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【知识点及学习要求】

6.1概述

6.1.1地基与基础

万丈高楼平地起，无论建筑物的使用要求、荷载条件如何，其所有的荷载最后均由其下的地层来承担，如图6-1所示。

 图6-1

基础位于建筑物的最下部，承受上部传来的所有荷载，并把这些荷载传给地基。基础是房屋的主要受力构件，其构造要求是坚固、稳定、耐久、能经受冰冻、地下水及所含化学物质的侵蚀，保持足够的使用年限。

1、地基：是支承基础的土体或岩体。地基承受建筑物荷载而产生的应力和应变是随着土层的深度增加而减小，在达到一定深度以后可以忽略不计。

2、基础：是将结构所承受的各种荷载传递到地基上的结构组成部分，是建筑物的重要组成部分。

3、持力层：地基中直接承受建筑物荷载的地层，称持力层。

4、下卧层：持力层以下的土层称为下卧层。

5、地基承载力：地基在建筑物荷载作用下能承受荷载的能力，并且要保证在防止整体破坏方面有足够的安全储备。

6.1.2地基的分类

根据地基是否经过人工加固处理，一般将地基分为天然地基和人工地基。

1、天然地基：天然土层具有足够的承载力，不需要经过人工改良和加固，就可以直接承受建筑的全部荷载的地基。岩石、碎石、密实的黏土层等均可做天然地基。

2、人工地基：当土层的承载能力不足时，必须对土层进行人工加固后才能在上面建造建筑的土层，如下图所示。

图6-2压实地基图            

图6-3强夯地基

图6-4 FG改良地基图         图6-5  挤密喷浆加固地基

【知识拓展】

基础沉降分为均匀沉降和不均匀沉降，不均匀沉降的代表建筑就是比萨斜塔，如图6-6所示。这种不均匀沉降的现象如果出现在古建筑是一种美，出现在现代建筑就是重大事故。不均匀沉降每个建筑物都会有，但沉降量要控制在规定范围。GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》5.3.4表，对建筑物各种结构的允许变形都是相对值，其中高耸结构基础的建筑沉降量200mm；随着沉降量的增加，地基地的密实度会进一步提高，进而地基承载力上升到足以承受上部传下来的荷载，建筑稳定。

图6-6比萨斜塔

6.1.3 基础的埋置深度的定义

基础的埋置是指设计室外地面至基础底面的垂直距离，如图6-7所示。

室外地面分为自然地面和设计地面。自然地面是指施工场地自然地面，设计地面是指设计要求竣工后的地面。

在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土作持力层。除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m，以免受到雨水冲刷，机械破坏导致基础暴露，影响建筑物安全。

图6-6基础埋深

6.1.4影响基础埋深的因素

基础的埋置深度，应该按下列条件确定：

1、建筑物的特点及使用性质

应根据建筑物的用途，高度和体型，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式以及作用在地基上的荷载大小等来确定基础的埋置深度。

一般来说高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18～1/20。

2、工程地质条件的影响

当地基的土层较好，承载力高，基础可以浅埋，但是不宜浅于0.5m。如果地基土质差，承载能力较低，应将基础埋置于合适的土层上，或采用地基加固的方法进行处理。

3、水文地质条件的影响

地基土含水量对基础的影响体现在两个方面：一方面，含水量的大小影响地基土的承载力；另一方面，地下水里侵蚀性物质对基础会产生腐蚀。另外，对于某些特殊种类的土质，如高岭土等，遇水膨胀严重，影响地基安全。

当地下水位较高，基础宜埋置在地下水位以上；基础当必须埋在地下水位以下时，应采取一定的防水防腐蚀措施，且宜将基础埋置于最低水位线以下至少200mm，不应使基础底面处于地下水位的变化范围之内，如图6-8所示。同时，地下水位以下的基础及地下室应验算地下水浮力的影响。

4、相邻建筑物基础埋深的影响

当存在相邻建筑物时，新建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。当埋深大于原有建筑物基础时，两基础之间应保持一定距离，其数值应根据荷载大小、土质情况而定，一般取相邻基础底面高差的1～2倍，如图6-9所示。若其间距不满足，也可采取加固原有建筑物地基或分段施工、设临时加固支撑、地下连续墙等施工措施。

5、地基土冻胀和融陷的影响

地面以下冻结土和非冻结土的分界线称为冰冻线，冰冻线的深度称为冻结深度，主要由当地气候决定。由于各地的气温不同，冻结深度也不同。

如果基础位于冰冻线以上，当土壤冻结时，冻胀力可以将房屋拱起，溶化后又会引起房屋下沉。由于土中各处冻结和融化并不均匀，建筑物会产生变形，如墙身开裂、门窗变形等建筑病害。

土壤冻胀现象及其严重程度与地基土颗粒粗细，含水量，地下水位的高低等因素有关。碎石、卵石、粗砂、中砂等土壤颗粒较粗，地下水的毛细作用不明显，地基冻而不涨，此类土壤可不考虑冻胀的影响。粉砂、粉质粘土土壤颗粒细，毛细作用明显，应考虑冻胀的影响。因此基础底面必须设置于冰冻线以下200mm，如图6-10所示。

6、设备管线对建筑物基础的影响

当设备管线（如给水管、燃气管等）穿越条形基础时，如从基础墙上穿过，可在墙上留洞；如从基础放大脚穿过，则应将此段放大脚相应深埋。为防止建筑物沉降压断管道，管顶与预留洞上部应留有不小于建筑物最大沉降量的距离，一般不小于150mm。如图6-11所示。

另外，还要注意，位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求。当基础埋置在不易风化的岩层上，施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。

6.1.5变形缝处基础的构造

当变形缝处基础断开设置时，构造做法有双墙式、交叉式和悬挑式。双墙式基础是在变形缝的两侧墙下设置各自的基础，双墙式基础属于偏心受压基础，一般只适用于上部荷载较小的建筑，如图6-12所示。交叉式基础是将沉降缝两侧的基础做成独立基础，两基础的平面上相互错开，交叉设置，如图6-13所示。悬挑式基础如图6-14所示，双墙挑梁基础是将变形缝一侧墙下基础正常设置，另一侧不设基础，而是将墙搁在基础梁上，利用压在纵墙下的挑梁支承其重量。

图6-12 双墙式基础

图6-13交叉式基础

图6-14悬挑式基础