民用建筑構造 第二章

第二章

基礎與地下室學習目標(1)了解地基、基礎、荷載三者之間的關系,以及地基與基礎的設計要求;(2)掌握影響基礎埋置深度的因素;

(3)了解基礎的分類方法;(4)掌握不同基礎的構造特點和特殊構造處理方法;

(5)了解地下室的組成與類型;(6)掌握地下室防潮防水的構造做法。第一節(jié)

地基與基礎的基本概念地基一、地基與基礎的關系基礎位于建筑物的底部,是建筑物的重要組成部分?；A承受建筑物的全部荷載,并將它們傳給地基。地基不是建筑物的組成部分,它只是基礎下面承受建筑物荷載的土層。天然地基:是指具有足夠承載能力,可以直接在其上建造房屋基礎的天然土層，如巖石、碎石、砂、石、粘性土等；人工地基:當天然土層的承載力較小,如淤泥、沖填土、雜填土等,此時不能在土層上直接建造房屋基礎,必須對土層進行人工加固后,方可在其上建造基礎。常用的人工加固地基的方法有壓實法、換土法、擠密法和化學加固法。第一節(jié)

地基與基礎的基本概念二、地基、基礎與荷載的關系建筑物的全部荷載是通過基礎傳給地基的。為了保證房屋的穩(wěn)定和安全,基礎底面的平均壓力不得超過地基承載力。地基承受的荷載,是由上部結構傳至基礎頂面的豎向荷載、基礎自重及基礎上部埋土重量組成。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。如以f表示地基承載力,N代表建筑總荷載,A代表基礎的底面積,則可列出如下關系式:A≥N/f從上式可以看出,當?shù)鼗休d力不變時,建筑總荷載越大,基礎底面積也要求越大。或者說,當建筑總荷載不變時,地基承載力越小,基礎底面積將越大。第一節(jié)

地基與基礎的基本概念三、地基與基礎的設計要求1.地基強度、變形和穩(wěn)定性要求2.基礎強度、剛度和耐久性的要求總之,無論地基還是基礎,設計時均要高度重視,保證它們具有足夠的可靠性。第二節(jié)

基礎的埋置深度基礎埋置深度是指室外設計地面到基礎底面的距離(圖2-1)。圖2-1基礎埋置深度足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下,基礎應盡量淺埋?；A埋置深度一般不小于500mm,高層建筑基礎埋置深度,一般為建筑高度的1/10～1/12。為防止自然因素或人為因素造成基礎損傷而影響建筑的安全,基礎頂面應低于室外設計地面100mm。淺基礎:基礎埋置深度為500～5000mm深基礎:超過5000mm時第二節(jié)

基礎的埋置深度工程地質情況水文地質情況決定基礎埋置深度的因素3.地基土的凍結深度的影響相鄰建筑物的基礎埋置深度此外,還應注意擬建建筑物有無地下室、設備基礎、地下設施等。第二節(jié)

基礎的埋置深度按基礎所用材料及受力特點分類第三節(jié)

基礎的類型與構造一、基礎的類型1.剛性基礎:凡受剛性角限制的基礎稱為剛性基礎,用如磚、石、混凝土等材料做基礎;2.柔性基礎:不受剛性角限制的基礎,稱為柔性基礎或稱非剛性基礎,用鋼筋混凝土做基礎。第三節(jié)

基礎的類型與構造1.剛性基礎:上部結構荷載在基礎中是沿著一定角度向下擴散的,這個角稱為力的擴散角,又稱剛性角,以α表示(圖2-3)。不同材料具有不同的剛性角,通常用基礎的挑出長度與高度之比表示(通稱寬高比)。例如,磚的寬高比為1∶1.50,毛石的寬高比為1∶1.25~1∶1.50,灰土的寬高比為1∶1.25~1∶1.50,三合土的寬高比為1∶1.50~1∶2.00,混凝土的寬高比為1∶1。圖2-3

剛性基礎的受力特點a)B2/H0值在允許值內,基礎底面不受拉

b)B2/H0大于允許值,基礎因受拉開裂而破壞第三節(jié)

基礎的類型與構造2.柔性基礎:當建筑物的荷載較大,地基承載力較小時,基礎底面必須加寬。如果仍采用磚、石、混凝土做基礎,為滿足剛性角的要求,基礎必須有相應的高度,這樣勢必加大基礎的埋置深度,既不經濟,施工又麻煩。如果在混凝土基礎的底部配置鋼筋,利用鋼筋來承受拉應力(圖2-4),基礎可承受較大的彎矩。不受剛性角限制的基礎,稱為柔性基礎或稱非剛性基礎。圖2-4

鋼筋混凝土基礎a)混凝土基礎與鋼筋混凝土基礎的比較

b)鋼筋混凝土基礎按基礎構造形式分類第三節(jié)

基礎的類型與構造一、基礎的類型條形基礎獨立基礎井格基礎筏形基礎滿堂基礎(2)箱形基礎5.樁基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造1.條形基礎當建筑物為墻承重結構時,基礎沿墻體連續(xù)設置成長條形,稱為條形基礎

(圖2-5)。這種基礎整體性好,可防止或減緩基礎的不均勻沉降。條形基礎多為磚、石、混凝土基礎,也可采用鋼筋混凝土條形基礎。圖2-5條形基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造當?shù)鼗^為軟弱、柱荷載或地基壓縮性分布不均勻,以至于采用獨立基礎可能產生較大的不均勻沉降時,常將同一方向(或同一軸線)上若干柱子的基礎連成一體而形成柱下條形基礎(圖2-6)。這種基礎的抗彎剛度較大,因而具有調整不均勻沉降的能力,并能將所承受的集中柱荷載較均勻地分布到整個基底面積上。圖2-6柱下條形基礎1—柱

2—翼板

3—肋梁第三節(jié)

基礎的類型與構造2.獨立基礎當建筑物為柱承重結構且柱距較大時,基礎常采用單獨基礎,稱為獨立基礎或柱下獨立式基礎。獨立基礎是柱下基礎的基本形式,常用的斷面形式有階梯形、錐形等(圖2-7)。當柱采用預制構件時,則獨立基礎做成杯口形,將柱子插入杯口內并嵌固,又稱杯形基礎。當建筑物上部為墻承重結構,也可采用獨立基礎,此時需在獨立基礎上設基礎梁支承墻體,基礎中距一般為3000～4000mm。圖2-7a)現(xiàn)澆基礎獨立基礎b)預制基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造3.井格基礎為提高建筑物的整體剛度,避免不均勻沉降,可在柱網下縱橫兩向設置鋼筋混凝土條形基礎,將獨立基礎在兩個方向用梁連接起來,形成十字交叉的井字形基礎,又稱柱下交梁基礎(圖2-8)。圖2-8井格基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造滿堂基礎當上部荷載較大,地基承載力又差,采用上述基礎類型難以滿足建筑物的整體剛度和地基變形要求時,可將墻或柱下基礎澆筑成一塊整板,稱為滿堂基礎。筏形基礎按其結構形式不同可分為箱形基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造(1)筏形基礎最早這種基礎被描述為“整個建筑物就像船那樣浮在軟弱土層上”,故稱之為筏形基礎。板式結構:板的厚度較大,構造簡單;按結構形式分為梁板式結構:板的厚度較小,經濟且受力合理,但板頂不平,在地面鋪設前應將梁間空格填實或在梁

間鋪設預制鋼筋混凝土板。第三節(jié)

基礎的類型與構造(1)筏形基礎圖2-9

筏形基礎a)基礎平面

b)梁板式筏形基礎

c)不埋板式筏形基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造(2)箱形基礎箱形基礎是由頂板、底板和縱橫墻板組成,整體現(xiàn)澆而成的盒狀基礎(圖

2-10)。箱形基礎剛度大、整體性好,且內部中空部分可形成地下室,多用于高層建筑以及需設地下室的建筑中。箱形基礎比較適用于軟弱地基上面積較小、平面形狀簡單的重型建筑物,也可作為對不均勻沉降有嚴格要求的構筑物的基礎,如水工建筑物有時就采用箱形基礎;軟土地基上15層以下的建筑物以及一般地層上30層以下的建筑物,有時直接采用箱形基礎而不設置深基礎。圖2-10箱形基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造5.樁基礎當建筑物荷載較大,地基的軟弱土層厚度在5000mm以上,采用淺基礎不能滿足強度和變形要求時,或對軟弱土層進行人工處理困難或不經濟時,常采用樁基礎。樁基礎通過樁端將建筑物的荷載傳給堅硬的地基土層,或通過樁身與周圍土層的摩擦將建筑物荷載傳給地基。前者稱為端承樁,后者稱為摩擦樁

(圖2-11)。圖2-11樁基受力類型a)摩擦樁

b)端承樁第三節(jié)

基礎的類型與構造5.樁基礎樁基礎的類型根據(jù)材料不同,一般分為木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁和鋼樁等;根據(jù)樁的斷面形式不同分為圓形樁、方形樁及工字形樁等;根據(jù)施工方法不同,分為預制樁、灌注樁及爆擴樁等。第三節(jié)

基礎的類型與構造5.樁基礎(2)樁基礎的組成 樁基礎是由樁柱和承臺梁(或板)組成的(圖2-12)。樁頂現(xiàn)澆鋼筋混凝土承臺梁,樁頂進入承臺梁長度不宜小于50mm,承臺梁高度一般不小于300mm,寬度不得小于樁直徑(或樁邊長)的2倍。在寒冷地區(qū),承臺梁下一般鋪設100~300mm厚的干爐渣或粗砂防凍脹層。圖2-12樁基的組成第三節(jié)

基礎的類型與構造二、基礎的構造1.剛性基礎構造剛性基礎常采用的材料為磚、石、灰土、三合土、混凝土,其構造應滿足剛性角的要求,嚴格控制基礎的挑出寬度與高度,以確?；A有效的受力和傳力。磚基礎毛石基礎

(3)混凝土基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造(1)磚基礎磚基礎中,磚的強度等級不宜低于MU10,水泥砂漿不宜低于M2.5。磚基礎的剖面形式常采用臺階式,逐級向下放大,稱為大放腳。大放腳的臺階寬度與高度,應與磚的規(guī)格相適應,一般采用等高式(或兩皮一收式)或間隔式(或二一相間收式)。采用間隔式的砌筑方法,最下一級臺階必須為兩皮磚厚(圖2-13)。圖2-13

磚基礎大放腳a)等高式

b)間隔式第三節(jié)

基礎的類型與構造(1)磚基礎為了節(jié)省材料,一般在大放腳下設置墊層,墊層材料常用三七灰土(石灰與粘土的體積比為3∶7)、碎磚三合土(石灰、粘土、碎磚或碎石的體積比為1∶3∶6或1∶2∶4)。墊層厚度為150mm的整倍數(shù),一般不小于300mm(圖2-14)。磚基礎的強度較低,耐久性、抗凍性能較差,多用于南方地區(qū)5層以下的混合結構建筑物中。北方地區(qū)適宜在地下水位較低處使用,且基底應置于冰凍線以下,同時基礎表面應采用1∶2水泥砂漿加3%~5%防水劑抹面,其厚度不小于20mm。圖2-14

磚基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造(2)毛石基礎毛石基礎是由厚度和寬度不小于150mm,長度為200~400mm的未經加工的石材,用M5水泥砂漿砌筑而成的。毛石基礎的剖面形式多為矩形和階梯形(圖2-15)。當基礎底面寬度≤

700mm時,多做成矩形剖面;當基礎底面寬度>700mm時,多做成階梯形剖面,采用階梯形剖面,可保證毛石基礎的砌筑質量,并便于上部結構施工?；A頂面寬度應比墻或柱每邊寬出100mm,且基礎寬度不得小于500mm?；A每個臺階的高度不宜小于400mm,寬度不應大于200mm。毛石基礎抗壓強度高、抗凍、抗水、抗腐蝕性能均較好,多用于地下水位較高、凍結深度較深的低、多層民用建筑中。第三節(jié)

基礎的類型與構造(2)毛石基礎圖2-15毛石基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造(3)混凝土基礎混凝土基礎是用強度等級不低于C20混凝土現(xiàn)場整體澆筑而成?；炷粱A剖面的基本形式有矩形、階梯形和錐形。為節(jié)省材料,減輕基礎自重,當基礎高度小于350mm時,多做成矩形;基礎高度為350~1000mm時,多做成階梯形,臺階高度一般為300~400mm;基礎高度大于1000mm時,可做成錐形,外邊緣高度一般不小于200mm(圖2-16)。為節(jié)約混凝土,常在混凝土基礎中加入適量的毛石,這種基礎稱為毛石混凝土基礎。摻入毛石的體積可達基礎總體積30%,每塊毛石的粒徑不得大于基礎寬度的1/3,且不超過300mm。圖2-16

混凝土基礎a)階梯形基礎

b)錐形基礎第三節(jié)

基礎的類型與構造2.柔性基礎構造柔性基礎是指用抗拉、抗壓、抗彎、抗剪均較好的鋼筋混凝土材料作基

礎,由于不受剛性角的限制,所以基礎可做得寬而薄,其剖面多為扁錐形,截面高度由內向外逐漸減小,但最薄處的厚度不應小于200mm?；A中受力鋼筋的數(shù)量應通過計算確定,但鋼筋直徑不宜小于8mm?；炷恋膹姸鹊燃壊灰说陀贑15。為保證基礎底面平整、便于布置鋼筋、基礎傳力均勻,常在基礎下部用強度等級為C7.5或C10的混凝土做墊層,其厚度一般為100mm(圖2-17)。圖2-17

鋼筋混凝土基礎a)板式基礎

b)梁板式基礎第四節(jié)

基礎的特殊構造一、基礎局部處理當?shù)鼗劣熊浫跬翆忧曳秶淮髸r,為防止地基的不均勻沉降危害基礎及墻體,應將基礎埋深進行錯臺處理,錯臺高度不宜大于500mm,錯臺長度應不小于錯臺高度的2倍(圖2-18)。當基礎埋深不同時,也應采用錯臺方法處理。當基礎下有填土坑或墓穴時,如果其深度較淺,可采用局部換土法處理;深度較深時,可將基礎斷開,上設鋼筋混凝土過梁。圖2-18不同埋深基礎局部處理第四節(jié)

基礎的特殊構造二、管道穿基礎處理建筑中穿基礎的管道一般為給水排水管道和供熱采暖管道。管道穿過的基礎處,必須預留洞口。為方便管道安裝及防止基礎沉降時壓彎或損壞管道,預留洞口寬度一般應比管道直徑大200mm,高度應比管道直徑大300mm。管道頂部與洞口頂面的安裝空隙大小,與建筑物的沉降量有關,一般地基不得小于150mm,濕陷性黃土地區(qū)不得小于300mm(圖2-19)。當管道低于基礎埋深時,基礎應按錯臺方法處理或設鋼筋混凝土過梁。圖2-19

管道穿基礎處理a)基礎墻開洞

b)基礎錯臺開洞第五節(jié)

地下室的防潮與防水一、地下室的組成與類型1.地下室的組成地下室一般由墻身、底板、頂板組成(圖2-20)。地下室的墻板和底板必須有足夠的強度、剛度和防水能力,否則,即使采取外部的防潮、防水措施,仍然會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,嚴重時,會導致地下室不能正常使用,甚至影響建筑物的耐久性。圖2-20地下室組成第五節(jié)

地下室的防潮與防水一、地下室的組成與類型2.地下室的類型地下室按使用功能分有普通地下室和防空地下室;按結構形式分有磚墻結構地下室和砌體結構地下室;按地下室頂板標高分有全地下室和半地下室。當?shù)叵率业孛娴陀谑彝獾仄好娴母叨?超過地下室凈高的1/2時稱為全地下室;當?shù)叵率业孛娴陀谑彝獾仄好娴母叨?超過地下室凈高的1/3,但不超過1/2時稱為半地下室。第五節(jié)

地下室的防潮與防水二、地下室的防潮與防水構造(一)地下室的防潮當?shù)叵滤某Ｄ觎o止水位和最高水位都低于地下室底板時,地下室底板和外墻僅受土層中毛細水和地表水下滲而形成的無壓水的影響,這時只需做防潮處理。(1)墻身防潮墻身防潮采用在地下室外墻外側設垂直防潮層。常用做法是在墻身外表面先抹一層20mm厚的水泥砂漿找平層,上涂一道冷底子油和兩道熱瀝青,在防潮層外側500mm范圍內回填低滲透性土,如粘土、灰土等,并逐層夯實,以防地面雨水或其他地表水的影響(圖2-21a)。第五節(jié)

地下室的防潮與防水(2)底板防潮底板防潮是在地下室頂板和底板中間各設一道水平防潮層,使地下室形成連續(xù)封閉的防潮體系,以防止地面積水或地下毛細管水滲入地下室內(圖2-21b)。當?shù)叵率沂褂靡筝^高時,可在墻板和底板內側加涂防潮涂料,以消除或減少潮

氣滲入。圖2-21

地下室防潮構造a)墻身防潮

b)底板防潮第五節(jié)

地下室的防潮與防水防水等級標

準一級不允許水,結構表面無濕漬二級不允許水,結構表面可有濕漬工業(yè)與民用建筑:總濕漬面積不應大于總防水面積(包括頂板、墻面、地面)的1/1000;任意100m2防水面積上的濕漬不超過2處,單個濕漬的最大面積不大于0.1m2其他地下工程:總濕漬面積不應大于總防水面積的2/1000;任意100m2防水面積上的濕漬不超過3處,單個濕漬的最大面積不大

于0.2m2;其中,隧道工程還要求平均水量不大于0.05L/(m2·d),任意100m2防水面積上的水量不大于0.15L/(m2·d)三級有少量漏水點,不得有線流和漏泥沙任意100m2防水面積上的漏水點數(shù)不超過7處,單個漏水點的最大漏水量不大于2.5L/d,單個濕漬的最大面積不大于0.3m2四級有漏水點,不得有線流和漏泥沙整個工程平均漏水量不大于2L/(m2·d);任意100m2防水面積上的平均漏水量不大于4L/(m2·d)(二)地下室防水當?shù)叵滤Ｄ觎o止水位和最高水位都高于地下室底板時,地下室的底板和外墻將浸在水中。因此,地下室外墻與底板必須采取防水處理。根據(jù)《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108—2008中第3.2.1的規(guī)定,地下工程的防水等級應分為四級,各等級的防水標準應符合表2-1的要求。表2-1

地下工程防水等級標準第五節(jié)

地下室的防潮與防水防水等級適用范圍一級人員長期停留的場所;因有少量濕漬會使物品變質、失效的貯物場所及嚴重影響設備正常運轉和危及工程安全運營的部位;極重要的戰(zhàn)備工程、地鐵車站二級人員經?；顒拥膱鏊?在有少量濕漬的情況下不會使物品變質、失效的貯物場所及基本不影響設備正常運轉和危及工程安全運營的部位;重要的戰(zhàn)備工程三級人員臨時活動的場所;一般戰(zhàn)備工程四級對滲漏水無嚴格要求的工程(二)地下室防水不同防水等級地下工程的適用范圍參見表2-2。表2-2

不同防水等級的適用范圍第五節(jié)

地下室的防潮與防水1.材料防水材料防水是在地下室外墻和底板表面敷設防水材料,借助材料的高效防水特性來阻止水的滲入。防水材料常用卷材、涂料和防水砂漿。按防水材料鋪貼位置的不同,材料防水分外包防水和內包防水兩類。外包防水是將防水材料鋪貼在迎水面,即外墻的外側和底板的下面,其防水效果好,故應用較多,但維修困難,缺陷處難于查找。內包防水是將防水材料貼于背水一面,施工簡便,便于維修,但防水效果較差,多用于修繕工程。第五節(jié)

地下室的防潮與防水(1)卷材防水卷材防水是一種傳統(tǒng)的防水做法。防水卷材一般用瀝青卷材(石油瀝青卷材、焦油瀝青卷材)和高分子卷材(如三元乙丙-丁基橡膠防水卷材、氯化聚乙烯-橡塑共混防水卷材等)。卷材外包防水的具體做法是:先在地下室底板的混凝土墊層上做20mm厚

1∶3水泥砂漿找平層,然后滿鋪防水層,其上做細石混凝土或水泥砂漿保護層,最后澆筑鋼筋混凝土底板。墻身的防水做法為:先在外墻外面抹20mm厚的1∶3水泥砂漿找平層,其上粘貼防水層。防水層自底板下、墻板外側,由下而上連續(xù)密封鋪貼,在設計水位以上500~1000mm處收頭。最后,在防水層外側砌厚為

120mm的磚保護墻以保護防水層,在保護墻與防水層之間的縫隙中灌以水泥砂漿(圖2-22)。第五節(jié)

地下室的防潮與防水圖2-22

地下室卷材防水構造a)外包防水

b)防水層收頭處理第五節(jié)

地下室的防潮與防水(2)涂料防水涂料防水是指在施工現(xiàn)場以聚