建筑构造基础与地下室.ppt
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1、第十二章基础与地下室建筑识图与构造建筑识图与构造第三篇建筑构造鄂州大学建筑工程学院建筑工程技术教研室鄂州大学建筑工程学院建筑工程技术教研室鄂州大学建筑工程学院建筑工程技术教研室鄂州大学建筑工程学院建筑工程技术教研室霍霍霍霍瑛瑛瑛瑛本章学习目标地基与基础的基本概念,地基与基础的基本概念,基础的埋深及其影响因素,基础的埋深及其影响因素,基础的类型与构造,基础的类型与构造,地下室的防潮和防水构造等地下室的防潮和防水构造等本章学习重点基础的类型与地下室的防潮、防水构造基础的类型与地下室的防潮、防水构造本本 章章 内内 容容12.1 地基与基础概述地基与基础概述12.2 基础的类型和构造基础的类型和构造
2、12.3 地下室的类型与构造地下室的类型与构造 基础基础是建筑物上部承重结构向是建筑物上部承重结构向下的延伸和扩大,它承受建筑物的下的延伸和扩大,它承受建筑物的全部荷载,并把这些荷载连同本身全部荷载,并把这些荷载连同本身的重力一起传到地基上。的重力一起传到地基上。地基地基不是建筑物的组成部分,不是建筑物的组成部分,它只是承受由基础传来荷载的土层。它只是承受由基础传来荷载的土层。其中,具有一定的地耐力,直接承其中,具有一定的地耐力,直接承受建筑荷载,并需进行力学计算的受建筑荷载,并需进行力学计算的土层称为持力层,持力层以下的土土层称为持力层,持力层以下的土层称为层称为下卧层下卧层(图(图12.1
3、示示)。)。12.1 地基与基础概述地基与基础概述12.1.1 地基与基础地基与基础图12.1 基础与地基基础的作用及构造要求基础的作用及构造要求作用作用基础是建筑物最下部分的承重构件,它承基础是建筑物最下部分的承重构件,它承受着建筑物的全部荷载,并把这些荷载传承给地基。受着建筑物的全部荷载,并把这些荷载传承给地基。构造要求构造要求具有足够的承载能力、刚度、耐水、具有足够的承载能力、刚度、耐水、耐腐蚀、耐冰冻,防止不均匀沉降和延长使用寿命。耐腐蚀、耐冰冻,防止不均匀沉降和延长使用寿命。图片示例图片示例加拿大特朗斯谷仓加拿大特朗斯谷仓 该谷仓平面呈矩形,南北向长59.44m,东西向宽23.47m
4、,高31.00m,容积36368立方米,容仓为圆筒仓,每排13个圆仓,5排共计65个圆筒仓。谷仓基础为钢筋混凝土筏板基础,厚度61cm,埋深3.66m。谷仓于1911年动工,1913年完工,空仓自重20000T,相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。1913年9月装谷物,10月17日当谷仓已装了31822谷物时,发现1小时内竖向沉降达30.5cm,结构物向西倾斜,并在24小时内谷仓倾斜,倾斜度离垂线达2653,谷仓西端下沉7.32m,东端上抬1.52m,上部钢筋混凝土筒仓坚如磐石。谷仓地基土事先未进行调查研究,据邻近结构物基槽开挖试验结果,计算地基承载力为352kPa,应用到此谷仓。1952
5、年经勘察试验与计算,谷仓地基实际承载力为(193.8-276.6)kPa,远小于谷仓破坏时发生的压力329.4kPa,因此,谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩,使用388个50t千斤顶以及支撑系统,才把仓体逐渐纠正过来,但其位置比原来降低了米。地地基基重重要要性性实实例例意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔 这是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。该塔自1173年9月8日动工,至1178年在建至第4层中部,高度约29m时,因塔明显倾斜而停工。94年后,于1272年复工,经6年时间,建完第7层,高48m,再次停工中断82年。于1360年再复工,至1370年竣工,全
6、塔共8层,高度为55m。塔身呈圆筒形,16层由优质大理石砌成,顶部78层采用砖和轻石料。塔身每层都有精美的圆柱与花纹图案,是一座宏伟而精致的艺术品。1590年伽利略在此塔做落体实验,创建了物理学上著名的落体定律。斜塔成为世界上最珍贵的历史文物,吸引无数世界各地游客。全塔总重约145MN,基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为粉砂,下面为粉土和粘土层。目前塔向南倾斜,南北两端沉降差1.80m,塔顶离中心线已达5.27m,倾斜5.5,成为危险建筑。1990年1月4日被封闭。除加固塔身外,用压重法和取土法进行地基处理。目前已向游人开放。地地基基重重要要性性实实例例 地基按土层性质不同,分为地基按
7、土层性质不同,分为天然地基天然地基和和人工地人工地基基两大类。两大类。凡天然土层具有足够的承载力,不需经人工加凡天然土层具有足够的承载力,不需经人工加固或改良便可作为建筑物地基的称为固或改良便可作为建筑物地基的称为天然地基天然地基;当建筑物上部的荷载较大或地基的承载力较弱,当建筑物上部的荷载较大或地基的承载力较弱,须预先对土壤进行人工加固或改良后才能作为建筑须预先对土壤进行人工加固或改良后才能作为建筑物地基的称为物地基的称为人工地基人工地基。人工加固地基通常采用人工加固地基通常采用压实法、换土法、打桩压实法、换土法、打桩法和化学加固法法和化学加固法等。等。由室外设计地面到基础底面的距离,称为基
8、础由室外设计地面到基础底面的距离,称为基础的埋置深度,简称的埋置深度,简称基础的埋深基础的埋深(图图12.2)。)。一般情况下埋深大于等于一般情况下埋深大于等于5m,且采用了特殊的,且采用了特殊的结构形式和施工方法的为结构形式和施工方法的为深基础深基础;埋深小于;埋深小于5m的为的为浅基础浅基础。12.1.2 基础的埋置深度及其影响因素基础的埋置深度及其影响因素12.1.2.1 基础的埋置深度基础的埋置深度图12.2 基础的埋深(1)土层构造情况土层构造情况 地下土一般是分层的,各层的承载能力不同,地下土一般是分层的,各层的承载能力不同,基础应埋在坚实的土层上,而不要设置在耕植土、基础应埋在坚
9、实的土层上,而不要设置在耕植土、淤泥土、杂填土等弱土层上。淤泥土、杂填土等弱土层上。(2)地下水位的影响地下水位的影响 当地下水位较高,基础不能埋置在地下水位以当地下水位较高,基础不能埋置在地下水位以上时,宜将基础埋置在全年最低地下水位以下,且上时,宜将基础埋置在全年最低地下水位以下,且不少于不少于200mm(图图12.3)。)。12.1.2.2 影响基础埋深的因素影响基础埋深的因素(3)冰冻深度的影响冰冻深度的影响 冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线,冰冻冻结土与非冻结土的分界线称为冰冻线,冰冻线的深度为冻结深度。各地气候不同,低温持续时线的深度为冻结深度。各地气候不同,低温持续时间不同,冰
10、冻深度也不相同。间不同,冰冻深度也不相同。地基土冻结后对建筑物会产生不良影响,冻胀地基土冻结后对建筑物会产生不良影响,冻胀力将基础向上拱起,解冻后,基础又下沉,天长日力将基础向上拱起,解冻后,基础又下沉,天长日久,会使建筑物产生变形甚至破坏。因此,一般要久,会使建筑物产生变形甚至破坏。因此,一般要求基础埋置在冰冻线以下求基础埋置在冰冻线以下200mm(图图12.4)。)。(4)相邻建筑物基础的影响相邻建筑物基础的影响 同时新建建筑物的相邻基础宜埋置在同一深度同时新建建筑物的相邻基础宜埋置在同一深度上,并设置沉降缝。上,并设置沉降缝。当不能满足上述要求时,应采取临时加固支撑、当不能满足上述要求时
11、,应采取临时加固支撑、打板桩、地下连续墙或加固原有建筑物地基等措施,打板桩、地下连续墙或加固原有建筑物地基等措施,以保证原有建筑物的安全和正常使用。以保证原有建筑物的安全和正常使用。(5)其他因素的影响其他因素的影响 基础的埋置深度除考虑土层构造、地下水位、基础的埋置深度除考虑土层构造、地下水位、冰冻深度、相邻建筑物基础的影响外,还要考虑拟冰冻深度、相邻建筑物基础的影响外,还要考虑拟建建筑是否有地下室、设备基础等因素的影响。建建筑是否有地下室、设备基础等因素的影响。图12.3 基础埋深和地下水位的关系 图12.4 基础埋深和冰冻线的关系 12.2 基础的类型和构造基础的类型和构造 按按材料材料
12、分为分为砖基础、毛石基础、混凝土基础、毛砖基础、毛石基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、灰土基础和钢筋混凝土基础石混凝土基础、灰土基础和钢筋混凝土基础等;等;按按构造形式构造形式分为分为条形基础、独立基础、井格基础、条形基础、独立基础、井格基础、筏片基础、箱形基础和桩基础筏片基础、箱形基础和桩基础等。等。由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料制成的墙下条形基础或柱下独立基础又称土等材料制成的墙下条形基础或柱下独立基础又称为为无筋扩展基础无筋扩展基础,适用于低层和多层民用建筑。,适用于低层和多层民用建筑。由钢筋混凝土制成的柱下独立基础和墙下条形
13、基由钢筋混凝土制成的柱下独立基础和墙下条形基础称为础称为扩展基础扩展基础,多用于地基承载力差、荷载较大、,多用于地基承载力差、荷载较大、地下水位较高等条件下的大中型建筑。地下水位较高等条件下的大中型建筑。基础沿墙体连续设置成长条状称为基础沿墙体连续设置成长条状称为条形基础条形基础,也称为也称为带形基础带形基础,是砌体结构建筑基础的基本形式。,是砌体结构建筑基础的基本形式。条形基础可用砖、毛石、混凝土、毛石混凝土等材条形基础可用砖、毛石、混凝土、毛石混凝土等材料制作,也可用钢筋混凝土制作。料制作,也可用钢筋混凝土制作。(1)砖条形基础砖条形基础 砖条形基础一般由砖条形基础一般由垫层、大放脚和基础
14、墙垫层、大放脚和基础墙三部三部分组成。分组成。大放脚的做法有大放脚的做法有间隔式间隔式和和等高式等高式两种(两种(图图12.5)12.2.1 条形基础条形基础(2)毛石基础毛石基础 毛石基础毛石基础是用毛石和水泥砂浆砌筑而成,其剖面是用毛石和水泥砂浆砌筑而成,其剖面形状多为阶梯形。形状多为阶梯形。为保证砌筑质量并便于施工,基础顶面要比基础为保证砌筑质量并便于施工,基础顶面要比基础墙宽出墙宽出100mm以上,基础墙的宽度和每个台阶的高以上,基础墙的宽度和每个台阶的高度不宜小于度不宜小于400mm,每个台阶伸出的宽度不宜大于,每个台阶伸出的宽度不宜大于200mm(图图12.6)。)。(3)混凝土基
15、础混凝土基础 混凝土基础是用不低于混凝土基础是用不低于C15的混凝土浇捣而成,的混凝土浇捣而成,其剖面形式和尺寸除满足刚性角(其剖面形式和尺寸除满足刚性角(45)外,不受材)外,不受材料规格限制,其基本形式有料规格限制,其基本形式有阶梯形阶梯形和和锥形锥形(图图12.7)。)。混凝土基础具有坚固、耐久、耐水、刚性角大混凝土基础具有坚固、耐久、耐水、刚性角大等特点,多用于地下水位较高或有冰冻作用的建筑。等特点,多用于地下水位较高或有冰冻作用的建筑。(4)钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础 钢筋混凝土基础因配有钢筋,可以做得宽而薄,钢筋混凝土基础因配有钢筋,可以做得宽而薄,其剖面形式多为扁锥形(其剖面形
16、式多为扁锥形(图图12.8)。)。当房屋为骨架承重或内骨架承重,且地基条件当房屋为骨架承重或内骨架承重,且地基条件较差时,为提高建筑物的整体性,避免各承重柱产较差时,为提高建筑物的整体性,避免各承重柱产生不均匀沉降,常将柱下基础沿纵横方向连接起来,生不均匀沉降,常将柱下基础沿纵横方向连接起来,形成柱下条形基础(形成柱下条形基础(图图12.9)或十字交叉的井格基础)或十字交叉的井格基础(图图12.10)。)。图12.5 砖基础(a)间隔式;(b)等高式 图12.6 毛石基础 图12.7 混凝土基础 图12.8 钢筋混凝土基础图12.9 柱下条形基础 图12.10 井格基础 当建筑物上部结构为框架
17、、排架时,基础常采当建筑物上部结构为框架、排架时,基础常采用独立基础。用独立基础。独立基础是柱下基础的基本形式。当柱为预制独立基础是柱下基础的基本形式。当柱为预制构件时,基础浇筑成杯形,然后将柱子插入,并用构件时,基础浇筑成杯形,然后将柱子插入,并用细石混凝土嵌固,称为细石混凝土嵌固,称为杯形基础杯形基础。独立基础常用的断面形式有独立基础常用的断面形式有阶梯形、锥形、杯阶梯形、锥形、杯形形等,等,如图如图12.11所示所示。12.2.2 独立基础独立基础图12.11 独立基础(1)筏片基础筏片基础 当建筑物上部荷载较大,或地基土质很差,承载能当建筑物上部荷载较大,或地基土质很差,承载能力小,采
18、用独立基础或井格基础不能满足要求时,可采力小,采用独立基础或井格基础不能满足要求时,可采用筏片基础。筏片基础在构造上像倒置的钢筋混凝土楼用筏片基础。筏片基础在构造上像倒置的钢筋混凝土楼盖,分为盖,分为板式板式和和梁板式梁板式两种,如图两种,如图12.12(a)、()、(b)所)所示。示。(2)箱形基础箱形基础 箱形基础箱形基础是一种刚度很大的整体基础,它是由是一种刚度很大的整体基础,它是由钢筋钢筋混凝土顶板、底板和纵、横墙混凝土顶板、底板和纵、横墙组成的,如图组成的,如图12.12(c)所)所示。示。12.2.3 整片基础整片基础图12.12 整片基础(a)板式;(b)梁板式;(c)箱形 桩基
19、础桩基础由承台和桩柱组成(由承台和桩柱组成(图图12.13)。)。承台承台是在桩顶现浇的钢筋混凝土梁或板,如上是在桩顶现浇的钢筋混凝土梁或板,如上部结构是砖墙时为承台梁,上部结构是钢筋混凝土部结构是砖墙时为承台梁,上部结构是钢筋混凝土柱时为承台板,承台的厚度一般不小于柱时为承台板,承台的厚度一般不小于300mm,由,由结构计算确定,桩顶嵌入承台不小于结构计算确定,桩顶嵌入承台不小于50mm。桩柱桩柱有有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩木桩、钢桩、钢筋混凝土桩等,我国采等,我国采用最多的为钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩按施工方用最多的为钢筋混凝土桩。钢筋混凝土桩按施工方法可分为法可分为预制桩、灌注桩和爆扩桩
20、预制桩、灌注桩和爆扩桩。11.2.4 桩基础桩基础 预制桩预制桩是预制好后用打桩机打入土中,断面一是预制好后用打桩机打入土中,断面一般为(般为(200350)mm(200350)mm,桩长不超,桩长不超过过12m。灌注桩灌注桩是直接在地面上钻孔或打孔,然后放入是直接在地面上钻孔或打孔,然后放入钢筋笼,浇筑混凝土。钢筋笼,浇筑混凝土。爆扩桩爆扩桩是用机械或人工钻孔后,用炸药爆炸扩是用机械或人工钻孔后,用炸药爆炸扩大孔底,再浇注混凝土而成。大孔底,再浇注混凝土而成。图12.13 桩基础(a)墙下桩基础;(b)柱下桩基础 二、刚性基础构造二、刚性基础构造(一)砖基础 用黏土砖砌筑的基础叫砖基础。用黏
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- 建筑构造 基础 地下室