第二章基础构造课件.ppt

第二章 基础构造,2.1 地基与基础的基本概念 2.1.1、地基、基础及其关系 基础是建筑物与土壤直接接触的部分是建筑物的组成部分。基础承受上部结构的全部荷载，并把它传给地基。 地基是指基础底面以下，受到建筑物全部荷载作用影响范围内的岩石、土壤层（见图）。,第二章 基础构造,持力层是直接支承基础，持有一定承载能力的土层 下卧层是持力层以下的土层,第二章 基础构造,地基按照土层性质不同分为天然地基和人工地基两大类 人工加固地基方法有压实法、换土法、打桩法以及化学加固法2.1.2、地基与基础的设计要求 1地基应具有足够的承载力和均匀程度 建筑物应尽量选择建在地基承载力较高而且均匀,的地段，地基土质应均匀，否则会加大基础设计的难度。当基础处理不当时，会使建筑物发生不均匀沉降，严重时会影响建筑物的正常使用。 2基础应具有足够的强度 基础是建筑物的重要承重构件，它承受着上部结构的全部荷载，是建筑物安全的取要保证。因此基础必须有足够的强度，,才能确保将建筑物的荷载可靠地传给地基。 3. 基础工程应经济合理 基础工程约占建筑总造价的1040，合理降低基础工程的造价是减少建筑总投资的有效方法。,基础的埋置深度由室外设计地面到基础底面的距离,2.2 基础的埋置深度及影响因素,由室外设计地面到基础底面的距离，叫做基础的埋置深度。图2.1为基础的埋置深度。基础的埋深大于5m时，称为深基础。基础的埋深不超过5m时，称为浅基础 ，基础直接做在地表上的叫不埋基础，一般民用建筑优先使用浅基础但埋深最小不能少于500mm 。,2.2 基础的埋置深度及影响因素,影响基础埋置深度的因素主要包括：（1）土层构造对基础埋深的影响 a 地基土层为均匀好土时，基础尽量浅埋，但不能浅于500mm 。 b 地基土层的上层为软土，且厚度在2m以内，下层为好土时，基础应在好土层之上，此时既经济又可靠。 c 地基土层的上层为软土，且厚度在2-5m以内，对低层或荷载小的轻型建筑，在加强上部结构的整体性和加宽基础底面积后仍可埋在软土层内，而对高层，荷载较大的重型建筑，应将基础埋于好土上，以保证安全。,2.2 基础的埋置深度及影响因素,d 地基土层的上层软土厚度大于5m时，荷载小的建筑应尽量利用原状土，将基础埋于软土层中，此时应加强上部结构，增大基础底面积，荷载较大建筑可作地基加固处理 。 e 地基土层的上层为好土，下层为软土时，应力争将基础埋于好土内，适当增大基础底面积，同时对下卧层的应力和应变进行验算。,2.2 基础的埋置深度及影响因素,f 地基土层的上层为好土与软土交替构成时，总荷载小的低层轻型建筑应尽可能把基础埋于好土内，总荷载较大建筑可采用人工地基或将基础埋于下层好土中。（2）地下水位的影响 a 建筑物的基础应尽量埋在地下水以上 b 如必须埋在地下水以下时应将基础底面埋置在低于地下水位200mm以下，使基础避免水位及水浮力影响，埋置在低于地下水位以下,2.2 基础的埋置深度及影响因素,的基础材料应是良好的耐水材料，当地下水含腐蚀性物质时基础应采取防腐措施（3）地基土的冻结深度影响土的地基遇水会使基础下沉，因此基础应埋置深一些，避免被地表水浸湿。冻结是指土中水分受冷结成冰使土体膨胀的现象冰冻线-土的冻结深度是地面以下冻结土与非冻结土的分界线地基土冻胀时，会使基础隆起，冰冻消失又会使基础,2.2 基础的埋置深度及影响因素,下陷，久而久之，基础就会被破坏。基础最好深埋在冰冻线以下200mm地方。（4）相邻建筑的基础埋深基础埋深最好小于原有建筑的基础埋深。当基础深于原有建筑基础时，则新旧基础间的净距一般为相邻基础底面高差的12倍。（5）连接不同埋深基础影响（6）建筑物有无地下室、设备基础，基础的形式及构造作用在地基上的荷载大小和性质等影响,基础的构造类型与建筑物的上部结构形式、荷载大小、地基的承载力以及它所选用的材料性能有关。基础按受力特点分有刚性基础和非刚性(柔性)基础；按其使用材料分有砖基础、毛石基础、混凝土基 础、钢筋混凝土基础等；按构造形式分有独立基础、条形基础、筏片基础、箱形基础和桩基础等。,2.3、基础的类型及构造,当建筑物上部结构采用墙体承重时，基础常采用连续的条形基础。（1）刚性基础（无筋扩展基础 ）由刚性材料制作的基础称刚性基础刚性材料一般是指抗压強度高，抗拉和抗剪强度低的材料。,2.3.1基础按使用材料及受力特点划分,砖砌条形基础由垫层、砖砌大放脚、防潮层和基础墙四部分组成。如图2.2所示。基础垫层一般有灰土垫层、碎砖三合土垫层和混凝土垫层等。砖基础台阶的宽高比为11.5，如图2.3所示。砖砌条形基础一般多用于地基土质好、五层以下的房屋。,2.3.1基础按使用材料及受力特点划分,大放脚每一阶梯挑出的长度为砖长的14(即60mm)。为保证基础外挑部分在基底反力作用下不至发生破坏，大放脚的砌法有两皮一收和二一间隔收两种。在相同底宽的情况下，二一间隔收可减少基础高度。,图2.3 基础宽度与高度关系,刚性基础的基底宽度不能超过一定限度，否则基础底面将会因受拉而折裂破坏。 折裂的方向与垂直面的夹角a称为刚性角(即保护材料不因受拉、受剪而破坏的度)。,刚性基础基底放大范不应超过刚性角控制的范围。一般，砖、石基础的刚性角在30度以内，混凝土基础的刚性角在45度以内。刚性基础多用于中、小型砖混建筑。,（2）非刚性基础（钢筋混凝土基础）当墙下条形基础的上部荷载较大时，可采用钢筋混凝土条形基础。由于这种基础底部配有钢筋，钢筋的抗拉性能好，不受刚性角的限制。因此，不受刚性角限制的基础也称非刚性基础（柔性基础） ，,如图2.4所示。钢筋混凝土基础最薄处的厚度不小于200mm，钢筋直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm。基础混凝土的强度等级不宜低于C15，垫层厚度宜为70100mm。,图2.5 钢筋混凝土基础,垫层一般是c10，条形基础素混凝土一般是c20，独立柱式基础和筏板式基础一般是c30。,（1）独立基础是独立的块状形式，一般用于柱子下面，每一根柱子一个基础，往往单独存在，所以称为独立基础。 当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架及门架结构承重时，常采用钢筋混凝土、素混凝土等方形或矩形的单独基础，基础断面形式有踏步形、锥形、杯形。,2.3.2、基础按构造形式划分,当柱为预制柱时，将基础做成杯口形，然后将柱子插入，并嵌固在杯口内，这种基础称为杯形基础。（见课本P19页图2-5),2.3.2、基础按构造形式划分,（2）条形基础 条形基础又称带形基础，有墙下条形基础和柱下条形基础两类。 墙下条形基础： 一般用于多层砖混结构的墙下，低层或小型建筑常用砖、石、混凝土等刚性条形基础。,柱下条形基础： 当建筑上部结构为框架结构或排架结构、荷载较大时，柱下独立基础已不能满足荷载要求，常采用钢筋混凝土柱下条形基础，将柱下基础沿纵、横方向连接起来，又称井格基础或十字带形基础。,（3）筏形基础(筏片基础) 当建筑物上部荷载较大且不均匀、而地基承载能力又比较弱时，采用简单的条形基础或井格式基础已不能适应地基变形的需要，常将墙或柱下基础连成一片，使整个建筑物的荷载承受在一整块梁板上，这种满堂式的梁板式基础称筏式基础，按其结构布置形 式分为梁板 式和无梁式 两种。,（4）箱形基础 当上部建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严格的高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上的多层建筑时，为增加基础刚度，用钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙组成空心箱体的整体结构，共同承受上部结构荷载，这就是箱形基础。箱形基础的刚度较大，抗震性能好；在高层建筑中，基础的中空部分常用作地下室、地下车库等。,当建筑物荷载较大，地基的软弱土层厚度在5m以上，基础不能埋在软弱土层内时，可采用桩基础。桩基础是以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础,（5）桩基础,桩基础按其受力性能可分为端承桩和摩擦桩两种。端承桩是将建筑物的荷载通过桩端传给坚硬土层，而摩擦桩是通过桩侧表面与周围土壤的摩擦力传给地基。目前采用最多的是钢筋混凝土桩，包括预制桩和灌注桩两大类。,（5）桩基础,端承桩与摩擦桩区别： 一、定义的区别：端承型桩，是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力分担较多的桩，其桩端一般进入中密以上的砂类、碎石类土层，或位于中等风化、微风化及新鲜基岩顶面。这类桩的侧摩阻力虽属次要，但不可忽略。端承桩为端承型桩的一种，它是指桩身穿越软弱土层、桩端设置在密实砂类、碎石类土层中或位于中等风化、微风化及未风化硬质岩石顶面，桩顶竖向荷载绝大部分由桩端阻力承受，而桩侧阻力很小可以忽略不计的桩。,（5）桩基础,二、施工中的区别：桩是靠摩阻力和端阻力来承担桩顶荷载的，摩阻力就是桩在承受桩顶荷载后，桩身产生弹性压缩向下位移，这时在桩身和桩周的岩土之间所产生的摩檫阻力；端阻力就是桩端(桩底)放在强度比较高的岩土层(也叫地基持力层)上，当桩顶荷载传到桩端以后，由桩端下的岩土层来承担荷载。,（5）桩基础,由此可见，摩擦桩和端承桩施工中区别：施工端承桩时,不能扰动和破坏桩端土的结构和强度,努力保护桩端土的强度,不要让桩端土被水侵蚀,桩端的虚土和浮渣一定要清理干净,否则桩会产生沉降。桩端要做得平整或做成台阶状,不能有斜坡，桩端岩石里如果有松动的石块要去掉。施工摩擦桩时,要保护摩阻力和努力提高摩阻力，把桩周的土壁做得粗糙些，不要扰动和破坏桩周土的结构和强度，不要让桩周土被水侵蚀等等。,（5）桩基础,清孔后的区别：在桩基成孔后，将钢筋笼下好，导管安装好，开始进行清孔，清孔后端承桩和摩擦桩最大的区别就是沉渣厚度，端承桩为：5cm；摩擦桩为：20cm；端承桩沉渣厚度若过大，则会产生沉降，所以沉渣厚度一定要进行控制，要控制在5cm以内；而摩擦桩组要靠侧阻力承受荷载，沉渣厚度一般控制在20cm以内。,（5）桩基础,当房屋相邻部分的高度荷载和结构形式差别很大，而地基又较弱时，房屋有可能产生不均匀沉降，致使薄弱部分开裂，因此应按要求设置基础沉降缝。 条形基础的沉降缝通常采用双墙式和悬挑式沉降缝。 沉降缝与伸缩缝的不同之处是除屋顶、墙身、楼板都断开外，基础也必须断开。 使相邻部分可自由沉降，沉降缝宽度要根据房屋的层数决定，五层以上时不能少于120mm 。,2.3.3基础沉降缝构造,2.4.1、地下室的分类 地下室是建筑物首层以下的房间。地下室可用作设备间、储藏间、旅馆、餐厅、商场、车库以及战备人防工程。高层常利用深基础(如箱形基础)建造一层或多层地下室。 （1）、按使用功能分：普通地下室和防空地下室。 （2）、按顶板标高分：半地下室(埋深为1312倍的地下室净高)和全地下室(埋深为地下室净高的12以上)。,2.4、地下室,（3）、按结构材料分：砖混结构地下室和钢筋混凝土结构地下室。 地下室的基础一般是c35混凝土另带抗渗（p8） 抗渗等级，是指材料抵抗压力水渗透的等级。混凝土的抗渗性用抗渗等级（P）或渗透系数来表示。GB 50164混凝土质量控制标准根据混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力，混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级。 抗渗等级P8，其 最大水灰比 为： 0.55,地下室示意,（1）、墙体-同时承受垂直和水平荷载， 墙体厚度应满足结构和抗渗要求， 最小厚度要求（2）、顶板-地下室顶板应考虑防水、结构 强度、保温等功能上的需要（3）、底板-地下室底板应考虑地下水渗透问题，结构上除了考虑上部荷载外还涉及到地下水的浮力,2.4.2、地下室构造组成,（4）、门窗-主要解决地下室的采光、通风问题，防空地下室还应考虑防空的等级和条件（5）、楼梯-一般与上部构造楼梯直接连接，防空地下室有单独的设计要求（6）、采光井-地下室在室外地平一下，考虑采光问题一般设置有采光井，设计中要考虑采光井的高度、宽度、防护等,2.4.2、地下室构造组成,地下室防潮构造 当设计最高地下水位低于地下室底板时，地下水不能直接侵入地下室内，墙和地坪仅受到土层中地潮的影响(所谓地潮是指土层中的毛细管水和地面雨水下渗而造成的无压水)，这时地下室需做防潮处理，构造要求如下： (1)采用砖墙体时必须用水泥砂浆砌筑，灰缝必须饱满；,2.4.3、地下室的防潮、防水构造,(2)在外墙外侧设垂直防潮层，防潮层做法一般为：1：2水泥砂浆找平、刷冷底子油一道、热沥青两道；防潮层做至室外散水处，然后在防潮层外侧回填低渗透性土壤如粘土、灰土等，并逐层夯实，底宽500mm左右。 (3)所有墙体必须设两道水平防潮层，一道设在地下室底层地坪以下附近，一般设置在地面结构厚度之间对应的位置，见图。另一道设在室外地面散水以上150-200mm、一层楼板支承的位置。,2.4.3、地下室的防潮、防水构造,2.4.4地下室防水构造 当设计最高地下水位高于地下室地坪时，地下室的外墙和地坪受到地下水(有压水)压力影响(压力的大小以水头为标准)。所谓水头是指最高地下水位至地下室地面的垂直高度，以米计；这时，必须对地下室外墙和地坪作防水处理。防水方式有以下几种方法： (1)隔水法（材料防水） 材料防水是在外墙和底板表面敷设,防水材料，如卷材、涂膜、防水砂浆等，以阻上地下水的渗入。卷材防水是常用的一种防水材料，按防水层铺贴位置不同，分为外防水和内防水。,外防水：卷材防水层铺贴在围护结构外侧(即迎水面)，这种方法防水效果好，但维修困难。,内防水：卷材防水层铺贴于围护结构内侧(即背水面)，这种方法防水效果欠佳，但施工简单，便于维修，常用于修缮工程。,(2)隔水法（防水混凝土自防水） 防水混凝土自防水是靠结构材料自身的憎水性和密实性来达到防水目的：防水混凝土既是承重、围护结构，又是可靠的防水层、防水混凝土又分为集料级配混凝土和掺外加剂混凝土两类。,防水混凝土外墙的厚度应为200mm以上，地坪底板厚度应150mm以上，否则会影响其抗渗性能；在混凝土外墙的外侧还应抹水泥砂浆、再涂刷冷底子油和热沥青防护层，见图。,此外，涂膜防水也是常用的一种材料防水方式，将液态防水涂料在适宜的温度下涂刷于围护结构外侧或内侧，涂料固化后，形成一层无缝薄膜，能防止地下水的侵入。这种防水方式施工方法简单，对环境污染较小，对基层伸缩、微形裂纹有一定的适应性，所以多用于各种复杂的结构形体。,(3)降排水法 降排水法是采用人工降、排水的办法，消除地下水对地下室的侵蚀，多用于工业建筑。降、排水法分为外排法和内排法两种。,(4)综合防水法 用于防水要求较高的地下室防水，即同时采用隔水法和降水法防水。,