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第三章 建設(shè)工程的組成與構(gòu)造
知識點六、基礎(chǔ)的設(shè)計
基礎(chǔ)設(shè)計的主要目的是在地基狀況(承載力、地下水位、凍土深度)一定的條件下,選擇合理的基礎(chǔ)底面積、埋置深度,使之滿足建筑物地基承載力與變形的要求。
?。ㄒ唬┗A(chǔ)底面積大小的確定
房屋荷載一定的情況下,基礎(chǔ)底面積的大小,取決于地基承載力。保證基底單位面積壓力小于地基承載力是確定基礎(chǔ)底面積的根本原則。地基土層堅硬,承載力大,基礎(chǔ)底面積可設(shè)計小一些;反之,應(yīng)加大基底面積。其原因在于當建筑物重量一定時,傳力面積增大,單位面積上承受的壓力(即壓強)就會減小;相反,傳力而積減小,單位面積上承受的壓力就會增大。
?。ǘ┗A(chǔ)斷面形式
基礎(chǔ)底面積的確定與地基承載力大小有關(guān),而基礎(chǔ)斷面形式卻取決于基礎(chǔ)所用材料本身的性能。
對于圖3-17所示的三種磚基礎(chǔ)斷面形式,在上部荷載相同,基礎(chǔ)底面 積也相同的情況下,合理的斷面應(yīng)該是乙斷面。原因在于磚、石、混凝土這一類材料具有抗壓強度高而抗拉強度很低的特性,當基礎(chǔ)擴大時,為了保證基礎(chǔ)底面不受拉,必須保證基礎(chǔ)放大部分在壓力傳遞角α(又稱剛性角)范圍內(nèi),剛性角α可用h/d表示(h為基礎(chǔ)放寬部分高度,d為基礎(chǔ)挑出墻外寬度)。在確定剛性材料基礎(chǔ)斷面尺寸時,必須考慮剛性角α問題。剛性角的取值為:磚基礎(chǔ)h/d一般取1.5~2.0,混凝土基礎(chǔ)取1.0。
在圖3-17中,甲斷面剛性角以外的磚會遭破壞,使實際基底面積變小引起基礎(chǔ)下沉,丙斷面剛性角以外的基礎(chǔ)砌磚是多余浪費的,最經(jīng)濟斷面為乙斷面。
因此,工程中把凡是采用磚、石、混凝土等抗壓能力高,抗拉、抗剪能力差的材料構(gòu)筑的基礎(chǔ),也即受剛性角限制的基礎(chǔ)稱為剛性基礎(chǔ)。由于剛性基礎(chǔ)受剛性角限制,當房屋的荷載較大而地基承載力較小時,在增加基礎(chǔ)底寬的同時要加大基礎(chǔ)高度,勢必要相應(yīng)加大基礎(chǔ)的埋置深度,這樣就要增加基礎(chǔ)用料和開挖土方的工程量,同時基礎(chǔ)埋置深度的增加,還會給施工帶來困難。
如果在混凝土基礎(chǔ)中配置鋼筋(鋼筋是抗拉能力很強的一種材料),利用鋼筋來承受拉力,基礎(chǔ)就能夠承受彎曲,就可以不受剛性角的限制,所以,鋼筋混凝土基礎(chǔ)又稱柔性基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)底寬相同的情況下,鋼筋混凝土基礎(chǔ)相對混凝土等剛性基礎(chǔ)可以減小基礎(chǔ)的高度和埋置深度,如圖3-18所示。
?。ㄈ┗A(chǔ)埋深的確定
由室外設(shè)計地面到基礎(chǔ)底面的垂直距離,稱為基礎(chǔ)的埋置深度。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下,基礎(chǔ)宜淺埋。當上層地基的承載力大于下層土時,宜利用上層土作持力層。除巖石地基外,基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m。
1.基礎(chǔ)埋深的確定條件。基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)按下列條件確定:
?。?)建筑物的用途,有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施,基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造;
(2)作用在地基上的荷載大小和性質(zhì);
(3)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件;
(4)相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深;
?。?)地基土凍脹和融陷的影響。
2.筏形和箱形基礎(chǔ)埋深的確定。
高層建筑筏形和箱形基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。在抗震設(shè)防區(qū),除巖石地基外,天然地基上的箱形和筏形基礎(chǔ)的埋置深度不宜小于建筑物高度的l/15;樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋置深度(不計樁長)不宜小于建筑物高度的1/20~1/18.位于巖石地基上的高層建筑,其基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑要求。
3.有相鄰建筑物時基礎(chǔ)埋深的確定。當存在相鄰建筑物時,
新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑基礎(chǔ)。當埋深大于原有建筑基礎(chǔ)時,兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定凈距,其數(shù)值應(yīng)根據(jù)原有建筑荷載大小、基礎(chǔ)形式和土質(zhì)情況確定。
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