房屋建筑工程地基基礎與荷載的關系

第八章基礎

第一節(jié)地基、基礎與荷載的關系基礎建筑物垂直承重構件延伸至地基的部分●—地基支承整個建筑物的那部分天然土●—一、基礎與地基的概念在建筑工程中，建筑物與土層直接接觸的部分稱為基礎，

支承建筑物重量的土層叫地基。

基礎是建筑物的組成部分，它承受著建筑物的全部荷載，并將其傳給地基。而地基則不是建筑物的組成部分，它只是承受建筑物荷載的土壤層。

其中，具有一定的地耐力，直接支承基礎，持有一定承載能力的土層稱為持力層；持力層以下的土層稱為下臥層。地基土層在荷載作用下產(chǎn)生的變形，隨著土層深度的增加而減少，到了一定深度則可忽略不計（如圖）。

二、地基狀況對建筑物的影響（二）、持力層和地耐力(地基承載力)●持力層—直接放置基礎底面的土層.持力層的位置決定基礎的埋深.●地耐力—持力層每平方米能承受的最大壓力.地耐力的大小影響基礎的選材及形式.（一）、土層的分布和特性

●土層的構成—固體顆粒、空氣、水.其物質特性及配比決定土層的物理性質.

●土層的物理性質影響建筑物的沉降及變形情況.

●土層的自然分布情況影響建筑的沉降是否均勻.地耐力也稱為──地基承載力。當基礎對地基的壓力超過地基承載力時地基將出現(xiàn)不允許的沉降變形，或者地基滑動，失去穩(wěn)定，為了房屋的穩(wěn)定和安全，必須保證基礎底面積的平均壓力不超過地基承載力。房屋的全部荷載是通過基礎底面積傳給地基的，當荷載一定時，加大基礎底面積可以減少單位面積地基上所受到的壓力。比如，以ｆ表示地基承載力，Ｎ代表房屋的總荷載，Ａ代表基礎底面積，則可列出如下關系式：Ｎ/Ａ＜ｆ即:Ａ＞Ｎ/ｆＡ＞Ｎ/ｆ

ｆ表示地基承載力，Ｎ代表房屋的總荷載，Ａ代表基礎底面積從上式可以看出，當?shù)鼗休d力不變時，房屋總荷載愈大，基礎底面積也隨著增加?；蛘哒f，當房屋的總荷載不變時，地基承載力愈小基底面積也隨著增大。在房屋設計中，要根據(jù)總荷載和建造地點的地基承載力確定基礎底面積。三、對地基和基礎的要求Ａ、地基應具有良好的穩(wěn)定性地基在荷載作用下沉降均勻，才保證房屋的沉降均勻。如果地基土質分布不均勻，處理不好就會產(chǎn)生不均勻沉降，此極易產(chǎn)生墻身開裂、房屋傾斜、甚至破壞的情況。Ｂ、基礎應有足夠的強度基礎具有足夠的強度，才能穩(wěn)定地把荷載傳給基礎。如何基礎在承受荷載后受到破壞，必然會使房屋出現(xiàn)裂縫，甚至坍塌。所以房屋基礎所用材料應符合基礎強度要求。Ｃ、基礎應滿足耐久性的要求基礎所用材料和構造的選擇應與上部建筑等級適應，符合耐久性要求?；A是建筑物的主要承重構件，處在建筑物地面以下，屬于隱蔽工程。

如果基礎先于上部結構破壞，檢查和加固都十分困難，將嚴重影響房屋壽命。Ｄ、基礎工程應注意經(jīng)濟效果基礎工程造價,按結構類型不同約占房屋總造價的１０－３５％,甚至更高;所以應盡量選擇土質優(yōu)良的地段建造房屋，以降低基礎工程的造價。當?shù)囟尾荒苓x擇時，應采用恰當?shù)幕A形式及構造方案，盡量節(jié)省工程費用。除了上述措施之外，就近采用地方材料，減少運輸費用，同樣可以減少基礎工程的開支，從而降低整個房屋的造價。四、地基的分類地基分為天然地基和人工地基兩大類。天然地基指天然土層具有足夠的地基承載力，不需要經(jīng)人工改良或加固可以直接在上面建造房屋的地基。巖石、碎石、粉土、和粘性土等，一般均可作為天然地基。人工地基指土層的承載力差（如淤泥、人工填土等），直接在上面建造房屋時，缺乏足夠的堅固性和穩(wěn)定性，必須對土層進行人工加固后，才能在上面建造房屋的地基。五、加固地基的的方法P164加固地基有有多種方法法，如壓實法、換土法、擠密法、排水固結法法、化學加加固法、加加筋法等。其中常用壓壓實法、換換土法和擠擠密法。壓實法----機械法壓實實、夯實。例如，用用１．５ｔｔ以上的重重錘夯打土土層，加固固地基。(地基土是由由土的顆粒粒、空隙中中的空氣和和水三部分分組成的。。受力后空空氣將被擠擠出，地基基被壓縮。。對承載土土，可以采采用預先人人工壓縮的的方法，排排除土中空空氣，提高高土的密實實程度，以以提高地基基承載力。。這種方法法就是壓實法。)換土法----將較弱的土土層挖去,換成較堅硬硬的材料,稱為換土法或換土墊層層法。換土土常用材料料為灰土、、粗砂或中中砂。擠密法----是采用砂樁樁、碎石樁樁、灰土樁樁和水泥樁樁等把土擠擠實，由樁樁與樁間土土一起組成成復合地基基，從而提提高地基承承載力減少少沉降量。。排水法—加載排水使使土質緊密密第二節(jié)影影響基礎礎埋深的因因素一、基礎埋埋置深度(基礎的埋深深)基礎的埋深深-----由室外設計計地面到基基礎底面的的距離，稱稱為基礎的的埋置深度度。基礎埋深不不超過５ｍｍ的稱為淺淺基礎，大大于５ｍ的的屬于深基基礎。在一般情況況下，基礎礎的埋深應應不小于５５００ｍｍｍ。在確定基礎礎埋深時，，應優(yōu)先選選擇淺基礎礎。它的優(yōu)優(yōu)點是不需需要特殊施施工設備，，施工技術術也較簡單單?；A埋深愈愈小，工程程造價愈低低。但當基礎埋埋深過小時時，地基受受到壓力后后有可能把把四周的土土擠走，使使基礎失去去穩(wěn)定。基基礎埋得過過淺，還易易受各種侵侵蝕和影響響，從而造造成基礎破破壞。二、影響基基礎埋深的的因素P1661、建筑物上部部荷載的大大小和性質質：2、工程地質條條件：3、水文地質條條件：4、凍結深度：5、其他因素：二、影響基基礎埋深的的因素1、建筑物上部部荷載的大大小和性質質：多層建筑一一般根據(jù)地地下水位及及凍土深度度等來確定定埋深尺寸寸。一般高層建建筑的基礎礎埋置深度度為地面以以上建筑物物總高度的的1/10--1/15。2、工程地質條條件：地基土層構構造及土質質的好壞基礎底面應應盡量選在在常年未經(jīng)經(jīng)擾動而且且堅實平坦坦的土層或或巖石上，，俗稱“老老土層”。。3、水文地質質條件--地下水位的的影響P166●地下水位—常年地下水水位、豐水水期水位、、枯水期水水位。地下水可能能對基礎產(chǎn)產(chǎn)生浮力或或腐蝕.地下水可能能對地基土土承載力產(chǎn)產(chǎn)生影響.確定地下水水的常年水水位和最高高水位，以以便選擇基基礎的埋深深。一般宜將基基礎落在常常年地下水水位和設計計最高地下下水位之上上，這樣可可避免地下下水的變化化影響地基基承載力，，還可防止止地下水對對基礎施工工帶來的麻麻煩。當?shù)叵滤晃惠^高，基基礎不能埋埋在設計最最高水位之之上時，宜宜將基礎埋埋在設計最最低地下水水位以下200mm。4、凍土深度度：凍土線(冰凍線)的影響●凍土線—寒冷地區(qū)地地表冰凍深深度的臨界界線。應根據(jù)當?shù)氐氐臍夂驐l條件了解土土層的凍結結深度，一一般將基礎礎的墊層部部分做在土土層凍結深深度以下。。否則，冬冬天土層的的凍脹力會會把房屋拱拱起，產(chǎn)生生變形；天天氣轉暖，，凍土解凍凍時又會產(chǎn)產(chǎn)生陷落。。凍脹融陷可可能造成基基礎破壞。。建筑物基礎礎埋深宜在在凍土線以以下200mm。5、其他因素1)相鄰建筑物物基礎的影影響：新建建筑物物的基礎埋埋深不宜深深于相鄰的的原有建筑筑物的基礎礎；當新建基礎礎深于原有有基礎時，，則要采取取一定的措措施加以處處理，以保保證原有建建筑的安全全和正常使使用。2)建筑物有無無地下室、、設備基礎礎等。二、影響基基礎埋深的的因素P1661、建筑物上部部荷載的大大小和性質質：2、工程地質條條件：地基土層構構造及土質質的好壞3、水文地質條條件：地下水位的的高低4、凍結深度：土的冰凍深深度5、其他因素：相鄰建筑物物基礎的影影響、建筑物有無無地下室、、設備基礎礎等。第三節(jié)基基礎的分類類與構造一、按基礎礎的材料和和傳力情況況分類(一)、按基礎的的傳力情況況分為:剛性基礎和和柔性基礎礎.●剛性基礎—用剛性材料料制作的基基礎剛性材料-----一般指抗壓壓強度高，，而抗拉、、抗剪強度度較低的材材料。常用的有磚磚、、灰土、混混凝土、三三合土、毛毛石等?；A底面的的擴大受材材料剛性角角的影響見圖8-11P169剛性基礎多多用于地基基承載力高高的地基上上建造的低低層和多層層房屋。剛剛性基礎礎臺階寬高高比的允許許值見P169表8－１。剛性角------通常按剛性性材料的受受力狀況，，基礎在傳傳力時只能能在材料的的允許范圍圍內(nèi)控制，，這個控制制范圍的夾夾角稱為剛剛性角，用用α表示?！翊u、石基礎礎的剛性角角控制在(1：1.25)~(1：1.50)(26°~33°)以內(nèi)，●混凝土基礎礎剛性角控控制在1：1（45°）以內(nèi)。非剛性基礎礎---當建筑物的的荷載較大大而地基承承載能力較較小時，基基礎底面B必須加寬，，如果仍采采用混凝土土材料做基基礎，勢必必加大基礎礎的深度，，這樣很不不經(jīng)濟。如如果在混凝凝土基礎的的底部配以以鋼筋，利利用鋼筋來來承受拉應應力，使基基礎底部能能夠承受較較大的彎矩矩，這時，，基礎寬度度不受剛性性角的限制制，故稱鋼鋼筋混凝土土基礎為非非剛性基礎或柔性基礎。●非剛性基礎礎基礎底面的的擴大不受受材料剛性性角影響(二)、按基礎的的材料分為為:磚基礎,石基礎,混凝土基礎礎

鋼筋混混凝土基礎礎等１、磚基礎礎(P171)磚基礎所用用的磚是一一種取材容容易價格低低廉的材料料。由于磚的強強度、耐久久性均較差差，故磚基基礎多用于于地基土質質好、地下下水位低、、五層以下下的磚木結結構或磚混混結構建筑筑。磚基礎采用用臺階式向向下逐級放放大，稱大大放腳。為了滿足剛剛性角的限限制，大放放腳的寬高高比應≤１：１.５（表8－１）。大放腳的作作法，一一般采用每每兩皮磚挑挑１／４磚磚與一皮磚磚挑出１／／４磚相間間砌筑。砌筑前基槽槽底面要鋪鋪30-50ｍｍ厚水泥泥砂漿墊層層?；蚧彝镣?三合土墊層層。磚基礎的構構造見圖8－13P171。２、灰土基基礎(P171)在地下水位位比較低的的地區(qū)，可可以在磚基基礎下作灰灰土墊層。。由于灰土墊墊層按基礎礎計算，所所以叫灰土土基礎?；彝粱A是是由石灰與與粘土加適適量水拌和和夯實而成成。石灰與與粘土的體體積比為３３：７或２２：８?；彝撩繉泳撲仯玻玻玻埃恚?，，夯實后厚厚度為１５５０ｍｍ左左右，稱為為第一步。。三層及三三層以下房房屋用二步步，三層以以上建筑用用三步。由于灰土的的抗凍、耐耐水性能差差，灰土基基礎只能埋埋在地下水水位以上，，且頂面應應在凍結深深度以下。。圖8－13(P171)虛線部分為為灰土基礎礎。３、三合土土基礎(P171)三合土基礎礎是由石灰灰、砂、骨骨料（碎磚磚或石子））按體積比比１：３：：６或１：：２：４加加水拌合夯夯實而成。。其計算方方法與灰土土基礎相同同。三合土每層層夯實后１１５０ｍｍｍ左右，通通常三合土土基礎的總總厚度Ｈ００≥３００ｍｍｍ；寬度ｂｂ≥６００ｍｍｍ。三合土基礎礎適用于四四層及四層層以下的建建筑，與灰灰土基礎一一樣，應埋埋在地下水水位以上，，頂面應在在凍結深度度以下。圖圖8－１3(P171)虛線部分為為三合土基基礎。４、毛石基基礎毛石基礎是是由中部厚厚度不小于于１５０ｍｍｍ的末經(jīng)經(jīng)加工的塊塊石和砂漿漿砌筑而成成，通常采采用水泥砂砂漿砌筑。。由于石材強強度高、抗抗凍、耐水水性能好，，水泥砂漿漿同樣是耐耐水材料，，所以毛石石基礎可以以用于地下下水位較高高、凍結深深度較深的的的地區(qū)。。由于我國各各地石材產(chǎn)產(chǎn)量豐富，，故被廣泛泛用于低層層及多層民民用建筑。。當工程所所在地距離離石材產(chǎn)地地較近時，，則毛石基基礎的造價價較低，約約為磚基礎礎造價的９９０％左右右。毛石基礎的的剖面形式式多為階梯梯（圖8－１4）?；A頂面要要比墻或柱柱每邊寬出出１００ｍｍｍ；基礎礎的寬度ｂｂ、每臺階階的高度ｈｈ、ｚｈ２２均不小于于４００ｍｍｍ；每個個臺階挑出出的寬度ｂｂ２不應大大于２０００ｍｍ，以以確保符合合寬高比不不大于１：：１.５０或１：：１.２５（表8－１）的限限制。當當基礎底面面寬度ｂ≤７００ｍｍｍ時，毛石石基礎應做做成矩形截截面。５、混凝土土基礎混凝土基礎礎具有堅固固、耐久、、耐水、剛剛性角大的的特點，常常用于有地地下水和冰冰凍作用的的地方。由于混凝土土是可塑的的，基礎斷斷面不僅可可以做成矩矩形和階梯梯形，當?shù)椎酌鎸挾龋猓狻荩玻埃埃恚恚頃r還可以以做成錐形形，錐形斷斷面能節(jié)約約混凝土，，從而減輕輕基礎自重重。５、混凝土土基礎混凝土的剛剛性角α＝４５°，階梯形斷面面臺階的寬寬高比≤１：１～１１：１.５（表8－１），錐形斷面的的斜面與水水平面夾角角β應≥４５°?；炷粱A礎的構造見見圖8－１5。為了節(jié)約混混凝土從而而節(jié)約水泥泥，可以在在混凝土中中加入粒徑徑不超過３３００ｍｍｍ的毛石。。這種混凝凝土稱為毛毛石混凝土土。毛石混凝土土基礎所用用毛石的尺尺寸，不得得大于基礎礎寬度的１１／３，毛毛石的體積積一般為總總體積的２２０－３００％。毛石石在混凝土土中應均勻勻分布。6.鋼筋混凝土土基礎采用剛性材材料的基礎礎，因受剛剛性角限制制，基礎底底面寬度ｂｂ很大時，，必須增加加基礎的高高度，使基基礎體積很很大。這樣樣，不僅使使開挖土方方的工程量量增加，還還將使基礎礎材料用量量增加，對對工期和造造價都不利利。特別是有軟軟弱下臥層層的地基，，不宜將基基礎埋置過過深，以充充分利用持持力層好土土的承載力力。如在混凝土土基礎中配配置鋼筋，，利用鋼筋筋承受拉力力，基礎就就能承受彎彎矩。鋼筋筋混凝土基基礎的構造造見圖8－１2。6.鋼筋混凝土土基礎鋼筋混凝土土基礎相當當于一個受受均布荷載載的懸臂梁梁，所以它它的截面高高度向外逐逐漸變小，，但最薄處處的厚度不不應小于２２００ｍｍｍ。截面如做成成梯形，每每步高度為為３００－－５００ｍｍｍ?；A礎中受力鋼鋼筋的數(shù)量量應通過計計算確定，，但鋼筋直直徑不宜小小于８ｍｍｍ，間距不不宜大于２２００ｍｍｍ。基礎混混凝土的強強度等級不不宜低于ＣＣ１５。為了使基礎礎底面均勻勻傳遞壓力力，常在基基礎下用強強度等級為為Ｃ７.５或Ｃ１００的混凝土土做一個墊墊層，其其厚度宜為為５０－１１００ｍｍｍ。有墊層時，，鋼筋距基基礎底面的的保護層厚厚度不宜小小于３５ｍｍｍ，不設設墊層，鋼鋼筋距基礎礎底面不宜宜小于７００ｍｍ，以以保護鋼筋筋免遭銹蝕蝕。二、按基礎的構構造形式分類基基礎形式主要要是由上部承重重結構和地基承承載力決定的。。如墻的基礎一一般應為連續(xù)的的，柱下基礎可可為獨立的，當當荷載大而地基基承載力小時，，則應做樁基礎礎或整片基礎。。按基礎的構造型型式分類：條形基礎、獨立立基礎、井格式式基礎、筏形基基礎、箱形基礎礎（一）條形基礎礎條形基礎呈連續(xù)續(xù)的帶狀，故也也稱帶條形基礎礎。條形基礎一一般用于墻下，，亦可用于柱下下，其構造形式式見圖8－8。１、當房屋為墻墻承重結構時，，承重墻下一般般采用通長的條條形基礎。中小小型建筑常采用用的剛性條形基基礎當荷載較大大、地基軟弱，，也可采用鋼筋筋混凝土條形基基礎。２、柱下條形基基礎當房屋為骨架承承重或內(nèi)骨架承承重結構時，在在荷載較大且地地基為軟土時，，常采用鋼筋混混凝土條形基礎礎將各柱下的基基礎連接在一起起，使整個房屋屋的基礎具有良良好的整體性。。柱下條形基礎礎可以有效地防防止不均勻沉降降。3.井格形基礎—柱下條基縱橫連連接更有利于基基礎的整體性。。條基●墻下條基—承重墻的基礎●柱下條基—減少不均勻沉降降（二）獨立基礎礎

獨立基礎呈呈柱墩形，也叫叫單獨基礎，其其構造形式見圖圖8－9。柱下獨立基礎當房屋為骨架承承重結構或內(nèi)骨骨架承重結構時時，承重柱下擴擴大形成獨立基基礎常用斷面形形式有階梯形、、錐形、杯形等等。（三）整片基礎礎整片基礎包括筏式基礎和箱形基礎當上部荷載較大大、地基承載力力較低、柱下交交叉條形基礎或或墻下條形基礎礎的底面積占建建筑物平面面積積較大比例時，，可以考慮選用用整片筏式基礎礎具有減少基底底壓力、提高地地基承載力和調(diào)調(diào)整地基不均勻勻沉降的能力。。筏式基礎一般分分柱下筏基和墻墻下筏基二類，，前者系框架結結構上的筏基，，后者系承重墻墻結構下的筏基基。筏式基礎(片筏基礎)—分板式和梁板式式墻下筏基也稱墻墻下筏板基礎，，廣泛應用于量量大面廣的多層層或高層住宅、、辦公樓等民用用建筑。整片筏式基礎按按結構形式分為為板式結構和梁梁板式結構兩類類，其構造形式式見圖8－１0ａ、ｂ、c、d。箱形基礎當鋼筋混凝土基基礎埋深很大，，為了增加建筑筑物的剛度，可可用鋼筋混凝土土筑成有底板頂頂板和四壁的箱形基礎。箱形基礎內(nèi)部空間可用作作地下室。這樣樣基礎可用荷載載很大的高層建建筑，其構造形形式見圖8－１0e。（四）樁基礎當建筑物荷載較較大，地基的軟軟弱土層厚度在在５ｍ以上，基基礎不能埋在軟軟弱土層內(nèi)或對對軟弱土層進行行人工處理困難難或不經(jīng)濟時，，常采用樁基礎。采用樁基礎能節(jié)節(jié)省基礎材料，，減少挖填土方方量，改善工人人的勞動條件，，縮短工期。在嚴寒地區(qū)進行行基礎施工時，，要開挖凍土，，耗費人工，進進度遲緩；采用用樁基礎能避開開挖掘凍土這一一繁重勞動。因因此近年來樁基基礎采用量逐年年增加。樁的種類樁的種類很多，，按樁的材料可可以分為木樁、鋼筋混凝土樁、、鋼樁等；按樁的受力性能能又可以分為端承樁與摩擦樁。樁基礎把建筑的的荷載通過樁端端傳給深處堅硬硬土層，或通過過樁側表面與周周圍土的摩擦力力傳給地基。前前者是端承樁，后者稱為摩擦樁。端承樁適用于