的深度。如圖2.2所示?；A按其埋置深度大小分為淺基礎和深基礎?；A埋深不超過5m時稱為淺基礎。若淺層土質不良或設有地下室時，需將基礎加大埋深。有的工程為了滿足承載、使用功能和地質條件的需求，有時需采取一些特殊的施工手段和相應的基礎形式，如樁基、沉箱、沉井和地下連續(xù)墻等。第二章基礎2.2基礎的類型及構造一、基礎埋深11第二章基礎圖2.2基礎的埋置深度第二章基礎圖2.2基礎的埋置深度12第二章基礎

２、基礎埋深的影響因素

基礎埋深的大小常由地基的土層狀態(tài)和建筑物上部荷載大小決定，直接影響到施工的難易程度及造價的高低。影響基礎埋深的因素很多，其主要影響因素如下：

（１）建筑物的使用要求、基礎形式及荷載

當建筑物設置地下室、設備基礎或地下設施時，基礎埋深應滿足其使用要求；高層建筑基礎埋深隨建筑高度增加適當增大，這樣才能滿足穩(wěn)定性要求；荷載大小和性質也影響基礎埋深，一般荷載較大時應加大埋深；受上拔力的基礎，應有較大埋深以滿足抗拔力的要求。

（２）工程地質和水文地質條件

基礎應建造在堅實可靠的地基上，不能設置在承載力低、壓縮性高的軟弱土層上。構成地基的土層常由多層土組成，直接支承基礎的土層稱為持力層，其下部各層土為下臥層。第二章基礎２、基礎埋深的影響因素13第二章基礎

在滿足地基穩(wěn)定和變形的前提下，基礎盡量淺埋，但由于地表土雜質較多，基礎的埋深通常不淺于0.5ｍ。如淺層土作持力層不能滿足要求，可考慮深埋。地基軟弱土層在2m以內，下臥層為壓縮性低的土，此時應將基礎埋在下臥層上；如軟弱土層厚在2～5m，低層輕型建筑可將基礎埋于軟弱土層內，但應適當加寬基礎，必要時也可用換土、壓實等方法進行地基處理；如軟弱土層大于5m，低層輕型建筑也可以淺埋于軟弱土層內，必要時可加強上部結構或進行地基處理；如地基土由多層土組成且均屬于軟弱土層且上部荷載很大時，常采用深基礎方案，如樁基等。按地基條件選擇埋深時，還要求從減少不均勻沉降的角度來考慮，當土層分布明顯不均勻或各部分荷載差別很大時，同一建筑物可采用不同的埋深來調整不均勻沉降量。圖2.3所示為各種土層條件下的基礎埋深情況。第二章基礎14第二章基礎圖2.3地質構造與基礎埋深的關系第二章基礎圖2.3地質構造與基礎埋深的關系15第二章基礎

地基范圍內存在地下水時，常將地下水位分為設計最高地下水位和最低地下水位，確定基礎埋深一般應考慮將基礎埋于設計最高地下水位以上不小于200mm處。當?shù)叵滤惠^高，不能滿足上述要求時，宜將基礎埋置在最低地下水位以上不少于200mm的深度，且同時考慮施工時基坑的排水和坑壁的支護等因素，如圖2.4所示。地下水位以下的基礎選材時應考慮地下水對基礎侵蝕的影響。圖2.4地下水位對基礎埋深的影響第二章基礎地基范圍內存在地下水時，常將地下水位分為16第二章基礎

（３）土的凍結深度的影響

粉砂、粉土和粘性土等細粒土具有凍脹現(xiàn)象，凍脹會將基礎向上拱起。土層解凍，基礎又下沉，使基礎處于不穩(wěn)定狀態(tài)。凍融的不均勻使建筑物產生變形，嚴重時會產生開裂等破壞情況。因此，建筑物基礎應埋置在冰凍層以下不小于200mm處。（４）相鄰建筑物的埋深

新建建筑物基礎埋深不宜大于相鄰原基礎埋深。當埋深大于原有建筑物基礎時，基礎間的凈距應根據荷載大小和性質等確定，一般為相鄰基礎底面高差的1～1倍，見圖2.5。如不能滿足上述要求時應加固原有地基或采用分段施工、設臨時加固支撐、打板樁、地下連續(xù)墻等施工措施。

（５）其他

為保護基礎，一般要求基礎頂面低于設計室內地面不少于0.1m，地下室或半地下室基礎的埋深則要結合建筑設計的要求確定。第二章基礎（３）土的凍結深度的影響（５）17第二章基礎圖2.5基礎埋深與相鄰基礎的關系第二章基礎圖2.5基礎埋深與相鄰基礎的關系18第二章基礎二、基礎的分類

基礎的類型很多，按所用材料及受力特點可分為無筋擴展基礎和擴展基礎。無筋擴展基礎通常包括磚基礎、毛石基礎、混凝土基礎等，擴展基礎包括柱下鋼筋混凝土獨立基礎和墻下鋼筋混凝土條形基礎?；A按構造形式還可分為獨立基礎、條形基礎、筏片基礎、箱形基礎、樁基礎等。

第二章基礎二、基礎的分類19第二章基礎

1、按材料及受力特點分類

（１）無筋擴展基礎

無筋擴展基礎是指由磚石、毛石、素混凝土、灰土等剛性材料制作的基礎。這種基礎抗壓強度高而抗拉、抗剪強度低。為滿足地基允許承載力的要求，需要加大基礎底面積，但基礎尺寸寬高比超過一定范圍，基礎的內力超過其抗拉和抗剪強度，基礎會發(fā)生折裂破壞，如圖2.6所示。

折裂的方向與垂直面的夾角α稱為壓力分布角，或稱剛性角。剛性基礎放大角度不應超過剛性角。為設計施工方便將剛性角換算成α的正切值b/h，即寬高比。表2.1所示是各種材料基礎的寬高比b/h的容許值。

所有無筋擴展基礎大放角均應控制在剛性角以內。第二章基礎1、按材料及受力特點分類20第二章基礎圖2.6無筋擴展基礎的受力、傳力特點第二章基礎圖2.6無筋擴展基礎的受力、傳力特點21第二章基礎表2.1無筋擴展基礎臺階寬高比的允許值基礎材料質量要求臺階寬高比的允許值F≤100kN１００ｋＮ＜F≤２００ｋＮ２００ｋＮ＜F≤３００ｋＮ1:1.001:1.251:1.50混凝土基礎C10混凝土C7.5混凝土1:1.001:1.001:1.00毛石混凝土基礎C7.5～C10混凝土1:1.001:1.251:1.50三合土基礎體積比１∶２∶４～１∶３∶６（石灰∶砂∶骨料），1:1.501:2.00第二章基礎表2.1無筋擴展基礎臺階寬高比的允許值基礎材料22房屋建筑學第二章23第二章基礎

（２）擴展基礎

鋼筋混凝土基礎稱為擴展基礎。鋼筋混凝土的抗彎和抗剪性能良好，可在上部結構荷載較大、地基承載力不高以及水平力和力矩等荷載的情況下使用，這類基礎的高度不受臺階寬高比的限制，故適宜在寬基淺埋的場合下采用。在同樣情況下，采用鋼筋混凝土基礎與混凝土基礎比較，可節(jié)省大量的材料和挖土的工作量。鋼筋混凝土基礎的構造見圖2.7。第二章基礎（２）擴展基礎24第二章基礎圖2.7鋼筋混凝土基礎第二章基礎圖2.7鋼筋混凝土基礎25第二章基礎

基礎形式的選擇與上部結構形式直接相關，另外與土層分布情況、地基承載力、荷載大小、受力方向等條件密切相關。

２、基礎按構造形式分類

（１）獨立基礎

獨立基礎設在柱下，常用斷面形式有踏步形、錐形、杯形，其材料通常采用鋼筋混凝土、素混凝土等。當柱子為預制時，則將基礎做成杯口形，然后將柱子插入，并嵌固在杯口內，故稱杯口基礎，見圖2.8。第二章基礎基礎形式的選擇與上部結構形式直接相關，另26第二章基礎圖2.8獨立基礎第二章基礎圖2.8獨立基礎27第二章基礎

（２）條形基礎

條形基礎是連續(xù)帶形，也稱帶形基礎，有墻下條形基礎和柱下條形基礎兩類。墻下條形基礎一般用于多層磚混結構的墻下，其結構示意見圖2.9。低層或小型建筑常用磚、混凝土等無筋擴展條形基礎；如上部為鋼筋混凝土墻，或地基較差、荷載較大時，可采用鋼筋混凝土條形基礎。

當建筑上部結構為框架結構或排架結構、荷載較大或荷載分布不均勻、地基承載力偏低時，為增加基底面積或增強整體剛度，減少不均勻沉降，常采用鋼筋混凝土柱下條形基礎。將各柱下基礎用基礎梁相互連接成一體，就形成井格基礎，見圖2.10。第二章基礎（２）條形基礎28第二章基礎圖2.9混凝土條形基礎示意圖第二章基礎圖2.9混凝土條形基礎示意圖29第二章基礎圖2.10井格基礎第二章基礎圖2.10井格基礎30第二章基礎

（３）筏片基礎

建筑物的基礎由整片的鋼筋混凝土板組成，板直接作用于地基上，稱為筏片基礎。筏片基礎的整體性好，可以跨越基礎下的局部軟弱土，承載力也高。

筏片基礎常用于地基軟弱的多層砌體結構和框架結構、剪力墻結構以及上部結構荷載較大且不均勻或地基承載力低的情況，按其結構布置形式分為梁板式和無梁式，其受力特點與倒置的樓板相似，見圖2.11。第二章基礎（３）筏片基礎31第二章基礎圖2.11筏片基礎第二章基礎圖2.11筏片基礎32第二章基礎

（４）箱形基礎

當上部建筑物為荷載大、對地基不均勻沉降要求嚴格的高層建筑、重型建筑以及軟弱土地基上的多層建筑時，為增加基礎剛度，可以將地下室的底板、頂板和墻體整體澆筑成箱子狀的鋼筋混凝土基礎，稱為箱形基礎。箱形基礎的剛度較大，抗震性能好，有較好的地下空間可以利用，能承受很大的彎矩，見圖2.12。第二章基礎（４）箱形基礎33第二章基礎圖2.12箱形基礎第二章基礎圖2.12箱形基礎34第二章基礎

（５）樁基礎

當淺層地基上不能滿足建筑物對地基承載力和變形的要求，而又不適宜采取地基處理措施時，就可考慮以下部堅實土層或巖層作為持力層的深基礎，其中樁基礎應用最為廣泛。

樁基礎一般由設置于土中的樁身和承接上部結構的承臺組成，見圖2.13。樁基礎是按設計的點位將樁身置于土中，樁的上端設置鋼筋混凝土承臺梁，承臺梁上接柱或墻體，以便使建筑荷載均勻地傳遞給樁基礎。在寒冷地區(qū)，承臺梁下一般鋪設100～200mm厚的粗砂或焦渣，以防土壤凍脹引起承臺的反拱破壞。第二章基礎（５）樁基礎35第二章基礎圖2.13樁基礎組成示意圖第二章基礎圖2.13