建筑結(jié)構(gòu)與受力分析 之 基礎(chǔ)

1、 建筑基礎(chǔ)建筑基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)系指由磚、毛石、混凝土或毛系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的石混凝土、灰土和三合土等材料組成的墻下條形墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。這些材料都是脆性材料，有較好的這些材料都是脆性材料，有較好的抗壓抗壓性能，性能，但但抗拉、抗剪抗拉、抗剪強(qiáng)度往往很低。強(qiáng)度往往很低。淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)為保證基礎(chǔ)的安全，必須限制基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)為保證基礎(chǔ)的安全，必須限制基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，通過基礎(chǔ)構(gòu)造的限制來實(shí)現(xiàn)這一基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，通過基礎(chǔ)構(gòu)

2、造的限制來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，即基礎(chǔ)的外伸寬度與基礎(chǔ)高度的比值應(yīng)小目標(biāo)，即基礎(chǔ)的外伸寬度與基礎(chǔ)高度的比值應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的臺(tái)階寬高比的允許值。于規(guī)范規(guī)定的臺(tái)階寬高比的允許值。 由于此類基礎(chǔ)幾乎不可能發(fā)生撓曲變形，所以由于此類基礎(chǔ)幾乎不可能發(fā)生撓曲變形，所以常稱為常稱為剛性基礎(chǔ)或剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)或剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)可用于無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)可用于6層和層和6層以下層以下（三合土基礎(chǔ)不宜超過（三合土基礎(chǔ)不宜超過4層）的民用建層）的民用建筑和輕型廠房。筑和輕型廠房。 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ) （a）磚基礎(chǔ)；（b）毛石基礎(chǔ)；（c）灰土基礎(chǔ)；（d）毛石混凝土基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ) 擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)是指是指柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基

3、礎(chǔ)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和和墻下墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)抗彎和抗剪性能良。這種基礎(chǔ)抗彎和抗剪性能良好，特別適用于好，特別適用于“寬基淺埋寬基淺埋”或有地下水時(shí)?；蛴械叵滤畷r(shí)。由于擴(kuò)展基礎(chǔ)有較好的抗彎能力，通常被看作由于擴(kuò)展基礎(chǔ)有較好的抗彎能力，通常被看作柔性基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)能發(fā)揮鋼筋的抗彎性能及混凝柔性基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)能發(fā)揮鋼筋的抗彎性能及混凝土抗壓性能，適用范圍廣。土抗壓性能，適用范圍廣。 擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)應(yīng)滿足以下構(gòu)造要求：擴(kuò)展基礎(chǔ)應(yīng)滿足以下構(gòu)造要求：(1)錐形基礎(chǔ)的邊緣高度不宜小于錐形基礎(chǔ)的邊緣高度不宜小于200mm；階梯；階梯形基礎(chǔ)的每階高度宜為形基礎(chǔ)的每

4、階高度宜為300500mm。(2)墊層的厚度不宜小于墊層的厚度不宜小于70mm；墊層混凝土強(qiáng)度；墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為等級(jí)應(yīng)為C10。(3)擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm；間距不宜大于；間距不宜大于200mm，也不宜小于，也不宜小于100mm。(4)鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20。(5)當(dāng)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的邊長和墻下鋼當(dāng)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的寬度大于或等于筋混凝土條形基礎(chǔ)的寬度大于或等于2.5m時(shí)，底時(shí)，底板受力鋼筋的長度可取邊長或?qū)挾鹊陌迨芰︿摻畹拈L度可取邊長或?qū)挾鹊?.9

5、倍，并宜交倍，并宜交錯(cuò)布置。錯(cuò)布置。(6)鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)底板在鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)底板在T形及十字形交接形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個(gè)主要受力方向通長處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個(gè)主要受力方向通長布置，另一個(gè)方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受布置，另一個(gè)方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度的力方向底板寬度的14處。在拐角處底板橫向受力處。在拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個(gè)方向布置。鋼筋應(yīng)沿兩個(gè)方向布置。(7)鋼筋混凝土柱和剪力墻縱向受力鋼筋在基礎(chǔ)鋼筋混凝土柱和剪力墻縱向受力鋼筋在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固長度內(nèi)的錨固長度la應(yīng)根據(jù)鋼筋在基礎(chǔ)內(nèi)的最小保護(hù)層厚應(yīng)根據(jù)鋼筋在基礎(chǔ)內(nèi)的最小保護(hù)層厚度

6、按度按混凝土規(guī)范混凝土規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定。有關(guān)規(guī)定確定。 (8)現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)，其插筋數(shù)量、直徑以及鋼筋現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)，其插筋數(shù)量、直徑以及鋼筋種類應(yīng)與柱內(nèi)縱向受力鋼筋相同，插筋的錨固長度種類應(yīng)與柱內(nèi)縱向受力鋼筋相同，插筋的錨固長度應(yīng)滿足上述要求。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可將四應(yīng)滿足上述要求。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可將四角的插筋伸至底板鋼筋網(wǎng)上，其余插筋錨固在基礎(chǔ)角的插筋伸至底板鋼筋網(wǎng)上，其余插筋錨固在基礎(chǔ)頂面下頂面下la或或laE處。處。 擴(kuò)展基礎(chǔ) （a）鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)；（b）現(xiàn)澆獨(dú)立基礎(chǔ)；（c）預(yù)制杯形基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋布置示意圖現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ)中的插筋構(gòu)造示意圖當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基土的

7、承載力較低時(shí)，采用無筋當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基土的承載力較低時(shí)，采用無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)或擴(kuò)展基礎(chǔ)往往不能滿足地基強(qiáng)度和變形的要求。為擴(kuò)展基礎(chǔ)或擴(kuò)展基礎(chǔ)往往不能滿足地基強(qiáng)度和變形的要求。為增加基礎(chǔ)剛度增加基礎(chǔ)剛度,防止由于過大的不均勻沉降引起的上部結(jié)構(gòu)的防止由于過大的不均勻沉降引起的上部結(jié)構(gòu)的開裂和損壞，常采用柱下條形基礎(chǔ)。開裂和損壞，常采用柱下條形基礎(chǔ)。 根據(jù)剛度的需要，柱下條形基礎(chǔ)可沿縱向設(shè)置，也可沿縱根據(jù)剛度的需要，柱下條形基礎(chǔ)可沿縱向設(shè)置，也可沿縱橫向設(shè)置而形成雙向條形基礎(chǔ)，稱為交梁基礎(chǔ)。橫向設(shè)置而形成雙向條形基礎(chǔ)，稱為交梁基礎(chǔ)。如果柱網(wǎng)下的地基土較軟弱，土的壓縮性或柱荷載的分布如果柱網(wǎng)下的地

8、基土較軟弱，土的壓縮性或柱荷載的分布沿兩個(gè)柱列方向都很不均勻，則可采用交梁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式沿兩個(gè)柱列方向都很不均勻，則可采用交梁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式多用于框架結(jié)構(gòu)。多用于框架結(jié)構(gòu)。 柱下條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：柱下條形基礎(chǔ)梁的高度宜為柱距的柱下條形基礎(chǔ)梁的高度宜為柱距的1418。翼板厚度不應(yīng)小于。翼板厚度不應(yīng)小于200mm。當(dāng)翼板厚度。當(dāng)翼板厚度大于大于250mm時(shí)，宜采用變厚度翼板，其坡度宜小于時(shí)，宜采用變厚度翼板，其坡度宜小于或等于或等于1 3。柱下條形基礎(chǔ)的兩端宜向外伸出，其長度宜柱下條形基礎(chǔ)的兩端宜向外伸出，其長度宜為第一跨度的為第一跨度的0.25倍；既可增大基礎(chǔ)底面積，又

9、可使倍；既可增大基礎(chǔ)底面積，又可使基底反力分布比較均勻、基礎(chǔ)內(nèi)力分布比較合理。基底反力分布比較均勻、基礎(chǔ)內(nèi)力分布比較合理?，F(xiàn)澆柱與條形基礎(chǔ)梁的交接處，其平面尺寸現(xiàn)澆柱與條形基礎(chǔ)梁的交接處，其平面尺寸不應(yīng)小于規(guī)范的規(guī)定。不應(yīng)小于規(guī)范的規(guī)定。條形基礎(chǔ)梁頂部和底部的縱向受力鋼筋除滿條形基礎(chǔ)梁頂部和底部的縱向受力鋼筋除滿足計(jì)算要求外，頂部鋼筋按計(jì)算配筋全部貫通，底足計(jì)算要求外，頂部鋼筋按計(jì)算配筋全部貫通，底部通長鋼筋不應(yīng)少于底部受力鋼筋截面總面積的部通長鋼筋不應(yīng)少于底部受力鋼筋截面總面積的13。柱下條形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于柱下條形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20基礎(chǔ)墊層和鋼筋保護(hù)層厚度、底板

10、鋼筋的部基礎(chǔ)墊層和鋼筋保護(hù)層厚度、底板鋼筋的部分構(gòu)造要求可參考擴(kuò)展基礎(chǔ)的規(guī)定。分構(gòu)造要求可參考擴(kuò)展基礎(chǔ)的規(guī)定。 柱下條形基礎(chǔ) （a）柱下單向條形基礎(chǔ)；（b）交梁基礎(chǔ)當(dāng)?shù)鼗貏e軟弱，上部荷載很大，用交梁基礎(chǔ)將導(dǎo)致基礎(chǔ)寬度較大而又相互接近時(shí)，或有地下室，可將基礎(chǔ)底板聯(lián)成一片而成為筏形基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)可分為墻下筏形基礎(chǔ)和柱下筏形基礎(chǔ)。柱下筏形基礎(chǔ)常有平板式和梁板式兩種。平板式筏形基礎(chǔ)是在地基上做一塊鋼筋混凝土底板，柱子通過柱腳支承在底板上；梁板式筏形基礎(chǔ)分為下梁板式和上梁板式，下梁板式基礎(chǔ)底板上面平整，可作建筑物底層地面。高層建筑筏形基礎(chǔ)高層建筑筏形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)，特別是梁板式筏形基礎(chǔ)整體剛度較大，能很

11、好地調(diào)整不均勻沉降，常用于高層建筑中。筏形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。采用筏形基礎(chǔ)的地下室應(yīng)沿四周布置鋼筋混凝土外墻，外墻厚度不應(yīng)小于250mm，內(nèi)墻厚度不應(yīng)小于200mm。筏形基礎(chǔ)的鋼筋間距不應(yīng)小于150mm，宜為200300mm，受力鋼筋直徑不宜小于12mm。 梁板式筏基的底板與基礎(chǔ)梁的配筋除滿足計(jì)算要求外，縱橫方向的底部鋼筋還應(yīng)有1213貫通全跨，其配筋率不應(yīng)小于0.15，頂部鋼筋按計(jì)算配筋全部連通。當(dāng)筏板的厚度大于2000mm時(shí)，宜在板厚中間部位設(shè)置直徑不小于12mm、間距不大于300mm的雙向鋼筋網(wǎng)。地下室底層柱、剪力墻與梁板式筏基的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：(1)柱、

12、墻的邊緣至基礎(chǔ)邊緣的距離不應(yīng)小于50mm(2)當(dāng)交叉基礎(chǔ)梁的寬度小于柱截面的邊長時(shí)，交叉基礎(chǔ)梁連接處應(yīng)設(shè)置八字角，柱角與八字角之間的凈距不宜小于50mm；(3)單向基礎(chǔ)梁與柱的連接，可按采用；(4)基礎(chǔ)梁與剪力墻的連接，可按采用。筏形基礎(chǔ) （a）墻下筏形基礎(chǔ)；(b)平板式柱下筏形基礎(chǔ)；(c)下梁板式柱下筏形基礎(chǔ)；(d)上梁板式柱下筏形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)是由底板、頂板、鋼筋混凝土縱橫隔墻構(gòu)成的整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。箱形基礎(chǔ)具有較大的基礎(chǔ)底面、較深的埋置深度和中空的結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)的部分荷載可用開挖卸去的土的重量得以補(bǔ)償。與一般的實(shí)體基礎(chǔ)比較，它能顯著地提高地基的穩(wěn)定性，降低基礎(chǔ)沉降量。高層建筑箱形

13、基礎(chǔ)高層建筑箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。箱形基礎(chǔ)外墻宜沿建筑物周邊布置，內(nèi)墻沿上部結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)或剪力墻位置縱橫均勻布置，墻體水平截面總面積不宜小于箱形基礎(chǔ)外墻外包尺寸的水平投影面積的1/10。 無人防設(shè)計(jì)要求的箱基，基礎(chǔ)底板不應(yīng)小于300mm，外墻厚度不應(yīng)小于250mm，內(nèi)墻厚度不應(yīng)小于200mm，頂板厚度不應(yīng)小于200mm。墻體的門洞宜設(shè)在柱間居中部位。箱形基礎(chǔ)的頂板和底板縱橫方向支座鋼筋尚應(yīng)有1/31/2的鋼筋連通，且連通鋼筋的配筋率分別不小于0.15%（縱向）、0.10%（橫向），跨中鋼筋按實(shí)際需要的配筋全部連通。 箱形基礎(chǔ)的頂板、底板及墻體均應(yīng)采用雙層雙向配筋。 上部

14、結(jié)構(gòu)底層柱縱向鋼筋伸入箱形基礎(chǔ)墻體的長度應(yīng)符合下列要求：(1)柱下三面或四面有箱形基礎(chǔ)的內(nèi)柱，除柱四角縱向鋼筋直通到基底外，其余鋼筋可伸入頂板底面以下40倍縱向鋼筋直徑處；(2)外柱、與剪力墻相連的柱及其他內(nèi)柱的縱向鋼筋應(yīng)直通到基底。箱形基礎(chǔ)當(dāng)?shù)鼗辽喜繛檐浫跬?，且荷載很大，采用淺基礎(chǔ)已不能滿足地基強(qiáng)度和變形的要求，可利用地基下部比較堅(jiān)硬的土層作為基礎(chǔ)的持力層設(shè)計(jì)成深基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是最常見的深基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)與民用建筑中。樁基礎(chǔ)是由樁和承臺(tái)兩部分組成。樁在平面上可以排成一排或幾排，所有樁的頂部由承臺(tái)聯(lián)成一個(gè)整體并傳遞荷載。樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)在承臺(tái)上再修筑上部結(jié)構(gòu)。樁基礎(chǔ)的作用是將承臺(tái)以上上部結(jié)

15、構(gòu)傳來的外力通過承臺(tái)，由樁傳到較深的地基持力層中，承臺(tái)將各樁聯(lián)成一個(gè)整體共同承受荷載，并將荷載較均勻地傳給各個(gè)基樁。由于樁基礎(chǔ)的樁尖通常都進(jìn)入到了比較堅(jiān)硬的土層或巖層，因此，樁基礎(chǔ)具有較高的承載力和穩(wěn)定性，具有良好的抗震性能，是減少建筑物沉降與不均勻沉降的良好措施。 （1） 按施工方式分類按施工方法的不同可分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類。（2）按樁身材料分類混凝土樁混凝土樁又可分為混凝土預(yù)制樁和混凝土灌注樁（簡稱灌注樁）兩類。 樁的分類樁的分類群樁基礎(chǔ)由基樁和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成。單樁基礎(chǔ)采用一根樁（通常為大直徑樁）以承受和傳遞上部結(jié)構(gòu)（通常為柱）荷載的獨(dú)立基礎(chǔ)。 群樁基礎(chǔ)由2根以上基樁組成的樁

16、基礎(chǔ)。 基樁群樁基礎(chǔ)中的單樁。 鋼樁常見的是型鋼和鋼管兩類。鋼樁的優(yōu)點(diǎn)是抗壓抗彎強(qiáng)度高，施工方便；缺點(diǎn)是價(jià)格高，易腐蝕。組合樁即采用兩種材料組合而成的樁。例如，鋼管樁內(nèi)填充混凝土，或上部為鋼管樁、下部為混凝土樁。 （3）按樁的使用功能分類豎向抗壓樁主要承受豎直向下荷載的樁。水平受荷樁主要承受水平荷載的樁。豎向抗拔樁主要承受拉拔荷載的樁。復(fù)合受荷樁承受豎向和水平荷載均較大的樁。 （4） 按樁的承載性狀分類摩擦型樁摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受。端承摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受，部分樁頂荷載由樁端阻力承受。端承型樁端承樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由

17、樁端阻力承受。摩擦端承樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁端阻力承受，部分樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受。（5） 按成樁方法分類根據(jù)成樁方法和成樁過程中的擠土效應(yīng)將樁分為以下幾種：擠土樁這類樁在設(shè)置過程中，樁周土被擠開，土體受到撓動(dòng)，使土的工程性質(zhì)與天然狀態(tài)相比發(fā)生較大變化。這類樁主要包括擠土預(yù)制樁（打入或靜壓）、擠土灌注樁（如振動(dòng)、錘擊沉管灌注樁，爆擴(kuò)灌注樁）。部分?jǐn)D土樁這類樁在設(shè)置過程中由于擠土作用輕微，故樁周土的工程性質(zhì)變化不大。主要有打入截面厚度不大的I字型和H型鋼樁、沖擊成孔灌注樁和開口鋼管樁、預(yù)鉆孔打入式灌注樁等。非擠土樁這類樁在設(shè)置過程中將相應(yīng)于樁身體積的土挖出。這類樁主要是各種形式

18、的鉆孔樁、挖孔樁等。（6）按承臺(tái)底面的相對(duì)位置分類樁基礎(chǔ)包括樁和將上部荷載傳給樁的樁頂承臺(tái)。高承臺(tái)樁基群樁承臺(tái)底面設(shè)在地面或局部沖刷線之上的樁基稱為高承臺(tái)樁基。這種樁基多用于橋梁、港口工程等。低承臺(tái)樁基承臺(tái)底面埋置于地面或局部沖刷線以下的樁基稱為低承臺(tái)樁基。這種樁基多用于房屋建筑工程。（7）按樁徑的大小分類小樁直徑小于或等于250mm。中等直徑樁直徑介于250mm至800mm。大直徑樁直徑大于或等于800mm。(1)摩擦型樁的中心距不宜小于樁身直徑的3倍；擴(kuò)底灌注樁的中心距不宜小于擴(kuò)底直徑的1.5倍，當(dāng)擴(kuò)底直徑大于2m時(shí)，樁端凈距不宜小于1m。在確定樁距時(shí)還應(yīng)考慮施工工藝中的擠土效應(yīng)對(duì)相鄰樁的影響。(2)擴(kuò)底灌注樁的擴(kuò)底直徑不宜大于樁身直徑的3倍。(3)預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；灌注樁不應(yīng)低于C20；預(yù)應(yīng)力樁不應(yīng)