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四、基礎類型
基礎的類型與建筑物上部結構形式、荷載大小、地基的承載能力、地基上的地質、水文情況、材料性能等因素有關。
基礎按受力特點及材料性能可分為剛性基礎和柔性基礎;按構造的方式可分為獨立基礎、條形基礎、柱下十字交叉基礎、片筏基礎、箱形基礎、樁基礎等。
(1)按材料及受力特點分類
1)剛性基礎。剛性基礎所用的材料如磚、石、混凝土等,抗壓強度較高,但抗拉及抗剪強度偏低。用此類材料建造的基礎,應保證其基底只受壓,不受拉。由于受地耐力的影響,基底應比基頂墻(柱)寬些。根據(jù)材料受力的特點,不同材料構成的基礎,其傳遞壓力的角度也不相同。剛性基礎上壓力分角α稱為剛性角。
在設計中,應盡力使基礎大放腳與基礎材料的剛性角相一致,以確?;A底面不產(chǎn)生拉應力,最大限度地節(jié)約基礎材料。受剛性角限制的基礎稱為剛性基礎。構造上通過限制剛性基礎寬高比來滿足剛性角的要求。
①磚基礎。磚基礎具有就地取材、價格較低、設施簡便的特點,在干燥和溫暖的地區(qū)應用很廣。磚基礎的剖面為階梯形,稱為放腳。每一階梯挑出的長度為磚長的1/4.為保證基礎外挑部分在基底反力作用下不致發(fā)生破壞,大放腳的砌法有兩皮一收和二一間隔收兩種。兩皮一收是每砌兩皮磚,收進1/4磚長;二一間隔收是砌兩皮磚,收進1/4磚長,再砌一皮磚,收進1/4磚長,如此反復。在相同底寬的情況下,二一間隔收可減少基礎高度,但為了保證基礎的強度,底層需要用兩皮一收砌筑。由于磚基礎的強度及抗凍性較差,因此對砂漿與磚的強度等級,根據(jù)地區(qū)的潮濕程度和寒冷程度有不同的要求。只適用于地基土好、地下水位較低、五層以下的磚木結構或磚混結構。
②混凝土基礎?;炷粱A具有堅固、耐久、剛性角大,可根據(jù)需要任意改變形狀的特點。常用于地下水位高,受冰凍影響的建筑物?;炷粱A臺階寬高比為1:1~1:1.5.實際使用時可把基礎斷面做成錐形或階梯形。對于錐形或階梯形基礎斷面,應保證兩側有不小于200mm的垂直面。
2)柔性基礎。鑒于剛性基礎受其剛性角的限制,要想獲得較大的基底寬度,相應的基礎埋深也應加大,這顯然會增加材料消耗和挖方量,也會影響施工工期。在混凝土基礎底部配置受力鋼筋,利用鋼筋抗拉,這樣基礎可以承受彎矩,也就不受剛性角的限制,所以鋼筋混凝土基礎也稱為柔性基礎。在相同條件下,采用鋼筋混凝土基礎比混凝土基礎可節(jié)省大量的混凝土材料和挖土工程量。
鋼筋混凝土基礎斷面可做成錐形,最薄處高度不小于200mm;也可做成階梯形,每踏步高300~500mm。通常情況下,鋼筋混凝土基礎下面設有素混凝土墊層,厚度100mm左右;無墊層時,鋼筋保護層不宜小于70mm,以保護受力鋼筋不受銹蝕。
(2)按基礎構造形式分類
1)獨立基礎(單獨基礎)
獨立基礎為獨立的塊狀,形式有臺階形、錐形、杯形等,一般多為柱下獨立基礎。當柱為預制時,則將獨立基礎做成杯形基礎,將柱插入杯口,對柱進行臨時支撐,然后用細石混凝土將柱周圍的縫隙填實。
2)條形基礎。條形基礎是指基礎長度遠大于其寬度的一種基礎形式。也稱帶型基礎。按上部結構形式,可分為墻下條形基礎和柱下條形基礎。
①墻下條形基礎。條形基礎是承重墻基礎的主要形式,常用磚、毛磚、三合土或灰土建造。當上部結構荷載較大而土質較差時,可采用鋼筋混凝土建造,墻下鋼筋混凝土條形基礎一般做成無肋式;如地基在水平方向上壓縮性不均勻,為了增加基礎的整體性,減少不均勻沉降,也可做成肋式的條形基礎。
②柱下鋼筋混凝土條形基礎。當?shù)鼗浫醵奢d較大時,采用柱下單獨基礎,底面積必然很大,因而互相接近。為增強基礎的整體性并方便施工,節(jié)約造價,可將同一排的柱基礎連通做成鋼筋混凝土條形基礎。
3)柱下十字交叉基礎(井格基礎)。當?shù)鼗鶙l件較差,如土質軟弱,為了增強基礎的整體剛度,減少不均勻沉降,可以沿柱網(wǎng)縱橫方向設置鋼筋混凝土條形基礎,形成十字交叉基礎。
4)筏形基礎。如地基基礎軟弱而荷載又很大,采用十字基礎仍不能滿足要求或相鄰基槽距離很小時,可用鋼筋混凝土做成混凝土的片筏基礎。按構造不同可分為平板式和梁板式兩類。平板式筏形基礎一般是一塊厚度相等的鋼筋混凝土平板。梁板式筏形基礎又分為兩類:一類是在底板上做梁,柱子支承在梁上;另一類是將梁放在底板的下方,底板上面平整,可作建筑物底層底面。
5)箱形基礎。為了使基礎具有更大剛度,大大減少建筑物的相對彎矩,可將基礎做成由頂板、底板及若干縱橫隔墻組成的箱形基礎,它是片筏基礎的進一步發(fā)展。一般都是由鋼筋混凝土建造,減少了基礎底面的附加應力,因而適用于地基軟弱土層厚、荷載大和建筑面積不太大的一些重要建筑物,目前高層建筑中多采用箱形基礎。
6)樁基礎
樁基由樁身和樁承臺組成。樁基是按設計的點位將樁身置入土中的,樁的上端灌注鋼筋混凝土承臺,承臺上接柱或墻體,使荷載均勻地傳遞給樁基。當建筑物荷載較大,地基的軟弱土層厚度在5m以上,基礎不能埋在軟弱土層內,或對軟弱土層進行人工處理困難和不經(jīng)濟時,常采用樁基礎。采用樁基礎能節(jié)省材料,減少挖填土方工程量,改善工人的勞動條件,縮短工期。
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