基础的类型较多,划分方法也不尽相同。研究基础的类型是为了经济合理地选择基础的形式和材料,确定其构造。下面介绍比较常见的基础类型和构造。
1)按组成基础的材料和受力特点分类
(1)无筋扩展基础(也称为刚性基础)
无筋扩展基础是指用砖、石、混凝土、灰土、三合土等材料组成的,且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。这种基础的特点是抗压强度好而抗弯、抗剪等强度很低,常用于地基承载力较好、压缩性较小的中小型民用建筑。
当采用砖、石、混凝土、灰土等抗压强度好而抗弯、抗剪等强度很低的材料做基础时,基础底宽应根据材料的刚性角决定。刚性角是基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角。刚性角用基础放阶的级宽与级高的比值表示。不同材料和不同基底压力应选用不同的宽高比。
常见的无筋扩展基础有以下3种。
①砖基础:取材容易、价格较低、施工简便,是常用的类型之一,但强度、耐久性、抗冻性较差,多用于干燥而温暖地区的中小型建筑的基础。
在建筑物防潮层以下,砖的等级不得低于MU10,非承重空心砖、硅酸盐砖和硅酸盐砌块,不得用于做基础材料。由于刚性角限制,并考虑砌筑方便,常采用每隔二皮砖厚收进1/4砖的断面形式;在基础底宽较大时,也可采取二皮一级与一皮一级收进的断面形式,但其最底下一级必须用二皮砖厚。
砖基础的逐步放阶形式称为大放脚。在大放脚下需加设垫层。垫层厚度是根据上部结构荷载和地基承载力的大小及材料来确定的。如地基是老土时,一般在大放脚下铺30~50 mm厚水泥砂浆做起找平作用的垫层。若上部荷载较大或地基较弱,北方地区多用450 mm厚三七灰土(石灰∶黄土=3∶7)做传力垫层。在南方潮湿地区多采用1∶3∶6(石灰∶炉渣∶碎石或碎砖)的三合土做传力垫层,厚度不小于300 mm。
②石基础:有毛石基础和料石基础两种,剖面形式有矩形、阶梯形和梯形等多种。
毛石基础的毛石厚度和宽度不得小于150 mm,长度为宽度的1.5~2.5倍,强度等级不低于MU25。其做法有两种,一种是在基坑内先铺一层高约400 mm的毛石后,灌以M2.5砂浆,分层施工,称为毛石灌浆基础;另一种是边铺砂浆边砌毛石,称为浆砌毛石基础。两种做法均要求毛石按大小交错搭配,使灰缝错开。同时在砌毛石时,基础四周回填土应边砌边填分层夯实。毛石基础剖面形式一般为矩形,墙厚为240~370 mm时,一般做成基宽为500~600 mm、基高为900 mm的矩形剖面。若基高大于1 000 mm时,则基宽相应加宽,其比值应按石材刚性角放阶,一般不宜超过3阶。
料石基础是用经过加工具有一定规格的石材,用M2.5砂浆或M5砂浆砌筑而成的基础。料石砌筑要求上下面平整,石缝错开,灰浆饱满。它的基宽B除按计算要求外,还应符合料石规格尺寸。
石基础的耐久性、抗冻性很高,但毛石基础毛石间黏结依靠砂浆,结合力较差,因而砌体强度不高,而料石的基础强度就高得多。石基础不另做垫层。
③混凝土基础:混凝土基础是用水泥、砂、石子加水拌和浇筑而成,常用混凝土强度等级为C7.5~C15。它的剖面形式和相关尺寸,除满足刚性角外,还受材料规格限制,按结构计算确定,其基本形式有矩形、阶梯形、梯形等。
混凝土的强度、耐久性、防水性都较好,是理想的基础材料。混凝土基础体积过大时,可以在混凝土中填入适当数量的毛石,即毛石混凝土基础。毛石混凝土基础所填毛石是未经风化的石块,使用前应用水冲洗干净,石块尺寸一般不得大于基础宽度的1/3,同时石块任一边尺寸不得大于300 mm。填入石块的总体积不得大于基础总体积的30%。混凝土基础一般不设垫层。
(2)扩展基础
刚性基础因受刚性角的限制,当建筑物荷载较大或地基承载能力较差时,如按刚性角逐步放宽,则需要很大的埋置深度,这在土方工程量及材料使用上都很不经济。特别是遇到有软弱土层而基础不宜深埋时,应充分利用浅处持力层好的承载力埋设基础。这种情况下宜采用钢筋混凝土基础,以承受较大的弯矩,基础就可以不受刚性角的限制。用钢筋混凝土建造的基础,不仅能承受压应力,还能承受较大拉力,不受材料的刚性角限制,故也称为扩展基础或柔性基础。
钢筋混凝土基础剖面形式多为扁锥形,可尽量浅埋,这种基础相当于一个受均布荷载的悬臂梁,所以它的截面高度向外逐渐减少,但最薄处的厚度应大于或等于200 mm。受力钢筋的数量应通过计算确定,但钢筋直径不宜小于8 mm,混凝土强度等级不宜低于C15。为使基础底面均匀传递对地基的压力,保证基础底面平整,便于布置钢筋,防止钢筋锈蚀,钢筋混凝土基础通常需设垫层。垫层常用C7.5或C10混凝土做成,其厚度宜为70~100 mm。有垫层时,钢筋距基础底面的保护层厚度不宜小于35 mm;如若不设垫层时,钢筋距基础底面不宜小于70 mm,以保护钢筋避免钢筋锈蚀。
2)按照基础的构造形式分类(www.xing528.com)
应根据建筑物上部结构形式、荷载大小以及地基允许承载力情况确定基础形式。常见的有以下5种。
(1)独立基础
当建筑物上部结构为梁、柱构成的框架、排架及其他类似结构,或建筑物上部为墙承重结构,但基础要求埋深较大时,均可采用独立基础。独立基础是柱下基础的基本形式,墙下独立基础的优点是可减少土方工程量,节约材料。
当上部荷载较大或地基条件较差时,为提高建筑物的整体刚度,避免不均匀沉降,常将独立基础沿纵向和横向连接起来,形成十字交叉的井格基础。
(2)条形基础
当建筑物上部结构采用墙承重时,基础沿墙身设置呈长条形,这种基础称为条形基础或带形基础。条形基础一般由垫层、大放脚和基础墙3部分组成。条形基础具有较好的纵向整体性,可减缓局部不均匀下沉。一般中小型建筑常采用砖、混凝土、毛石或三合土等材料做的无筋扩展条形基础。
当建筑物为框架结构柱承重时,若柱间距较小或地基较弱,也可采用柱下条形基础,即将柱下的基础连接在一起,使建筑物具有良好的整体性。柱下条形基础还可以有效地防止不均匀沉降。
(3)筏板基础
当建筑物上部荷载很大或地基的承载力很小时,可采用筏板基础,又称板式基础或筏形基础。筏板基础用钢筋混凝土现浇而成,其形式有板式和梁板式两种(图7.3)。
图7.3 筏板基础
(4)箱形基础
当钢筋混凝土基础埋置深度较大,且设有地下室时,可将地下室的底板、顶板和墙浇筑成箱形整体作为房屋的基础,这种基础称为箱形基础。箱形基础具有较大的强度和刚度,常作为高层建筑的基础。
(5)桩基础
当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基稳定性不能满足建筑物的要求时,常采用桩基础。桩基础具有承载力高、沉降量小、节约基础材料、减少挖填土方工程量、改善施工条件和缩短工期等优点,因此桩基础的应用较为广泛。
桩基础的种类较多,按桩的传力及作用性质分为端承桩和摩擦桩;按材料分为混凝土桩、钢筋混凝土桩和钢桩等;按桩的制作方法分为预制桩和灌注桩。我国目前常用的桩基础有钢筋混凝土预制桩、振动灌注桩、钻孔灌注桩、爆扩灌注桩等。
钢筋混凝土预制桩是在预制厂或施工现场预制,由桩尖、桩身和桩帽3部分组成,断面多为方形,施工时用打桩机打入土层内,然后再在桩帽上浇筑钢筋混凝土承台,称为桩承台基础。
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