基礎 -建築學名詞

基礎

建築學名詞
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建築物向地基傳遞荷載的下部結構就是基礎,一般由土和岩石組成。

  • 中文名稱
    基礎
  • 外文名稱
    foundation
  • 類別
    建築學名詞
  • 解釋
    指建築底部與地基接觸的承重構件
  • 分類
    灰土基礎、磚基礎
  • 組成
    由土和岩石組成

基本信息

中國在建築物的基礎建造方面有悠久的歷史。從陝西半坡村新石器時代的遺址中發掘出的木柱下已有摻陶片的夯土基礎;陝縣廟底溝的屋柱下也有用扁平的礫石做的基礎洛陽王灣牆基的溝槽內則填紅燒土碎塊或鋪一層平整的大塊礫石。到戰國時期,已有塊石基礎。到北宋元豐年間,基礎類型已發展到木樁基礎、木筏基礎及復雜地基上的橋梁基礎、堤壩基礎,使基礎型式日臻完善。在《營造法式》中對地基設計和基礎構造都作了初步規定,如對一般基礎埋深作出“凡開基址,須相視地脈虛實,②採用地基上梁和板的計算方法。其深不過一丈,地基土質較好的情況下能夠滿足設計要求。淺止于五尺或四尺”的規定。

主要分類

1、按使用的材料分為:灰土基礎、磚基礎、毛石基礎、混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎。

2、按埋置深度可分為:淺基礎、深基礎。埋置深度不超過5M者稱為淺基礎,大于5M者稱為深基礎。

3、按受力性能可分為:剛性基礎和柔性基礎。

4、按構造形式可分為條形基礎獨立基礎滿堂基礎和樁基礎。滿堂基礎又分為筏形基礎和箱形基礎

詳細介紹

1) 條形基礎:當建築物採用磚牆承重時,牆下基礎常連續設定,形成通長的條形基礎。

2) 剛性基礎:是指抗壓強度較高,而抗彎和抗拉強度較低的材料建造的基礎。所用材料有混凝土、磚、毛石、灰土、三合土等,一般可用于六層及其以下的民用建築和牆承重的輕型廠房。

3) 柔性基礎:用抗拉和抗彎強度都很高的材料建造的基礎稱為柔性基礎。一般用鋼筋混凝土製作。這種基礎適用于上部結構荷載比較大、地基比較柔軟、用剛性基礎不能滿足要求的情況。

4) 獨立基礎:當建築物上部為架構結構或單獨柱子時,常採用獨立基礎;若柱子為預製時,則採用杯形基礎形式。

5) 滿堂基礎:當上部結構傳下的荷載很大、地基承載力很低、獨立基礎不能滿足地基要求時,常將這個建築物的下部做成整塊鋼筋混凝土基礎,成為滿堂基礎。按構造又分為筏形基礎和箱形基礎兩種。

6) 筏形基礎:筏形基礎形象于水中漂流的木筏。井格式基礎下又用鋼筋混凝土板連成一片,大大地增加了建築物基礎與地基的接觸面積,換句話說,單位面積地基土層承受的荷載減少了,適合于軟弱地基和上部荷載比較大的建築物。

7) 箱形基礎:當筏形基礎埋深較大,並設有地下室時,為了增加基礎的剛度,將地下室的底板、頂板和牆澆製成整體箱形基礎。箱形的內部空間構成地下室,具有較大的強度和剛度,多用于高層建築。

8) 樁基礎:當建造比較大的工業與民用建築時,若地基的軟弱土層較厚,採用淺埋基礎不能滿足地基強度和變形要求,常採用樁基。樁基的作用是將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅硬土層,或通過樁周圍的摩擦力傳給地基。按照施工方法可分為鋼筋混凝土預製樁和灌註樁。補充知識會詳細介紹樁基礎。

9)灰土基礎:是由石灰、土和水按比例配合,經分層夯實而成的基礎。灰土強度在一定範圍內隨含灰量的增加而增加。但超過限度後,灰土的強度反而會降低。這是因為消石灰在鈣化過程中會析水,增加了消石灰的塑性。

10)磚基礎:以磚為砌築材料,形成的建築物基礎。是我國傳統的磚木結構砌築方法,現代常與混凝土結構配合修建住宅、校舍、辦公等低層建築。

11)毛石基礎:是用強度等級不低于MU30的毛石,不低于M5的砂漿砌築而形成。為保證砌築質量,毛石基礎每台階高度和基礎的寬度不宜小于400mm,每階兩邊各伸出寬度不宜大于200mm。石塊應錯縫搭砌,縫內砂漿應飽滿,且每步台階不應少于兩批毛石。毛石基礎的抗凍性較好,在寒冷潮濕地區可用于6層以下建築物基礎。

12)混凝土基礎:是以混凝土為主要承載體的基礎形式,分無筋的混凝土基礎和有筋的鋼筋混凝土基礎2種。

樁基礎補充介紹 

樁基礎分類

1、 按承台位置的高低分

①高承台樁基礎——承台底面高于地面,它的受力和變形不同于低承台樁基礎。一般套用在橋梁、碼頭工程中。

②低承台樁基礎——承台底面低于地面,一般用于房屋建築工程中。

2、 按承載性質不同

①端承樁——是指穿過軟弱土層並將建築物的荷載通過樁傳遞到樁端堅硬土層或岩層上。樁側較軟弱土對樁身的摩擦作用很小,其摩擦力可忽略不計。

②摩擦樁——是指沉入軟弱土層一定深度通過樁側土的摩擦作用,將上部荷載傳遞擴散于樁周圍土中,樁端土也起一定的支承作用,樁尖支承的土不甚密實,樁相對于土有一定的相對位移時,即具有摩擦樁的作用。

3、 按樁身的材料不同

①鋼筋混凝土樁——可以預製也可以現澆。根據設計,樁的長度和截面尺寸可任意選擇。

②鋼樁——常用的有直徑250~1200mm的鋼管樁和寬翼工字形鋼樁。鋼樁的承載力較大,起吊、運輸、沉樁、接樁都較方便,但消耗鋼材多,造價高。我國目前隻在少數重點工程中使用。如上海寶山鋼鐵總廠工程中,重要的和高速運轉的設備基礎和柱基礎使用了大量的直徑914.4mm和600mm,長60mm左右的鋼管樁。

③木樁——目前已很少使用,隻在某些加固工程或能就地取材臨時工程中使用。在地下水位以下時,木材有很好的耐久性,而在幹濕交替的環境下,極易腐蝕。

④砂石樁——主要用于地基加固,擠密土壤。

⑤灰土樁——主要用于地基加固。

4、 按樁的使用功能分

①豎向抗壓樁

②豎向抗拔樁

③水準荷載樁

④復合受力樁

5、 按樁直徑大小分

①小直徑樁 d ≤250mm

②中等直徑樁 250mm< d < 800mm

③大直徑樁 d ≥ 800mm

6、 按成孔方法分

①非擠土樁:泥漿護壁灌築樁、人工挖孔灌築樁,套用較廣。

②部分擠土樁:先鑽孔後打入。

③擠土樁:打入樁。

7、 按製作工藝分

①預製樁:鋼筋混凝土預製樁是在工廠或施工現場預製,用錘擊打入、振動沉入等方法,使樁沉入地下。

②灌築樁:又叫現澆樁,直接在設計樁位的地基上成孔,在孔內放置鋼筋籠或不放鋼筋,後在孔內灌築混凝土而成樁。與預製樁相比,可節省鋼材,在持力層起伏不平時,樁長可根據實際情況設計。

8、 按截面形式分

①方形截面樁:製作、運輸和堆放比較方便,截面邊長一般為250~550mm。

②圓形空心樁:是用離心旋轉法在工廠中預製,它具有用料省,自重輕,表面積大等特點。國內鐵道部門已有定型產品,其直徑有300mm、450mm和550mm,管壁厚80mm,每節長度自2m~12m不等。

基礎工程

按基礎材料分類

磚基礎、毛石基礎、灰土基礎(石灰:黏性土的體積比3:7~2:8)、三合土基礎(石灰:砂:骨料1:2:4或1:3:6)、混凝土基礎和毛石混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎、木基礎等;

按基礎構造和形式分類

條形基礎、獨立基礎(殼體基礎、墩式基礎、杯口基礎)、聯合基礎(柱下條形基礎、柱下十字交叉基礎、筏形基礎、箱形基礎)、實體基礎;

三按基礎的特殊用途和特殊施工方法分類

補償性基礎、錨桿基礎;

按基礎受力性能分類

無筋擴展基礎(剛性基礎)、擴展基礎(柔性基礎)。

鋼筋混凝土基礎設計小程式

鋼筋混凝土柱基礎設計

條件: 1 地面以下: d= 2 m

2 柱腳: 1000X1000

混凝土: C20

3 荷載: N= 1847.40 kN

MX= 777.43 kN.M

VX= 113.39 kN

4 基礎埋深: d+h= 3.00 m

5 地基承載力標準值:fk= 300 kPa

6 基底保護層: 50 mm

有關參數: h1= 0 h2= 0

g1= 18 kN/m3 g2= 20 kN/m3

ft= 1.1 N/mm2 fc= 10 N/mm2

一級鋼筋 fy= 210 N/mm2

二級鋼筋 fy= 310 N/mm2

基礎設計: a= 1000 mm b= 1000 mm h= 1000 mm

a1= 600 mm b1= 600 mm h1= 400 mm

a2= 500 mm b2= 500 mm h2= 300 mm

a3= 400 mm b3= 400 mm h3= 300 mm

L= 4000 mm B= 4000 mm

A= L * B = 16 m2

Wx= L * B2 / 6 = 10.667 m3

Mx= V * h + M

= 113.4 + 777.4

= 890.8 kN.m

f= fk + h1 * g1 ( B - 3 ) + h2 * g2 ( d - 0.5 )

= 300.0 + 0 + 0

= 300.0 kPa < 1.1fk= 330 kPa

則: f= 330.0 kPa

基底壓力驗算:

G= g2 * A * (d +h) = 960.00 kN

e= Mx / ( N +G ) = 317 mm < B / 6 = 667 mm

且: B - 3( B/2 - e ) = 0 mm < B / 4 = 1000 mm

OK!

Ps= (N+G) / A = 175.46 kPa < f= 330 kPa

Psmax= (N+G) / A + Mx / Wx = 258.98 kPa < 1.2 f = 396 kPa

Psmin= (N+G) / A - Mx / Wx = 91.95 kPa OK!

沖切驗算:

H01= h01= 350 mm

AL1= (b1 - H01) *

= 0.9375 m2

FL1= Psmax * AL1 = 242.8 kN

am1= a + a2 + a3 + H01 = 2250 mm

FL1 / ( 0.6 ft * am1 ) = 163 mm < H01 OK!

H02= h01 + h2= 650 mm

AL2= [(b1+b2) - H02] * [(b1+b2) + H02 +(a+2a3) ]

= 1.5975 m2

FL2= Psmax * AL2 = 413.7 kN

am2= a + a3 + H02 = 2050 mm

FL2 / ( 0.6 ft * am2 ) = 306 mm < H02 OK!

H03= h0= 950 mm

AL3= [(b1+b2+b3) - H03] * [(b1+b2+b3) + H03 +a ]

= 1.8975 m2

FL2= Psmax * AL3 = 491.4 kN

am3= a + h03 = 1950 mm

FL3 / ( 0.6 ft * am3 ) = 382 mm < H03 OK!

剪下驗算:

V= (Pnmax+Ps1)*(b1-h01)*b/2= 246.45 kN

0.07fcbh01= 980 kN

V< 0.07fcbh01 OK!

板底配筋:

X: Ps1= 233.92 kPa

Ps2= 213.04 kPa

Ps3= 196.34 kPa

M1-1= [( Psmax + Ps1 - 2G/A ) / 2] * b12 * (3L - 2a1) / 6

= 186.45 * 0.360 * 1.800

= 120.82 kN.m

M2-2= [( Psmax + Ps2 - 2G/A ) / 2] * (b1+b2)2 * [3L - 2(a1+a2)] / 6

= 176.01 * 1.210 * 1.633

= 347.86 kN.m

M3-3= [( Psmax + Ps3 - 2G/A ) / 2] * (b1+b2+b3)2 * [3L - 2(a1+a2+a3)] / 6

= 167.66 * 2.250 * 1.500

= 565.85 kN.m

As1-1= M1-1 / ( 0.9h01 * fy ) = 1826 mm2 (一級鋼筋) or 1237 mm2 (二級鋼筋)

As2-2= M2-2 / ( 0.9h02 * fy ) = 2832 mm2 1918 mm2

As3-3= M3-3 / ( 0.9h03 * fy ) = 3151 mm2 2135 mm2

Asmax = 788 mm2/m 534 mm2/m

As實際 = 565 mm2/m 二級鋼筋 12@200    

其他資料

擴展基礎

1) 牆下條形基礎和柱下獨立基礎(單獨基礎)統稱為擴展基礎。擴展基礎的作用是把牆或柱的荷載側向擴展到土中,使之滿足地基承載力和變形的要求。擴展基礎包括無筋擴展基礎和鋼筋混凝土擴展基礎。

2) 無筋擴展基礎:無筋擴展基礎系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的無需配置鋼筋的牆下條形基礎或柱下獨立基礎。無筋基礎的材料都具有較好的抗壓性能,但抗拉、抗剪強度都不高,為了使基礎內產生的拉應力和剪應力不超過相應的材料強度設計值,設計時需要加大基礎的高度,其基礎的寬高比必須符合規範要求。因此,這種基礎幾乎不發生撓曲變形,故習慣上把無筋基礎稱為剛性基礎。

獨立基礎  

1) 獨立基礎一般是用來支承柱子的,按基礎截面形式又分為台階式(或階梯形)基礎,錐形基礎,杯形基礎

基礎

2) 杯形基礎:當柱採用預製構件時,則基礎做成杯口形,然後將柱子插入並嵌固在杯口內,故稱杯形(或杯口)基礎.。當杯的深度大于長邊長度時稱為高杯口基礎

柱下獨立錐形基礎柱獨立基礎3) 獨立基礎的特點:一般隻坐落在一個十字軸線交點上,有時也跟其它條形基礎相連,但是截面尺寸和配筋不盡相同。獨立基礎如果坐落在幾個軸線交點上承載幾個獨立柱,叫做共用獨立基礎。

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