第3章 基础和地下室本章要点 本章主要介绍地基、基础的基本知识和地下室的构造。 应着重了解基础与地基的关系；地基的分类；基础的埋 置深度的影响因素；基础的类型以及地下室的防潮、防 水构造等。其中基础的类型与地下室的防潮、防水构造 是本章重点。 13.1 基础与地基n3.1.1 基础与地基的基本概念和作用n3.1.2 地基的分类n3.1.3 地基与基础的设计要求n3.1.4 基础的埋置深度n3.1.5 影响基础埋深的因素23.1.1 基础与地基的基本概 念和作用 n基础是建筑物的墙或柱等承重构件向地 面以下的延伸扩大部分。基础是建筑物 的重要组成部分，基础的作用是承受上 部结构的全部荷载，并通过自身的调整 把荷载传给地基。基础是建筑物的主要 承重构件，处在建筑物地面以下，属于 隐蔽工程。基础质量的好坏，关系着建 筑物的安全问题。建筑设计中合理地选 择基础极为重要。 3图 3-1 基础与地基 n在建筑工程中支承建筑物重 量的土层叫地基。地基则不 是建筑物的组成部分，它只 是承受建筑物荷载的土壤层 。其中，具有一定的地耐力 ，直接支承基础，持有一定 承载能力的土层称为持力层 ；持力层以下的土层称为下 卧层。地基土层在荷载作用 下产生变形，变形量随着土 层深度的增加而减少，到了 一定深度则可忽略不计（图3 -1）。 4n地基土具有压缩与沉降、抗剪与滑坡等 特性。作为地基的岩石和土体主要以其 强度（地基承载力）和抗变形能力保证 建筑物的正常使用和整体稳定性，并且 使地基在防止整体破坏方面有足够的安 全储备。为了保证建筑物的稳定和安全 ，必须满足建筑物基础底面的平均压力 不超过地基承载力的要求。5n地基上所承受的全部荷载是通过基础传递的，因此当 荷载一定时，可通过加大基础底面积来减少单位面积 上地基上所受到的压力。基础底面积A可通过下式来确 定：A（Fk+Gk）/fa式中：Fk相应于荷载效应标准组合时，作用于基础 上的轴向力值；Gk基础及其上方土的重力；fa修正后的地基承载力特征值。从上式可以看出，当地基承载力fa不变时，建筑总 荷载越大，基础底面积也要求越大。或当建筑物总荷 载不变时，地基承载力越小，基础底面积越大。 6312 地基的分类 n按土层性质不同，地基分为天然地基和人工地 基两大类。天然地基是指天然状态下土层具有 足够的承载能力，不须经人工改良或加固，可 直接在上面建造房屋的地基。天然地基包括岩 石、碎石、砂土、粘性土等。n当建筑物上部的荷载较大或地基土层的承载能 力较弱，缺乏足够的稳定性，必须预先对土壤 进行人工补强和加固才能在上面建造房屋的称 人工地基。人工加固地基通常采用预压法、换 土法、化学加固法和强夯法等。7n预压法是指在建筑基础施工前，对地基土预先进行加 载预压，使地基土被预先压实，从而提高地基土强度 和抵抗沉降的能力。n换填法是指用砂石、素土、灰土、工业废渣等强度较 高的材料置换地基浅层软弱土，并在回填土的同时， 采用机械逐层压实。n化学加固法是指在地基处理中，将化学溶液或胶结剂 灌入土中，使土胶结，以提高地基强度、减少沉降量 的方法。n强夯法是利用强大的夯击功，迫使深层土液化和动力 固结而密实。 强夯对地基土有加密作用、固结作用和 预加变形作用，从而提高地基承载力，降低压缩性。83.1.3 地基与基础的设计要 求 地基承受着建筑的全部荷载，基础是建筑 物的主要承重构件，两者的质量好坏，关系着 建筑物的安全问题。建筑设计中合理地选择地 基和基础极为重要。n1地基应具有足够的强度和刚度应尽量选择地基承载力较高而且土质均匀 的地段，如岩石、碎石等，避免因基础处理不 当造成建筑物的不均匀沉降，引起墙体开裂， 甚至影响建筑物的正常使用。9n2基础应具有足够的强度和耐久性基础是建筑物的重要承重构件，起着承受和传递 上部结构荷载的作用，是建筑物安全的重要保证。因 此基础必须有足够的强度，才能保证其将建筑物的荷 载可靠地传给地基。同时由于基础埋于地下，长期受 地下水或其他有害物质的侵蚀，并且建成后检查和维 修困难，所以在选择基础的材料与构造形式时，应考 虑其耐久性要求。n3经济要求基础工程约占建筑总造价的10 40，降低基 础工程的造价是减少建筑总投资的有效方法。这就要 求选择土质好的地段，以减少地基处理的费用。合理 选择基础的材料和构造形式，降低工程造价。103.1.4 基础的埋置深度n室外设计地面至基础 底面的垂直距离称为 基础的埋置深度，简 称基础的埋深（图3- 2）。埋深大于或等 于5m的称为深基础 ；埋深小于5m的称 为浅基础；当基础直 接做在地表面上，称 为不埋基础。图 3-2 基础的埋置深度11n在保证安全使用的前提下，基础尽量浅埋，可 降低工程造价。但当基础埋深过小时，有可能 在地基受到压力后，会把基础四周的土挤出， 使基础产生滑移而失稳，同时埋深过浅也容易 受到自然因素的侵蚀和影响，使基础破坏。因 此，一般情况下基础的埋深不要小于0.5m。n如浅层土质不良，需要加大基础埋深，采用特 殊施工手段和相应的基础形式，如桩基、沉箱 、地下连续墙的，这些基础称为深基础。 123.1.5 影响基础埋深的因素 基础埋深的大小关系到地基是否可靠、造 价的高低和施工的难易程度。影响基础埋深的 因素很多，主要有以下几点：n1. 建筑物使用要求、上部荷载的大小和性质一般高层建筑的基础埋置深度为地面以上 建筑物总高度的1/l0。当建筑物设置地下室、 设备基础或地下设施时，基础埋深应满足其使 用要求；高层建筑基础埋深随建筑高度增加适 当加大；荷载的大小和性质也影响基础埋深， 一般荷载较大时应加大埋深；受向上拔力的基 础应有较大埋深以满足抗拔要求。13n2. 工程地质条件多层建筑一般根据地下水位及冻土深度等来确定 埋深尺寸。基础底面应尽量选在常年未经扰动而且坚 实平坦的土层或岩石上，俗称老土层。因为在接近地 表的土层内，常带有大量植物根茎的腐殖质或垃圾等 ，故不宜选为地基。n3. 水文地质条件场地存在地下水时，应确定地下水的常年水位和 最高水位，以便选择基础的埋深。般宜将基础落在 地下常年水位和最高水位之上，这样即可以避免施工 时排水困难，还可防止或减轻地基土层的冻胀。14n4. 地基土冻胀深度细颗粒土具有冻胀现象，地面以下冻结土 与非冻结土的分界线称为冰冻线。土层的冻结 深度取决于当地的气候条件，气温越低，低温 持续时间越长冻结深度越大。土壤冻胀时产生 冻胀力将基础向上拱起，天气转暖，冻土解冻 ，冻胀力消失，基础又下沉，这种冻融循环容 易造成基础变形，严重时使基础开裂破坏。因 此，一般应根据当地的气候条件了解土层冻结 深度，将基础埋置在冻结深度以下。15n5. 相邻建筑物基础的影 响n新建建筑物基础埋深不 宜大于相邻原有建筑基 础埋深，但新建建筑基 础埋深大于原有建筑物 基础埋深时，两基础间 的净距一般为相邻基础 底面高差的12倍，如 图3-3所示。图 3-3 基础埋深用相邻基础的关系 1632 基础的类型及构造 n 基础的类型较多，划分方法也较多。按 基础材料及受力特点划分，可分为刚性 基础和柔性基础。刚性基础包括砖基础 、毛石基础、混凝土基础等，柔性基础 一般指钢筋混凝土基础。基础按构造型 式分为条形基础、单独基础、片筏基础 、井格式基础、箱形基础和桩基础等。17321 按材料及受力特 点分类n1. 刚性基础n刚性基础是指由砖、毛石、素混凝土、灰土等 刚性材料制作的基础。这类基础抗压强度高而 抗拉、抗剪强度低。为满足地基容许承载力的 要求，需要加大基底面积，基底宽B一般大于 上部墙宽，当基础B很宽时，挑出部分b很长， 而基础又没有足够的高度H，又因为刚性材料 的抗拉、抗剪强度低，基础就会因受弯曲或剪 切而破坏。 18n为了保证基础不被拉 力、剪力而破坏，基 础底面尺寸的放大应 根据材料的刚性角决 定。刚性角是指基础 放宽的引线与墙体垂 直线之间的夹角，用 表示，如图3-4。 图 3-4 刚性基础的受力、传力特点 (a)基础在刚性角范围内传力 (b)基础 底面宽超过刚性角范围而破坏19n一般在设计中为使用方便，将刚性角换 算成该角度的正切值b/h，即宽高比。表 3-1中列出了各种材料基础的宽高比的容 许值。 20n2柔性基础n当建筑物的荷载较大而地基承载能力较小时， 基础底面积必须加宽，如果仍采用刚性材料做 基础，势必加大基础的深度，这样，既增加了 挖土工作量，又使材料的用量增加，对工期和 造价都十分不利（图3-5（a）。如果在混凝 土基础的底部配以钢筋，由钢筋来承受拉应力 （图3-5（b），使基础底部能够承受较大的 弯矩，这时，基础底面宽度的加大不受刚性角 的限制，因此称钢筋混凝土基础为非刚性基础 或柔性基础。21图 3-5 钢筋混凝土基础(a)混凝土基础与钢筋混凝土基础比较 (b)基础配筋情况22322 按构造型式分类n基础构造的型式随建筑物上部结构形式 、荷载大小及地基土壤性质的变化而不 同。一般情况下，上部结构形式直接影 响基础的形式，当上部荷载大，地基承 载能力有变化时，基础型式也随之变化 。基础按构造特点可分为以下几种基本 类型。231单独基础 n当建筑物上部结构采 用框架结构或单层排 架结构承重时，基础 常采用方形或矩形的 单独基础，这类基础 称为单独基础或独立 式基础（图3-6）)。 单独基础是柱下基础 的基本形式。图3-6 单独基础(a)阶梯形基础 (b)锥形基础24n单独基础常用的断面 形式有阶梯形、锥形 和杯形。材料通常采 用钢筋混凝土或素混 凝土等。当采用预制 柱时，将基础做成杯 口形，然后将柱子插 入并嵌固在杯口内， 故称杯形基础(图3-7) 。图3-7 杯形基础 252条形基础 n条形基础是连续带形，也称带形基础。可分为 墙下条形基础和柱下条形基础。n（1）墙下条形基础。当建筑物上部结构采用 墙承重时，基础沿墙身设置，这类基础称为墙 下条形基础（图3-8），是墙承式建筑基础的 基本形式。条形基础一般用于多层混合结构建 筑，低层或小型建筑常用砖、混凝土等刚性条 形基础，如上部结构为钢筋混凝土墙，或地基 较差、荷载较大时，可采用钢筋混凝土条形基 础。26图3-8 条形基础 27（2） 柱下条形基础 n当上部结构采用框架或排架结构，并且 荷载较大或荷载分布不均匀、地基承载 力较低时，可以将每列柱下单独基础用 基础梁相互连接形成柱下条形基础，能 有效增加基础承载力和整体性，减少不 均匀沉降。283井格式基础 n 当地基条件较差，为了提高建筑物的整体性， 防止柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础 沿纵横两个方向扩展连接起来，做成十字交叉 的井格基础（图3-9）。图 3-9 井格基础294片筏式基础 n当建筑物上部荷载大，而地基又较弱， 这时采用简单的条形基础或井格基础已 不能适应地基变形的需要，通常将墙或 柱下基础连成一片钢筋混凝土板，使建 筑物的荷载承受在一块整板上称为片筏 基础。片筏基础的整体性好，常用于地 基软弱的多层砌体结构、框架结构、剪 力墙结构等，以及上部结构荷载较大且 不均匀的情况。30n片筏基础有平板式和梁板式两种，平板式片筏基础为 柱直接支承在钢筋混凝土底板上；如在钢筋混凝土底 板上设基础梁，将柱支承在梁上的为梁板式片筏基础 。图3-10所示为梁板式片筏基础。图 3-10 片筏基础 315箱形基础 n对于上部结构荷载大、对地 基不均匀沉降要求严格的高 层建筑、重型建筑或软土地 基上的多层建筑，为增加基 础刚度，常将基础做成箱形 基础。n箱形基础是由钢筋混凝土底 板、顶板和若干纵横隔墙组 成的整体结构，基础的中空 部分可用作地下室或地下停 车库。箱形基础埋深较大， 空间刚度大，整体性强，能 抵抗地基的不均匀沉降，较 适用于高层建筑或在软弱地 基上建造的重型建筑物（图3- 11）。图 3-11 箱形基础 326桩基础 n 当浅层地基不能满足建筑物 对地基承载力和变