《建筑構(gòu)造》2基礎(chǔ)與地下室

建筑結(jié)構(gòu)第二章基礎(chǔ)與地下室

1/67第一節(jié)概述有些人說：“地基是建筑物埋在地面以下最下部分。”也有些人說：“基礎(chǔ)是建筑物埋在地面以下最下部分”。哪一個(gè)對(duì)？地基和基礎(chǔ)是一回事嗎？一、基礎(chǔ)和地基涵義和它們關(guān)系基礎(chǔ)是建筑物墻或柱深入土中擴(kuò)大部分，是建筑物一部分；地基則是基礎(chǔ)下部土層，它不是建筑物一部分。建筑物總荷載（包含建筑物自重和外加活荷載）經(jīng)過基礎(chǔ)傳給地基，地基所以而產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。地基承受荷載能力稱為地基承載力(KPa/㎡)，即地耐力。它是依據(jù)對(duì)土壤綜合檢驗(yàn)所得數(shù)據(jù)而確定。假如由基礎(chǔ)傳到地基荷載超出了地基承載力，地基土就會(huì)出現(xiàn)超出允許值沉降變形或失穩(wěn)，從而威脅到建筑物安全。如圖2-1所表示，在同一松軟地面上放置兩個(gè)形狀、體積、質(zhì)量相同物體，其沉陷量是否相同？2/67如圖2-1所表示，在同一松軟地面上放置兩個(gè)形狀、體積、質(zhì)量相同物體，其沉陷量是否相同？地基承受由基礎(chǔ)傳來壓力是由上部結(jié)構(gòu)至基礎(chǔ)頂面豎向力F‘和基礎(chǔ)自重及基礎(chǔ)上部土重G組成。而全部荷載是經(jīng)過基礎(chǔ)底面?zhèn)鹘o地基，當(dāng)荷載一定時(shí)，如加大基礎(chǔ)底面積A，就能夠降低地基單位面積所受到壓力?；A(chǔ)底面積與荷載和地基承載力關(guān)系以下：A(㎡)≥(F‘+G(KN))/f(KPa/㎡)從上式能夠看到，當(dāng)?shù)鼗休d力，不變時(shí)，總荷載F=F‘+G愈大，基礎(chǔ)底面積A也要求愈大或者說，當(dāng)總荷載F=F‘+G不變時(shí)，地基承載力，愈小，則基礎(chǔ)底面積A要求愈大。3/67二、對(duì)地基要求最理想建筑物基礎(chǔ)是埋置淺、斷面小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沉降量少且均勻，這么能夠加速施工，降低造價(jià)，確保建筑物安全和耐久。這些都與基礎(chǔ)下地基情況有直接關(guān)系。所以，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)地基有以下要求：1、建筑物建造地址應(yīng)盡可能選擇在地基情況好或很好地段。所謂好和很好地段是指地基土地耐力較高且分布均勻。好和很好土可分為巖石類、碎石類、砂性土類和粘性土類，它們地耐力都在100kPa以上，最高可達(dá)4MPa。2、地基承載力要力爭(zhēng)均勻，以確保建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下沉降均勻不致失穩(wěn)，不然極易引發(fā)墻身開裂、傾斜甚至破壞。4/673、地基應(yīng)有很好持力層和下臥層。地基在荷載作用下產(chǎn)生應(yīng)力（反力）和應(yīng)變（變形），其應(yīng)力與應(yīng)變值伴隨深度增加而降低，到一定深度時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變值即可忽略不計(jì)。直接與基礎(chǔ)底接觸且需要計(jì)算土層叫做持力層，持力層以下土層叫做下臥層，它普通不需計(jì)算但也必須有足夠強(qiáng)度和厚度。這些都是確定基礎(chǔ)底面積和埋置深度主要依據(jù)。圖2-2所表示為地基荷載擴(kuò)散示意圖。5/674、盡可能采取天然地基天然地基是指含有足夠承載力天然土層，能夠直接在天然土層上建造基礎(chǔ)。假如天然土層承載力不能滿足荷載要求，則不能在這么土層上直接建造基礎(chǔ)，必須對(duì)這種土層進(jìn)行人工加工地基較天然地基費(fèi)工費(fèi)料，造價(jià)較高，只有在天然土層承載力差、建筑總荷載大情況下方宜采取。人工地基加工方法有三大類；壓實(shí)法、換土法和打樁法。(1)壓實(shí)法用重錘或壓路機(jī)將較軟弱土層扎實(shí)或壓實(shí)，擠出土層顆粒聞空氣、提升土密實(shí)度以增加土層承載力。這種做法不用材料，比較經(jīng)濟(jì)，適合用于土層承載力與設(shè)計(jì)要求相差不大情況。6/67(2)換土法當(dāng)?shù)鼗辆植炕蛉繛檐浫跬粒灰擞脡簩?shí)法加固時(shí)（如淤泥、沼澤、雜填土、孔洞等），可將局部或全部軟弱土去除，換以好土，如粗砂、中砂、砂石料、灰土等。這種人工地基造價(jià)較壓實(shí)法為高。圖2-3為局部換土舉例。圖中虛線表示軟弱土實(shí)際范圍，挖方時(shí)應(yīng)在受力方向適當(dāng)加寬加深，并挖至老土層，且呈臺(tái)階狀。每級(jí)臺(tái)階高度小于500mm，退臺(tái)長(zhǎng)度大于1000mm，然后分層夯填好土。其原理是防止挖成陡坡鍋底狀，以防造成應(yīng)力集中造成局部不均勻下沉。更換好土應(yīng)就地取材，如填夯粘土、灰土、水灌粗砂、中砂，虛填砂石混合料等。尤應(yīng)注意是，局部換土選土應(yīng)與周圍土質(zhì)靠近，預(yù)防換土部位過硬或過軟造成沉降不勻。7/67(3)打樁法是在軟弱土層中置入樁身，將建筑物建造在樁上，所以也可稱為樁基礎(chǔ)。這種人工地基適合用于地基承載力較小，建筑物總荷載較大情況，但造價(jià)較高。(a)樁基組成樁基由樁身和承臺(tái)梁（或板）組成。樁基是按照設(shè)計(jì)點(diǎn)位將樁身置人土中，在樁頂部灌筑鋼筋混凝土承臺(tái)梁，承臺(tái)梁上接柱或墻體。方便將建筑荷載均勻地傳遞到樁基上。在嚴(yán)寒地域，承臺(tái)梁下應(yīng)鋪設(shè)100mm左右厚粗砂或焦渣，以預(yù)防土壤凍漲引發(fā)承臺(tái)梁反拱破壞（圖2-4）。8/67(b)樁基受力情況分類樁基可分端承樁和摩擦樁。端承樁是將樁尖直接支承在巖石或硬土層上，用樁身支承建筑總荷載，也稱做柱樁，這種樁適合用于堅(jiān)硬土層較淺、荷載較大工程。摩擦樁只是用樁擠實(shí)軟弱土層，靠樁壁與土壤摩擦力負(fù)擔(dān)總荷載。這種樁適合堅(jiān)硬土層較深、總荷載較小工程（圖2-5）。繪畫摩擦樁與端承樁示意圖。9/67圖2-6所表示為慣用樁基做法。10/67(c)樁基布點(diǎn)樁基布點(diǎn)是按承重結(jié)構(gòu)形式而定。獨(dú)立柱承重結(jié)構(gòu)可用點(diǎn)式布置。點(diǎn)式布置還可依據(jù)樁承載力和荷載大小選擇單樁、雙樁或多樁組合布置，并用承臺(tái)板聯(lián)合為一體共同承受獨(dú)立柱荷載（圖2-7）。承重結(jié)構(gòu)為帶形墻或密集柱時(shí)，則應(yīng)采取帶形布置，并用帶形承臺(tái)粱聯(lián)合為一體共同承受上部荷載。帶形布置又可依據(jù)樁徑、樁距和荷載情況選擇單排式、雙排交織式或雙排行列式（圖2-8）。11/67三、對(duì)基礎(chǔ)要求1、基礎(chǔ)是建筑物主要組成部分，對(duì)建筑安全和壽命起重大作用，因而基礎(chǔ)應(yīng)含有足夠強(qiáng)度和耐久性，方便有效地傳遞荷載和確保使用年限。因?yàn)榛A(chǔ)位于建筑物最底部且埋于土中，極難觀察、維修、加固和更換，因而在選材方面應(yīng)優(yōu)先使用石材、混凝土或粘土磚等堅(jiān)固、抗水、耐腐蝕、不易老化材料。2、基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，也就是在進(jìn)行下一個(gè)工程項(xiàng)目和工序前已被掩埋，無法再行檢驗(yàn)。所以，在基礎(chǔ)施工過程中，必須在標(biāo)高、尺寸、材料、施工程序、施工方法、養(yǎng)護(hù)期限、施工質(zhì)量、交接手續(xù)等方面嚴(yán)格把關(guān)，不留隱患，確保按設(shè)計(jì)圖紙和驗(yàn)收規(guī)范施工和驗(yàn)收。3、基礎(chǔ)工程約占建筑總價(jià)10%～40%，降低基礎(chǔ)工程投資是降低工程總投資主要一環(huán)。所以，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能選擇土質(zhì)很好土層作為持力層，盡可能使用地方材料以節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用。處理地基時(shí)應(yīng)提出若干方案供論證選擇，在確保工程質(zhì)量和工期同時(shí)降低工程造價(jià)。12/67第二節(jié)基礎(chǔ)埋置深度一、基礎(chǔ)埋置深度定義基礎(chǔ)理深是從室外地坪算起。室外地坪分自然地坪與設(shè)計(jì)地坪，自然地坪是指施工地段原有地坪，而設(shè)計(jì)地坪是指按設(shè)計(jì)要求工程完工后室外場(chǎng)地經(jīng)墊起或下挖后地坪。基礎(chǔ)埋置深度是指設(shè)計(jì)室外地坪到基礎(chǔ)底面距離（圖2-9）?；A(chǔ)埋置深度不超出5m時(shí)叫淺基礎(chǔ)，超出5m時(shí)叫深基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低廉，應(yīng)優(yōu)先選取淺基礎(chǔ)。只有在表層土質(zhì)極弱和總荷載較大或其它特殊情況下，才選取深基礎(chǔ)?；A(chǔ)埋深也不能過淺，最少不能淺于500mm。以防建筑荷載將基礎(chǔ)四面土壤擠出，或地面受到雨水沖刷、機(jī)械破壞而造成基礎(chǔ)暴露影響建筑安全。13/67二、基礎(chǔ)埋置深度選擇基礎(chǔ)埋置深度，應(yīng)依據(jù)三個(gè)方面綜合考慮確定，即土層結(jié)構(gòu)情況、地下水位情況和凍結(jié)深度情況。1、地基土層結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)埋深影響，見表2-1。14/6715/672、地下水位對(duì)基礎(chǔ)埋深影響地基土含水量大小對(duì)承載力影響很大，且含有侵蝕性物質(zhì)地下水對(duì)基礎(chǔ)還將產(chǎn)生腐蝕，所以，基礎(chǔ)應(yīng)爭(zhēng)取埋置在地下水位以上(圖2-10a)。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，基礎(chǔ)不得不埋置在地下水內(nèi)。但應(yīng)注意，基礎(chǔ)底面應(yīng)置于最低地下水位之下，以使基礎(chǔ)底面常年置于地下水中，也就是預(yù)防置于地下水位升降幅度之內(nèi)。這是為了降低和防止地下水浮力對(duì)建筑影響。另外，基礎(chǔ)若處于干濕交替環(huán)境下，則抗腐蝕能力更差(圖2-10b)。16/673、土凍結(jié)深度對(duì)基礎(chǔ)埋深影響土凍結(jié)深度即冰凍線，可由當(dāng)?shù)貧庀蟛块T得知。如哈爾濱為2m，沈陽為1.5m，北京為0.85m，鄭州為0.20m，上海為0.1m。當(dāng)凍土深度小于0.5m時(shí)，基礎(chǔ)埋深即不受其影響。土凍結(jié)是因?yàn)橥林兴质芾鋬鼋Y(jié)而成，水凍結(jié)成冰，體積膨脹，因而造成凍土膨脹。假如基礎(chǔ)置于冰凍線內(nèi)，凍結(jié)時(shí)凍脹力可將房屋拱起，解凍后房屋又將下沉。凍結(jié)、融化程度在整幢建筑范圍內(nèi)是不可能均勻，不均勻凍融，引發(fā)不均勻脹縮，因而造成建筑出現(xiàn)裂縫、傾斜以致破壞。17/67不是全部地基土都會(huì)發(fā)生凍漲，如顆粒很大礫石、粗砂等，一是因毛細(xì)作用較小，難以引發(fā)地下水上升；二是因顆粒間空隙很大，不會(huì)保留水分，即使凍結(jié)也不會(huì)引發(fā)土體積膨脹，這就是非凍漲土。而顆粒小、密度大、保水性強(qiáng)粘土及粘性砂土等則屬于凍漲土。在凍漲土中埋置基礎(chǔ)必須將基礎(chǔ)底面置于冰凍線以下，即置于不凍土之中，以防止凍害發(fā)生(圖2-11)。在嚴(yán)寒地域，土凍結(jié)深度可達(dá)2～3m。對(duì)于低層和荷載較小建筑，如將基礎(chǔ)埋置在凍土層以下，勢(shì)必大幅度提升土方量和工程總造價(jià)。所以，這類建筑如室內(nèi)有采暖和本身剛度很好、體量較小時(shí)，將基礎(chǔ)埋于凍土層內(nèi)也不致引發(fā)建筑開裂破壞。18/67三、影響基礎(chǔ)埋深原因很多，主要有以下幾點(diǎn)：(1)建筑物上部荷載大小和性質(zhì)。多層建筑普通依據(jù)地下水位及凍土深度等來確定埋深尺寸。普通高層建筑基礎(chǔ)埋置深度為地面以上建筑物總高度1／10。(2)工程地質(zhì)條件?；A(chǔ)底面應(yīng)盡可能選在常年未經(jīng)擾動(dòng)而且堅(jiān)實(shí)平坦土層或巖石上，俗稱“老土層”。因?yàn)樵诳拷乇砻嫱翆觾?nèi)，常帶有大量植物根、莖腐殖質(zhì)或垃圾等，故不宜選為地基。(3)水文地質(zhì)條件。確定地下水常年水位和最高水位，方便選擇基礎(chǔ)埋深。普通宜將基礎(chǔ)落在地下常年水位和最高水位之上，這么可不需進(jìn)行特殊防水處理，節(jié)約造價(jià)，還可預(yù)防或減輕地基土層凍脹。(4)地基土壤凍脹深度。應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件了解土層凍結(jié)深度，普通將基礎(chǔ)墊層部分做在土層凍結(jié)深度以下。不然，冬天土層凍脹力會(huì)把房屋拱起，產(chǎn)生變形；天氣轉(zhuǎn)暖，凍土解凍時(shí)又會(huì)產(chǎn)生陷落。(5)相鄰建筑物基礎(chǔ)影響。新建建筑物基礎(chǔ)埋深不宜深于相鄰原有建筑物基礎(chǔ)；但當(dāng)新建基礎(chǔ)深于原有基礎(chǔ)時(shí)，則要采取一定辦法加以處理，以確保原有建筑安全和正常使用。19/67第三節(jié)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一、基礎(chǔ)類型基礎(chǔ)類型很多，應(yīng)選擇受力合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便和造價(jià)低廉基礎(chǔ)類型；必須依據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類型、高度、地質(zhì)水文和地方材料等很多原因全盤分析比較后確定。1、按基礎(chǔ)材料受力特點(diǎn)分類(1)剛性基礎(chǔ)凡由剛性材料建造、受剛性角限制基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)，如素混凝土、毛石混凝土、毛石、磚、灰土、三合土建造基礎(chǔ)等。這類基礎(chǔ)大放腳（基礎(chǔ)擴(kuò)大部分）較高，體積較大，埋置較深。剛性基礎(chǔ)有利于使用地方材料，成本較低，施工簡(jiǎn)便，應(yīng)用很廣。剛性基礎(chǔ)適用于土質(zhì)較均勻、地下水位較低、6層以下磚墻承重建建筑（圖2-12a）。20/67(2)擴(kuò)展基礎(chǔ)（柔性基礎(chǔ)）主要指鋼筋混凝土基礎(chǔ)，它以鋼筋抵抗拉應(yīng)力，不受材料剛性角限制，因而大放腳矮、體積小、挖方少、埋置淺，但耗用鋼材、水泥和模板量大，且技術(shù)要求較高。因而這種基礎(chǔ)多用于土質(zhì)較差、荷載較大、地下水位較高等條件下大中型建筑(圖2-12b)。21/672、按結(jié)構(gòu)形式分類(1)獨(dú)立基礎(chǔ)當(dāng)建筑物為柱承重且柱距較大時(shí)，宜采取獨(dú)立基礎(chǔ)，柱間墻體可支承在基礎(chǔ)梁上。這種做法土方量較小，施工簡(jiǎn)便。但基礎(chǔ)與基礎(chǔ)之間無構(gòu)件連接，個(gè)別基礎(chǔ)如發(fā)生不均勻沉降，相互不能制約。所以，獨(dú)立基礎(chǔ)適合于地質(zhì)均勻、荷載均勻和裝配式框架結(jié)構(gòu)建筑（圖2-13）。22/67墻承重建筑，也可采取獨(dú)立基礎(chǔ)，可降低土方開挖和便于管道穿過（圖2-14）。23/67(2)條形（帶形）基礎(chǔ)在連續(xù)墻下或密集柱下，宜采取條形基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)縱向整體性好，可減緩局部不均勻下沉，多用于磚混結(jié)構(gòu)建筑，并多采取地方材料，用途極廣。缺點(diǎn)是土方量大，施工場(chǎng)地開挖縱橫溝槽，搬運(yùn)不便（圖2-15）。24/67(3)井格基礎(chǔ)當(dāng)?shù)鼗鶙l件較差，為了提升建筑物整體性，預(yù)防柱子之間產(chǎn)生不均勻沉降，常將柱下基礎(chǔ)沿縱橫兩個(gè)方向擴(kuò)展連接起來，做成十字交叉井格基礎(chǔ)。柱下基礎(chǔ)縱橫相連組成井字格狀，叫井格基礎(chǔ)。它可克服獨(dú)立基礎(chǔ)下沉不均弊病，適合用于荷載較復(fù)雜、地質(zhì)情況較差工程。井格基礎(chǔ)造價(jià)較高，施工復(fù)雜，多用于高層建筑(圖2-16)。25/67(4)筏片基礎(chǔ)當(dāng)建筑物上部荷載大，而地基較弱，這時(shí)采取簡(jiǎn)單條形基礎(chǔ)或井格基礎(chǔ)已不能適應(yīng)地基變形需要，通常將墻或柱下基礎(chǔ)連成一片，使建筑物荷載承受在一塊整板上成為片筏基礎(chǔ)。由整片鋼筋混凝土板承受整個(gè)建筑荷載并傳給地基，這種基礎(chǔ)形似筏子，故稱筏片基礎(chǔ)，也稱滿堂基礎(chǔ)。筏片基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式叉可分為板式和粱板式兩大類。前者板厚度較大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；后者板厚度較小，但增加了雙向梁，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。筏片基礎(chǔ)適合用于地基承載力較差、荷載較大房屋，如高層建筑（圖2-17）。26/67(5)箱式基礎(chǔ)將筏片基礎(chǔ)四面和頂部用鋼筋混凝土澆筑成盒狀整體基礎(chǔ)叫做箱式基礎(chǔ)。這種形式既可提升建筑物和基礎(chǔ)剛度，又可利用基礎(chǔ)空間用作地下室，并防止了大致積土方回填。箱式基礎(chǔ)適合用于總荷載很大，淺層地質(zhì)情況較差需要大幅度深埋，并需設(shè)一層或多層地下室高層或超高層建筑。箱式基礎(chǔ)底板、壁板和頂板結(jié)構(gòu)形式又可分為板式和梁板式。圖2-18所表示為雙層地下室板式箱式基礎(chǔ)。27/673、按基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)連接方式分類(1)整體連接在基礎(chǔ)中埋入鋼筋骨架并伸出基礎(chǔ)頂端，上部結(jié)構(gòu)（如鋼筋混凝土柱、墻或梁）施工時(shí)，將其主筋與基礎(chǔ)預(yù)埋筋銜接，然后支模板、澆筑混凝土。這種連接方法整體性好，施工簡(jiǎn)便，不需大型起重設(shè)備，但柱或墻施工機(jī)械化程度不高，進(jìn)度較慢（圖2-19）。28/67(2)杯口連接在基礎(chǔ)上端預(yù)留成上大下小杯形插口，將預(yù)期柱下端插入杯口并調(diào)整、打楔、定位后，在柱與杯口空隙中澆注細(xì)石混凝土。這種連接方式可降低柱施工時(shí)大量模板和腳手架，降低現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，提升工業(yè)化程度，加快了施工速度。但需要大中型起重設(shè)備，柱耗鋼量較多(圖2-20)。繪制柱與基礎(chǔ)整體連接剖面示意圖。29/67二、剛性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)普通是指建筑物埋在土中部分。基礎(chǔ)底面積愈大，其底面壓強(qiáng)愈小，對(duì)地基負(fù)荷愈有利。但放大尺寸超出一定范圍，超出基礎(chǔ)材料本身抗拉、抗剪能力，就會(huì)引發(fā)折裂破壞。從圖2-21中可看出，折裂方向不是沿柱或墻外側(cè)垂直向下，而是與垂線形成一個(gè)角度，這個(gè)角度就是材料特有剛性角ɑ，而且各種材料含有各自剛性角，剛性角范圍內(nèi)建造無筋基礎(chǔ)就叫剛性基礎(chǔ)。為設(shè)計(jì)和施工方便，將剛性角換算成其角度正切值即tanɑ=b/h。表2-2為各種材料建造基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比允許值。30/67(1)混凝土基礎(chǔ)（也叫素混凝土基礎(chǔ)）這種基礎(chǔ)多采取C15或C20混凝土澆筑而成，它堅(jiān)固耐久、抗水抗凍，多用于地下水位較高或有冰凍剛性角形成情況建筑?；炷羷傂越菫?5°(b/h≤1)，以防因石子堵塞影響澆筑質(zhì)量，從而降低了基礎(chǔ)底有效面積。為此，基礎(chǔ)斷面應(yīng)確保兩側(cè)有大于200mm垂直面，然后按剮性角允許值傾斜，這種形式基礎(chǔ)叫梯形基礎(chǔ)，梯形截面獨(dú)立基礎(chǔ)叫錐形基礎(chǔ)（圖2-22）。31/67梯形截面混凝土基礎(chǔ)斜面模板支設(shè)較難，且澆注時(shí)極易將其拱起。也可采取臺(tái)階狀截面，支模和澆筑均較方便，但混凝土用量較大（圖2-23）?；A(chǔ)底面下可設(shè)置墊層，墊層多用低強(qiáng)度等級(jí)混凝土(C7.5、C10)或三合土，厚度80～100mm，每側(cè)加寬80—100mm。墊層不計(jì)入基礎(chǔ)面積，作用是找平坑椎，便于放線和傳遞荷載，在鋼筋混凝土基礎(chǔ)下墊層還有防潮、防水、保護(hù)鋼筋作用。32/67(2)毛石混凝土基礎(chǔ)當(dāng)混凝土基礎(chǔ)體積過大時(shí)，為節(jié)約混凝土用量和減緩大致積混凝土在凝固過程中產(chǎn)生大量熱量不易散發(fā)而引發(fā)開裂，可加入適量毛石，這就叫毛石混凝土基礎(chǔ)。加入毛石粒徑不得超出300mm，也不得大于每臺(tái)寬度或高度1/3，加入毛石體積為總體積20%～30%，且應(yīng)分布均勻(圖2-24)。33/67(3)磚基礎(chǔ)用粘土磚砌筑基礎(chǔ)取材輕易，價(jià)格低廉，施工簡(jiǎn)便，當(dāng)前仍被大量采取。缺點(diǎn)是強(qiáng)度、耐久性、抗凍性和整體性均較差。適適用于5層以下磚混結(jié)構(gòu)房屋。磚基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比允許值為b/h≤1.5，因?yàn)榇u規(guī)格和砌筑規(guī)范要求,退臺(tái)寬度限定為1/4(磚長(zhǎng)+灰縫寬)=62.5mm。慣用做法是每砌筑2皮磚退一臺(tái)，這種砌法叫等高式，其寬度比為62.5:126≈1:2，這個(gè)比值小于允許值1:1.5，符合要求且偏于安全，但用料較多，埋深較大(圖2-25a)。34/67另外一個(gè)砌法是砌2皮退一臺(tái)，緊接著砌一皮退一臺(tái)，依這類推，值得注意是，最底一臺(tái)必須是2皮磚。這種砌法叫間隔式，其寬高比為126：189=1:1.5，剛好符合剛性角最低要求。從圖2-25b中能夠看出，間隔式大放腳高為567mm，較圖2-25a等高式大放腳高756mm降低了189mm(即3皮磚)。因而在材料消耗、埋置深度和土方量等方面都有顯著優(yōu)勢(shì)，但這種砌法改變較多，輕易犯錯(cuò)，且宜選取質(zhì)地很好磚和砂漿。35/67圖2-26所表示為等高式與間隔式帶形和獨(dú)立磚基礎(chǔ)外觀。36/67(4)毛石基礎(chǔ)毛石是一個(gè)天然石材經(jīng)粗略加工使其基本方整、便于人力搬運(yùn)、操作石料。砌在露明處毛石粒徑普通大于300mm，中間填塞餡石可適當(dāng)減小。毛石基礎(chǔ)強(qiáng)度、抗水、抗凍、抗腐蝕性能均很好，唯體積較大、自重較大、操作要求高、勞動(dòng)強(qiáng)度大。毛石運(yùn)輸、堆放不便，故多被采取在鄰近山區(qū)石材豐富普通標(biāo)準(zhǔn)磚混結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)工程中。37/67毛石基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比允許值b:h≤1：1.5。因?yàn)槊误w不規(guī)則，塊體不宜過大也不宜過小，每砌一臺(tái)不可能一皮找平，最少也需砌筑2皮方可找平，因而每臺(tái)高度不得小于400mm，高度愈大則愈便于砌筑。退臺(tái)寬不能按寬高比退進(jìn)，即b≤(1/1.5)400≤267mm。因毛石粒徑普通為300mm左右，那么退臺(tái)后上皮毛石僅能搭接下皮毛石23mm，顯然這塊毛石將自行脫落或完全失效。所以，施工規(guī)范要求毛石退臺(tái)寬度b≤200mm。如此看來，毛石基礎(chǔ)退臺(tái)最經(jīng)濟(jì)做法為b:h≥200：400，是偏于安全，這是因?yàn)槊旧硖攸c(diǎn)所決定。38/67另外，毛石基礎(chǔ)最窄一臺(tái)寬度應(yīng)大于500mm，墻或柱底在毛石基礎(chǔ)頂部每側(cè)寬度應(yīng)大于100mm。毛石基礎(chǔ)底寬≤700mm時(shí)，應(yīng)做成矩形截面，無須退臺(tái)（圖2-27）。39/67(5)灰土基礎(chǔ)在地下水位較低、5層以下磚混結(jié)構(gòu)條形磚石基礎(chǔ)下面，可做灰土墊層，以提升基礎(chǔ)整體性。當(dāng)灰土墊層厚度超出100mm時(shí)，可將其作為基礎(chǔ)使用和計(jì)算，所以較厚灰土墊層也叫灰土基礎(chǔ)(圖2-28)。40/67灰土是用粉狀生石灰和渙散粘土加少許水拌合而成。石灰與粘土百分比，用于基礎(chǔ)多為3:7或4:6；用作墊層可為2:8?；彝粱A(chǔ)高度以150mm整倍數(shù)計(jì)，即每扎實(shí)150mm高為一步，在扎實(shí)一步上繼續(xù)扎實(shí)一步，所形成高度為一步150mm，兩步300mm，三步450mm，以這類推?；彝粱A(chǔ)在扎實(shí)、碳化后堅(jiān)如石材，且隨時(shí)間推移而提升強(qiáng)度，故被廣泛應(yīng)用。但其抗凍性較差，不宜將灰土基礎(chǔ)做到地面，所以宜將其置于下部作為墊層。在灰土墊層上改用磚或毛石砌筑大放腳。41/67大放腳底面從何處做起，要依據(jù)灰土基礎(chǔ)剛性角(b:h≤1：1.5)確定。圖2-28a所表示退回尺寸b是依據(jù)灰土高h(yuǎn)求得，即b≤h／1.5。假如b尺寸取得太小，則對(duì)磚基礎(chǔ)大放腳有所浪費(fèi)；假如b尺寸取得過大，則灰土底面有效寬度受到損失，更是不能允許。圖2-28b為灰土墊層磚基礎(chǔ)外觀。42/67(6)三合土基礎(chǔ)三合土由石灰、砂和碎磚組成叫碎磚三合土，如將碎磚換用碎石則叫碎石三合土。它體積配比為1:3:6或1:2:4，加水拌合扎實(shí)而成，施工方法與灰土近似，適于3層以下普通磚房基礎(chǔ)墊層，計(jì)算方法仍按基礎(chǔ)剛性角控制。假如建筑物荷載較大、地耐力不大時(shí)依然采取剛性基礎(chǔ)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？怎么辦？43/6744/67三、擴(kuò)展基礎(chǔ)（鋼筋混凝土基礎(chǔ)）結(jié)構(gòu)當(dāng)荷載大、地耐力小時(shí)，若仍采取剛性基礎(chǔ)，勢(shì)必加寬基礎(chǔ)底寬，在剛性角限制下則必需加大大放腳高度，加大埋深，增加挖方和材料用量，對(duì)工期和造價(jià)均不利。尤其是有軟弱下臥層地基，加大埋深就降低了持力層厚度，影響房屋安全。在這種情況下，不宜使用剛性基礎(chǔ)，而宜使用擴(kuò)展基礎(chǔ)，擴(kuò)展基礎(chǔ)是在基礎(chǔ)受拉區(qū)混凝土中配置鋼筋，由彎矩產(chǎn)生拉應(yīng)力全部由鋼筋負(fù)擔(dān)，因而就不受剛性角限制?；A(chǔ)“大放腳”就能夠做得很寬、很薄,所以也叫板式基礎(chǔ)，它截面面積較剛性基礎(chǔ)小得多，埋深也淺得多，挖土方量也少得多。不過它增加了鋼筋和混凝土用量，綜合造價(jià)還是較高。45/67擴(kuò)展基礎(chǔ)相當(dāng)于倒置懸臂板，根部負(fù)彎矩和剪切力側(cè)負(fù)彎矩和剪切力逐步減小，因而板厚度和配筋也隨之減小。按結(jié)構(gòu)需要，板端最薄處不應(yīng)小于200mm，根部厚度需進(jìn)行計(jì)算，普通最經(jīng)濟(jì)厚度為b/4。擴(kuò)展基礎(chǔ)屬于受彎構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20，配筋需經(jīng)計(jì)算求得，但受力筋直徑大于8mm，間距小于200mm(圖2-29)。用較低強(qiáng)度等級(jí)混凝土作墊層，能夠起找平、傳力和隔潮作用。設(shè)墊層鋼筋距基礎(chǔ)底面大于35mm，不設(shè)墊層時(shí)則加大到70mm,以保護(hù)鋼筋免遭銹蝕。圖2-29所表示為擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。46/67四、慣用基礎(chǔ)比較總而言之，慣用幾個(gè)基礎(chǔ)都有各自優(yōu)缺點(diǎn)，選擇基礎(chǔ)類型時(shí)，必須結(jié)合工程上部結(jié)構(gòu)形式、荷載、地質(zhì)情況、當(dāng)?shù)夭牧掀鹪础⑹┕つ芰σ约巴顿Y限額等很多原因作綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后決定。表2-3是慣用基礎(chǔ)比較。47/67第四節(jié)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中特殊問題一、相鄰建筑基礎(chǔ)處理1、同時(shí)新建房屋相鄰基礎(chǔ)宜埋置在同一深度上，并設(shè)置沉降縫。2、新建房屋與原有房屋相鄰時(shí)，新基礎(chǔ)應(yīng)淺于原基礎(chǔ)或持平，以確保原房屋安全。3、新建房屋與原有房屋相鄰，但新基礎(chǔ)必須深于原基礎(chǔ)時(shí)，為了不破壞原基礎(chǔ)下擴(kuò)散角內(nèi)土層，確保原房屋安全，必須使新基礎(chǔ)離開舊基礎(chǔ)，離開距離不得小于新舊基礎(chǔ)底面高差2倍，并于新基礎(chǔ)上用挑梁支承墻粱及外墻，新舊墻體間留出沉降縫（圖2-30）。48/67二、不一樣埋深基礎(chǔ)處理因受地形、層高或內(nèi)外墻交接等條件要求，連續(xù)基礎(chǔ)會(huì)出現(xiàn)不一樣埋深。這個(gè)高差應(yīng)作成踏步形逐臺(tái)下跌，每踏步高小于500mm，踏步長(zhǎng)大于1000mm，以預(yù)防在陡然高差處墻體斷裂或發(fā)生不均勻下沉（圖2-31）。49/67第五節(jié)地下室結(jié)構(gòu)在建筑物底層下面房間叫地下室，它是在限定占地面積中爭(zhēng)取到使用空間，可作安裝設(shè)備、儲(chǔ)備存放、商場(chǎng)、餐廳、車庫(kù)，以及戰(zhàn)備防空等各種用途。高層建筑基礎(chǔ)很深，利用這個(gè)深度建造一層或多層地下室，既增加了使用面積，又省掉房心填土之費(fèi)用，一舉兩得。圖2-32為地下室示意圖。50/67因?yàn)榈叵率椅挥诘叵拢c地上房間有很多差異，如采光通風(fēng)不利。低標(biāo)準(zhǔn)建筑地下室多用作儲(chǔ)備間，高標(biāo)準(zhǔn)建筑需采取機(jī)械通風(fēng)和人工照明方可用作商場(chǎng)、餐廳。地下’室四壁和底板受地下水包圍，因而防潮、防水結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用較多，如處置不好或年久失修，將有滲漏和潮濕現(xiàn)象發(fā)生，使用不便。地下室污水排水管低于市政管網(wǎng)標(biāo)高，因而排水結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用較高。地下室受外界影響較小，噪音和振動(dòng)干擾甚微，故可用作手術(shù)室和精密儀表車間。因?yàn)榈叵率沂芡饨鐨鉁赜绊戄^小，即所謂冬暖夏涼，故而可用作蔬菜水果倉(cāng)庫(kù)。地下室受厚土層覆蓋，可按人防工程設(shè)計(jì)規(guī)范建造，作為防御空襲之用。51/67一、地下室類型按使用功效分，有普通地下室和防空地下室；按頂板標(biāo)高分，有半地下室和全地下室；按結(jié)構(gòu)材料分，有磚墻結(jié)構(gòu)地下室和混凝土墻地下室。(1)按埋入地下深度不一樣分類①全地下室。指房間地平面低于室外地平面高度超出該房間凈高1／2者。②半地下室。指房間地平面低于室外地平面高度超出該房間凈高1/3，且不超出1／2者。半地下室通常利用采光井采光（看右圖），這類做法實(shí)例較多。當(dāng)代高層建筑均設(shè)有地下室。52/67(2)按使用功效不一樣分類①普通地下室。普通用作高層建筑地下停車庫(kù)、設(shè)備用房；依據(jù)用途及結(jié)構(gòu)需要可做成一層或二、三層、多層地下室（看下列圖）。②人防地下室。結(jié)合人防要求設(shè)置地下空間，用以應(yīng)付戰(zhàn)時(shí)情況下人員隱蔽和疏散，并有具備保障人身安全各項(xiàng)技術(shù)辦法。按人防地下室使用功效和主要程度，將人防地下室分為六級(jí)。設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵照人防工程相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。53/67二、地下室組成地下室由墻體、底板、頂板、門窗、樓梯五大部分組成。1、墻體地下室外墻不但承受垂直荷載，還承受土、地下水和土壤凍脹側(cè)壓力。所以地下室外墻應(yīng)按擋土墻設(shè)計(jì)，如用磚砌墻，最小厚度大于490mm；如用混凝土或鋼筋混凝土墻，則應(yīng)依計(jì)算求得，其最小厚度不低于300mm。外墻還應(yīng)作防潮或防水處理。2、頂板可用預(yù)制板、現(xiàn)澆板，或者預(yù)制板上做現(xiàn)澆層，如為防空地下室，必須采取現(xiàn)澆板并按相關(guān)要求決定板厚度和混凝土強(qiáng)度等級(jí)。在無采暖地下室頂板上，即地面首層地板處，應(yīng)設(shè)置保溫層，以利首層房間使用舒適。54/673、底板底板處于最高地下水位之上時(shí)，可按普通地面工程做法，即墊層上現(xiàn)澆混凝土60～80mm厚，再做面層；如底板處于地下水之中時(shí)，底板不但承受地面垂直荷載，還要承受地下水浮力荷載，所以應(yīng)采取鋼筋混凝土底板，并雙層配筋。底板下墊層上還應(yīng)設(shè)置防水層，以防滲漏。4、門窗普通地下室門窗與地上房間門窗相同，地下室外窗如在室外地坪以下時(shí)，應(yīng)設(shè)置采光井和防護(hù)篦，以利室內(nèi)采光通風(fēng)和室外行走安全。防空地下室普通不允許設(shè)窗，如需開窗，應(yīng)設(shè)置戰(zhàn)時(shí)堵嚴(yán)辦法。防空地下室外門應(yīng)按防空等級(jí)要求對(duì)應(yīng)設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu)。5、樓梯可與地面上房間結(jié)合設(shè)置，層高小或用作輔助房間地下室，可設(shè)置單跑樓梯。用作防空地下室，每幢最少要設(shè)置兩部樓梯通向地面安全出口，而且必須有一個(gè)是獨(dú)立安全出口。這個(gè)安全出口周圍不得有較高建筑物，以防因空襲坍毀堵塞出口影響疏散。55/67三、地下室采光結(jié)構(gòu)地下室外窗處，可按其與室外地坪高差情況設(shè)置采光井。采光井可單獨(dú)設(shè)置，也可聯(lián)合設(shè)置，視外窗間距而定。采光井由三面?zhèn)葔Α⒌装搴头雷o(hù)篦組成。側(cè)墻可用磚砌筑，底板應(yīng)使用混凝土澆筑。底板面應(yīng)較窗臺(tái)低250～300mm，以防雨水濺人和倒灌。井底應(yīng)做1%～3%縱坡，將雨水引入排水管道（圖2-33）。繪制采光井俯視、平面、剖面示意圖。56/67四、地下室防潮與防水做法地下室外墻和底板都埋在地下，常年受到土中水分和地下水侵蝕和擠壓，如不采取有效結(jié)構(gòu)辦法，地面水或地下水將滲透到地下室內(nèi)，輕則引發(fā)墻皮脫落，墻面霉變，影響美觀、使用和人體健康，重則降低建筑物耐久性甚至破壞。所以，確保地下室不潮濕、不進(jìn)水是地下室設(shè)計(jì)和施工主要任務(wù)。57/671、地下室防潮做法當(dāng)設(shè)計(jì)最高地下水位低于地下室地面墊層下皮標(biāo)高時(shí)，水中水分僅是下滲地面水和上升毛細(xì)管水，這類水沒有側(cè)壓力和上浮力，只需做防潮處理（圖2-34）。地下室外墻防潮做法是：如為磚墻，需用水泥砂漿砌筑，并做到灰縫飽滿防止空隙。外墻面用1:3水泥砂漿抹20mm厚，刷冷底子油一道、熱瀝青兩道。如澆筑混凝土墻，防潮效果更加好。在防潮層外側(cè)應(yīng)回填不易透水土壤，如粘土、低百分比灰土等，并分層扎實(shí)，以減輕地面水下滲對(duì)地下室外墻滲透危害。這部分回填土寬度應(yīng)不少于500mm，其余回填土可使用原地挖方土，以節(jié)約開支。底板防潮做法是在灰土或三合土墊層上澆筑60～80mm厚密實(shí)C15混凝土，然后再做地面面層。58/67地下室防水設(shè)計(jì)要求地下工程比較復(fù)雜，防水設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地表水、地下水、毛細(xì)管水等作用，以及因?yàn)槿藶樵蛞l(fā)附近水文地質(zhì)改變影響。地下室工程防水設(shè)計(jì)內(nèi)容包含：①防水等級(jí)和設(shè)防要求；②防水層選取材料及其技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量確保辦法；③工程細(xì)部結(jié)構(gòu)防水辦法，選取材料及其技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量確保辦法；④工程防排水系統(tǒng)，地面擋水、截水系統(tǒng)及工程各種洞口防倒灌辦法。59/67地下室防水工程設(shè)計(jì)方案，應(yīng)該遵照以防為主、以排為輔基本標(biāo)準(zhǔn)，防水設(shè)計(jì)應(yīng)定級(jí)準(zhǔn)確、方案可靠，施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理，可依據(jù)工程主要性和使用中對(duì)防水要求按地下室防水工程設(shè)防表要求進(jìn)行設(shè)計(jì)(見表2-1、表2-2)。60/6761/672、地下室防水結(jié)構(gòu)做法當(dāng)設(shè)計(jì)最高地下水位高于地下室地面底板下皮標(biāo)高時(shí)，底板和部分外墻被浸在水中，外墻受到地下水側(cè)壓力，底板受到浮力，這些都是壓力水，必須采取水平和垂直防水處理做法，并把它們連貫起來(圖2-35)。62/67現(xiàn)以卷材防水為例說明地下室防水做法：(1)外防水做法（也稱外包法）先澆筑混凝土墊層，在墊層上粘貼卷材防水層（卷材層數(shù)視水壓大小選定），在防水層上抹20～30mm厚水泥砂漿保護(hù)層，再在保護(hù)層上