房屋建筑学：按材料和受力特点分类

1.无筋扩展基础

无筋扩展基础又称为刚性基础，是指用砖、灰土、混凝土、三合土、毛石等受压强度大、受拉强度小的刚性材料建成的基础。由于刚性材料的特点，这种基础只适合于受压而不适合于受弯、受拉和受剪，因此基础剖面尺寸必须满足刚性条件的要求。由于地基承载力的限制，上部结构通过基础将其荷载传给地基时，为使其单位面积所传递的力与地基承载力设计值相适应，以台阶的形式逐渐扩大其传力面积，这种逐渐扩大的台阶称为大放脚。根据试验得知，刚性材料建成的基础在传力时只能在材料允许的范围内控制，这个控制范围的夹角称为刚性角，以α表示，即控制基础挑出长度b与H之比（通常称宽高比），如图6-4所示。在刚性角控制范围内，基础底面不会产生拉应力，基础不会破坏。如果基础底面宽度超过刚性角控制范围，B₀增大为B，这时，从基础受力方面分析，挑出的基础相当于一个悬臂梁，基础底面将受拉。当拉应力超过材料的抗拉强度时，基础底面将因受拉而开裂，并由于裂缝扩展使基础破坏。因此，刚性基础宽度的增大要受到刚性角的控制。不同材料的刚性角是不同的，见表6-1。例如，砖基础的宽高比为1∶1.50，刚性角通常为26°～33°；混凝土基础的宽高比为1∶1，刚性角则小于45°。

图6-4 无筋扩展基础的受力、传力特点

a）基础在刚性角范围内 b）部分基础在刚性角范围外

表6-1 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值

无筋扩展基础常用于建筑物荷载较小、地基承载力较好、压缩性较小的地基上。

（1）砖基础 砌筑砖基础的普通砖，其强度等级要求在MU10以上，砂浆强度等级一般不低于M5。砖基础采用逐级放大的台阶式，为了满足刚性角的限制，其台阶的宽高比应小于1∶1.50，一般采用每2皮砖挑出1/4砖或每2皮砖挑出1/4砖与每1皮砖挑出1/4砖相间的砌筑方法，如图6-5所示。

图6-5 砖基础构造

a）每2皮砖与1皮砖间隔挑出1/4砖 b）每2皮砖挑出1/4砖

（2）毛石基础 毛石基础是由石材和强度等级不小于M5的砂浆砌筑而成的。毛石是指未经雕凿成型的石块，形状不规则。由于石材抗压强度高，抗冻、抗水、抗腐蚀性能均较好，所以毛石基础可用于地下水位较高，冻结深度较大的底层或多层民用建筑，但其整体性欠佳，有震动的房屋很少采用。毛石基础的剖面形式多为阶梯形，如图6-6所示。

图6-6 毛石基础构造

（3）灰土与三合土基础（图6-7） 灰土基础是由粉状的石灰与松散的粉土加适量水拌和而成的基础，石灰与粉土的体积比为3∶7或4∶6，灰土每层均需铺220mm厚，夯实后的厚度为150mm。由于灰土的抗冻、耐水性差，灰土基础适用于地下水位较低的低层建筑。三合土基础是由石灰、砂、集料（碎石、碎砖或矿渣）按体积比1∶3∶6或1∶2∶4加水拌和而成的基础。其总厚度H＞300mm，宽度B＞600mm。三合土基础广泛应用于南方地区，适用于四层以下的建筑。与灰土基础一样，三合土基础应埋在地下水位以上，顶面应在冰冻线以下（图6-7）。(www.xing528.com)

图6-7 灰土基础与三合土基础

a）灰土基础 b）三合土基础

（4）混凝土基础 混凝土基础具有坚固、耐久、耐腐蚀、耐水等特点，与前几种基础相比刚性角较大，可用于地下水位较高和有冰冻的地方。由于混凝土可塑性强，基础断面形式可做成矩形、阶梯形和锥形。为方便施工，当基础宽度小于350mm时，多做成矩形；大于350mm时，多做成阶梯形；大于200mm时，还可做成锥形。锥形断面能节约混凝土，从而减轻基础自重。混凝土基础如图6-8所示。

（5）毛石混凝土基础 为节约水泥用量，对于体积较大的混凝土基础，可以在浇筑混凝土时加入20%～30%的粒径不超过300mm的毛石，这种基础称为毛石混凝土基础。当基础埋置深度较大时，也可将毛石混凝土做成阶梯形，每阶宽度不应小于400mm。

图6-8 混凝土基础

a）锥形 b）阶梯形

2.扩展基础

扩展基础又称为柔性基础，一般是指钢筋混凝土基础，如图6-9所示。在混凝土基础的底部配以钢筋，利用钢筋来承受拉应力，使基础底部能够承受较大的弯矩，这样，基础宽度的加大不受刚性角的限制，故称钢筋混凝土基础为扩展基础。

图6-9 素混凝土与钢筋混凝土基础

a）素混凝土基础 b）钢筋混凝土基础

为使基础底面均匀传递对地基的压力，常在基础底面用C15的混凝土做垫层，厚度宜为70～100mm。有垫层时，钢筋距基础底面的保护层厚度不应小于40mm；不设垫层时，钢筋距基础底面不应小于70mm，以保护钢筋免遭锈蚀。