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基础

基础

F=lxb>2.基础断面形式

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基础底面积大小和断面形式

基础底面积

基础底面积与建筑物总荷载、地基容许承载力的大小直接有关,在同样的地基容许承载力条件下,建筑物荷载愈大,要求基础底面积也愈大;相反,上部荷载相同,基础也要以不同大小的底面积去适应不同的地基容许承载力。

实际所示为一条形基础,取其长为lm的一段,基础宽为Bm,则其底面积为1x62m2,

若通过这一面积传下来的总荷载为N(包括上部结构荷载,基础自重和基础上回填土的重量,

单位:0,地基容许承载力为尺(t/m2),则其底面积F应满足下述关系式:

实际刚性基础受力分析

①基础的宽高比在刚性角范围内,受力良好。

②上部荷载加大,应按刚性角的比例,在增加基础宽度时,相应增加基础

高度。

③当基础宽度增大,高度不增加,刚性角过大,基础受拉开裂而破坏。

为了节省基础材料,一般总是把基础放大部分做成踏步形,其斜度必须受刚

性角的限制。对于混凝土基础,还可以做成锥形。

板式基础即钢筋混凝土基础。当建筑物荷载较大,或地基承载力较差时,要求基础底面较宽,使基础出挑部分很长,如仍采用刚性基础,往往须大大增加基础埋置深度,这样,在土方工程量和材料的使用上都不经济,有时由于持力层的良好土层厚度有限,下卧层有软弱土层,为了均匀扩散荷载也必须减小基础埋置深度,这样必须采用钢筋混凝土基础,利用钢筋承受巨大的弯矩,基础就可以不受刚性角的限制而做得很薄,故这种基础称板式基础(又称柔性基础)。为节约材料常将钢筋混凝土基础的两翼向外逐渐减薄,但最薄处不应少于200mm(实际)。(二)基础的埋置深度

由室外的设计地面到基础底面的距离,称基础的埋置深度。从基础的经济

在确定基础底面形状后,需要进一步选择基础的断面形式,它与基础所用材料的力学性能有关,一般分为刚性基础和板式基础两种。

刚性基础即由砖、石、混凝土等建筑材料构筑的基础。其抗压强度很好,但抗拉、抗弯、抗剪等强度较差。为满足地基抗压强度的要求,基础底宽B—般大于墙基的宽度(见实际),若基础B较宽,其出挑部分6较长,此时若髙度H不足,基础将因受弯曲或剪切而破坏。为此,基础必须有与B相应的足够的高度。因此,根据材料的抗拉、抗剪极限强度,必须对基础的高度H与出挑6之比,即高度比进行限制,并用髙宽比形成的夹角《来表示^称刚性角。基础在刚性角范围内不会因受拉或受剪而破坏。不同材料有不同的刚性角,如砖基础H/6=1.5~2.0,灰土基础为1.2~1.5,毛石基础为1.25~1.75,混凝土基础为1。

效果看,基础的埋置深度愈浅,工程造价愈低,但若埋得太浅,没有足够厚度的土

层包围基础,基础底面的土层在受到压力后,会把基础四周的土层挤出,基础本身将产生滑移而失去稳定,制冷机组同时,埋得过浅或把基础暴露在地面,容易受冻胀融缩或生物的影响而损坏。因此,基础的埋置要有一个适当的深度,既保证房屋坚固安全,又节省基础材料,且加快施工速度。

决定基础埋置深度的因素很多,主要有:

地质构造

房屋首先要建造在坚实可靠的地基上,不能设置在承载力低,压缩性高的软弱的土层上,因此,基础埋置深度与地基土质的好坏、土层的分布及厚度有密切的关系,应根据情况区别处理。

当地基由均勻的、压缩性较小、承载能力满足要求的良好土层构成时,在不需要考虑冻胀和邻近基础影响的条件下,可按构造要求取最小的基础埋置深度。基础埋置深度应不少于500mm[实际(1)];若地表是一层不厚的弱土(1~2m),承载力不够,但下面均为好土时,则应将基础埋在下面的好土上[实际

];但如弱土层较厚时,可根据建筑物的性质和荷载大小分别处理,对层数少、荷载小的附属建筑,可争取埋在表层的软弱土层内,确定适当的埋置深度,根据情况采取适当措施,如加强上部结构或进行换土、压实等地基加固处理[实际

];对荷载较大的机房和主库,则应尽可能把基础埋到下面的好土层上,若弱土层很厚(如>5m)则应采取换土、桩基等方法,加固弱土地基,将荷载传到好土层上[实际(4)]。

有的地方,地表面是一层好土,下面却是压缩性较大的软弱土,这时,若表层土有足够的厚度,基础应尽可能争取浅埋,使地基持力层落在好土层范围内,并注意下卧层软弱土压缩时对建筑物的影响[实际(5)];若弱土层下面又是好土层,对于层数多荷载大的冷库等建筑物,在上面持力层厚度不足以承载的情况下应做深基础。如用打桩法,将基础底面落到下面的好土上[实际(6)]。

地下水位

地下水位的变化会直接影响地基的承载力,造成基础下沉。有些地下水对基础有侵蚀作用,而且在水中进行基础施工也很麻烦,故一般基础应争取埋置在地下水位以上。若地下水位较髙,基础不能埋置在地下水位以上时,宜将基础底

实际钢筋混凝土基础及其与混凝土基础的比较

面埋置在最低地下水位以下,且不少于200mm的深度[见实际(1)]。

最低地下水位

‘冰冻线

⑴(2)

实际地下水位、冰冻线与基础埋深(1)地下水与基础埋深(2)冰冻线与基础埋深

相邻基础的深度

由于新建房屋在施工时以及新增加的对地基的压力因素,如果新建房屋和

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实际地质构造与基础埋置的关系好土弱土咬次彻换土

冰冻线

寒冷地区基础的埋置深度必须考虑土层冻胀的影响。因为土中含有水分,当土的温度降到0X:时就开始冻结,随着气温下降,土的冻结深度从地面起逐渐增加,若地下水位离冻结区较近,因土的毛细管作用会使土层冻胀现象越加强烈。基础底面若在冻结土层范围内,冬季土层冻胀会把房屋拱起,而春季土层解冻时基础又会下降,使房屋处于不稳定状态。由于土中冰融化情况并不均匀,使建筑物产生严重的变形和裂缝,影响安全使用,所以,在一般情况下应将基础埋置在土层最大冻结深度(即冰冻线)以下200mm处。我国南方地区一般不存在地基土冻胀影响基础的问题。

最高地丞位

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原建筑物距离很近时,新建房屋基础的埋置深度最好小于原有建筑物基础的埋

置深度,如果必须将新建房屋基础埋到原有建筑物基础底面以下,应保证AH//<0.5,以免影响原有建筑物的安全和正常使用(见实际)。
其它因素

如建筑物有地下室、地下管沟、设备基础等,则其基础应根据情况适

当埋得深些。

基础的形式

基础的形式与建筑物上部的结构形式、荷载的大小、地基的承载能力以及选用材料的性能等有关。主要分为下列三种:

条形基础

基础呈连续的带形,又称带形基础。承重砖墙下一般均做刚性条形基础或钢筋混凝土条形基础(见实际),沿墙长布置;当建筑物上部为框架结构,而荷载较大,地基又属软弱土时,为防止不均勻沉降,也常将柱下基础连接,成为钢筋混凝土条形基础。连成十字交叉式的条形基础,又称井格基础(见实际)。

单独基础

基础里独立的块状形式,常采用作为框架结构的柱下基础,俗称单独基础。常用的断面形式有踏步形、锥形、杯形(见实际)。当承重墙结构的地基上面土层较弱时,为了减少土方工程量,节约基础材料,可在墙下每隔3~4m处设一独立基础,上面设过梁以承托墙体,又称柱墩式或井柱式基础。

满堂基础

由成片的钢筋混凝土板支承着整个建筑,板直接由地基土层承担,或支承在

桩基上,俗称满堂基础。多用于荷载集中,地基承载力差的情况下,主要有筏式基础(见实际)和箱形基础等。

以上所讲都是实体的块式、厚板式或梁板式等平面结构。为了减轻结构自重、节约基础材料、减轻地基承载力,在工程上,已出现多种形式的壳体基础来代替各种实体基础。

实际筏式基础

几种常见基础

按基础选用的材料来分,主要有以下几种:

砖基础

由基础墙和大放脚组成。由于基础埋在土中经常受潮,故应采用不低于75号黏土砖和不低于400号的水泥砂浆来砌筑,砖基础常做成踏步形,为满足刚性角要求,其踏步常常形成二皮一收或二一间隔收,即每两皮砖的髙度,收进1/4砖的宽度;或二皮砖的髙度与一皮砖的高度相间隔各收一次,每次收1/4砖的宽度(见实际)。砖基础一般用于荷载不大,基础宽度较小及土质较好,地下水位较低的地基上,否则施工质量不易保证。

灰土基础和三土基础

在砖基础下设土垫层(灰土垫层按基础计算),称为灰土基础(见实际),灰土基础上扩大的砖砲墙基为大方脚。灰土基础是选用石灰与黏土(按体积比:

灰土基础

在产石地区采用毛石基础,可以就地取材,降低造价。应采用未风化的硬质

岩石。毛石基础常砌成踏步式,基础墙厚度及大方脚高度不宜小于40_,每步伸出宽度不宜大于200mm,砌筑时常用275~525号砂浆,要求沙浆饱满,石块相互搭接,没有通缝(见实际)。

混凝土基础

混凝土基础具有坚固、耐久、不怕水、刚性角大的特点,常用于地下水

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实际

毛石基础

}f-B=bcH-2(300)(1)

妆B=ba+2(240)寸(2)

实际砖基础

二皮一收

灰:土=3:7)加适量水,分层拌和夯实而成,一般每层虚铺250~280mm,穷实后厚度为150mm,称为一步;视荷载情况,也可做二步到三步。采用灰土基础可以节约基础用砖,但它只能用于地下水位以上及冰冻线以下的基础。

三合土基础是用1:2:4或1:3:6(体积比)的石灰、砂、碎砖加适量的水拌匀,铺在基槽内夯实而成,每层厚约120_。其要求、特点与灰土基础相似,南方地区常采用。

^—H——^

k以下的基础;缺点是耗用水泥量大,造价略高。它一般采用100号混凝土,现场浇灌捣固而成,其断面可视高度情况做成矩形、踏步形或锥形(见实际)。

为了节约水泥,可在混凝土中加A3S量的毛石,称为毛石混凝土。所用毛石标号应不低于混凝土标号,粒径应不大于基础宽度的1/3,石块总体积可达基础总体积的20%~30%。

钢筋混凝土基础当建筑物上部结构荷载很大,而地基承载力又较差时,采用钢筋混凝土基础,可以减小基础厚度和埋置深

实际混凝土基础

度,节约材料。钢筋混凝土基础板内钢筋直径不宜小于8_,间距不大于200mm。所用混凝土标号不低于150号,基础下常设厚100mm的75~100号混凝土垫层(见实际)。

桩基

当地基弱土层很深而建筑物又很高或荷载很大时,采用浅埋基础不能满足

地基承载力的要求,这时建筑物可采用桩基。若桩在穿过软弱土层后直接支承在坚硬的土层上,称为端承桩[实际(1)],若软弱土层很厚,桩基不是支承在好土层上,而是借土的挤实,利用土与桩的表面摩擦力来支承建筑荷载的,称为摩擦桩[实际(2)]。

桩基一般由桩身和钢筋混凝土承台板或承台梁构成,独立基础砌在承台板上,砖墙砌在承台梁上,使基础和桩紧密联结,共同作用。

常用的粧有混凝土桩和钢筋混凝土桩,按施工方法不同,钢筋混凝土桩有预制和灌柱之分。预制桩是借助打桩机打人土中,其混凝土标号不低于400号,断面有方形、圆形和管状。预制桩施工简便,容易保证质量,但造价高,施工时有较大振动,影响附近建筑物。

灌注粧一般是打桩机将带活瓣粧尖的钢管打人土中后,然后在钢管中注人混凝土,再将钢管拔出?,也可用钻机钻孔后灌注混凝土。灌注桩造价较低,但施



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实际端承桩与摩擦桩(1)端承桩(2)摩擦桩

工不好时容易发生颈缩而影响柱的质量。

工程上还常采用爆扩桩(见实际)。它是先用机械在土中钻出竖孔后,

实际钢筋混凝土预制桩、灌注桩和爆扩桩(1)预制桩(2)灌注桩(3)爆扩桩

再用炸药将桩头扩大成球状,然后放人钢筋骨架,灌注混凝土。这种桩,桩头为球状,扩大了土的支承面积,又挤实了土壤,桩柱短,较为经济,但不宜用在淤泥或砂土层内。

桩基的优点是大大减少了土方工程量,加快了工程进度,同时比较坚固可靠。

冷库的地基冻胀问题

冷库在选择库址时,往往重点考虑水陆交通运输的问题,因此冷库常建设在沿海城市或河岸、港口,这些地方一般土质较差,地下水位较高。这就给地基冻胀造成了条件。如果冷库的地基基础设计不周,地坪以下排水,隔处理不好,形成“冷桥”,就会产生地基和地坪冻胀鼓裂现象,这对冷库造成的破坏,较之其它冻融损害都要严重得多。

冷库地基与地坪的冻胀与库房面积、库房温度、隔热层的效果、“冷桥”的热量传递、室外气候条件、地质情况、冻结时间的长短以及使用管理情况等多种因素有关。两者的区别在于冻结深度,即0X:冻结线的深度不同。当冻结深度较浅时,只产生地坪冻胀,这时危害性还较小;若冻结深度较深,0X:等温线落到基础底面以下,则不仅地坪发生冻胀,地基也将发生冻臓起,这会使上部结构严重破坏,危害甚大。

为了防止地基和地坪冻胀,在进行冷库建设和结构设计时,应深人考虑选址一事,作出合理的设计方案,并进行妥善的构造处理。

食品冷库的墙体
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