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第2章 基础和地下室

学习要求:了解基础与地基的关系,地基的分类,基础的埋置深度,基础的类型以及地下室的防潮、防水构造等。

重    点:基础与地基的关系,基础的类型与地下室的防潮、防水构造。

难    点:基础与地基的关系,地下室的防潮、防水构造。

2.1地基和基础的基本概念

1.地基和基础的概念

基础:建筑物与土层直接接触的部分。

地基:承受建筑物荷载的土壤层。

持力层:直接支承基础,持有一定承载能力的土层。

下卧层:持力层以下的土层。

2.地基的分类

天然地基: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。

人工地基:凡天然土层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,须预先对土壤进行人工加固后才能在上面建造房屋的地基。人工加固地基通常采用压实法、换土法、化学加固法和打桩法。

2.2基础的埋置深度

1.基础的埋置深度

基础的埋深:室外设计地面至基础底面的垂直距离。

深<4m  浅基础

埋深≥4m  深基础

直接做在地表面上的称为不埋基础。为了避免基础产生滑移而失去稳定,同时避免受到自然因素的侵蚀和影响,基础的埋深一般不小于0.5m。

2.影响基础埋深的因素

1)建筑物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1/10

2)工程地质条件: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”。

3)水文地质条件:确定地下水的常年水位和最高水位,以便选择基础的埋深。

①一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上,这样可不需进行特殊防水处理,节省造价,还可防止或减轻地基土层的冻胀。

②当地下水位较高时,将基础底面落在地下最低水位之下至少200毫米

4)地基土壤冻胀深度:一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度以下。

5)相邻建筑物基础的影响:新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的原有建筑物的基础;但当新建基础深于原有基础时,则要采取一定的措施加以处理,以保证原有建筑的安全和正常使用。

2.3基础的类型

1.按材料及受力特点分类

(1)刚性基础

由刚性材料制作的基础称为刚性基础。一般指抗压强度高,而抗拉、抗剪强度较低的材料就称为刚性材料。常用的有砖、灰土、混凝土、三合土、毛石等。

刚性基础的受力、传力特点

(2)非刚性基础

在混凝土基础的底部配以钢筋,利用钢筋来承受拉应力,使基础底部能够承受较大的弯矩,这时,基础宽度不受刚性角的限制,故称钢筋混凝土基础为非刚性基础或柔性基础。

2.按构造型式分类

(1)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,多做成长条形,这类基础称为条形基础或带形基础,是墙承式建筑基础的基本形式。

(2)独立式基础

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独立式基础,这类基础称为独立式基础或柱式基础。独立式基础是柱下基础的基本形式。

当柱采用预制构件时,则基础做成杯口形,然后将柱子插人并嵌固在杯口内,故称杯形基础。

(3)井格式基础

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。

(4)片筏式基础

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,使建筑物的荷载承受在一块整板上成为片筏基础。片筏基础有平板式和梁板式两种。

(5)箱形基础

当板式基础做得很深时,常将基础改做成箱形基础。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(单层或多层的)或地下停车库。箱形基础整体空间刚度大,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。

2.4地下室的构造

1.地下室的构造组成

地下室:建筑物下部的地下使用空间。组成:墙、底板、顶板、门窗、楼梯、出入口等。

2.地下室的分类

(1)按埋入地下深度的不同,可分为:

①全地下室:指地下室地面低于室外地坪的高度超过该房间净高的1/2;

②半地下室:指地下室地面低于室外地坪的高度为该房间净高的1/3~1/2。

(2)按使用功能不同,可分为:

①普通地下室:一般用作高层建筑的地下停车库、设备用房;根据用途及结构需要可做成一层或二、三层、多层地下室(地下室示意图)。

②人防地下室:结合人防要求设置的地下空间,用以应付战时情况下人员的隐蔽和疏散,并有具备保障人身安全的各项技术措施。

3.地下室防潮构造

当地下水的常年水位和最高水位均在地下室地坪标高以下时,须在地下室外墙外面设垂直防潮层。其做法是在墙体外表面先抹一层20mm厚的1:2.5水泥砂浆找平,再涂一道冷底子油和两道热沥青;然后在外侧回填低渗透性土壤,如粘土、灰土等,并逐层夯实,土层宽度为500mm左右,以防地面雨水或其它地表水的影响。另外,地下室的所有墙体都应设两道水平防溯层,一道设在地下室地坪附近,另一道设在室外地坪以上150~200mm处,使整个地下室防潮层连成整体,以防地潮沿地下墙身或勒脚处人室内。

4.地下室防水设计要求

⑴地下室的防水工程方案,应遵循以防为主、以排为辅的基本原则,因地制宜,设计先进,防水可靠,经济合理。

⑵一般地下室的防水工程设计,外墙主要起抗水压或自防水作用,再做卷材外防水(迎水面处理)。

⑶地下工程比较复杂,设计时必须了解地下土质、水质及地下水位情况,设计时采取有效设防,保证防水质量。

⑷地下室最高水位高于地下室地面时,应考虑整体钢筋混凝土结构,保证防水质量。

⑸地下室设防标高的确定,根据勘测资料提供的最高水位标高,再加上500mm为设防标高,上部可以做防潮处理,有地表水按全防水地下室设计。

⑹地下室防水可以根据实际情况,采用柔性或刚性防水,必要时可采用刚柔结合的防水方案。在特殊要求下,可以采用架空、夹壁墙等多道设防方案。

⑺地下室外防水无工作面时,可采用外防内贴法,有条件则转为外防外贴法施工。

⑻地下室外防水层的保护,可以采取软保护层如聚苯板等。

⑼对特殊部位如变形缝、施工缝、穿墙管、埋件等薄弱环节应精心设计,按要求做细部处理。

5.地下室防水构造

当设计最高水位高于地下室地坪时,地下室的外墙和底板都浸泡在水中,应考虑进行防水处理。常采用的防水措施有三种:

(1)沥青卷材防水

①外防水:将防水层贴在地下室外墙的外表面

特点:对防水有利,但维修困难。

构造要点:先在墙外侧抹20mm厚的1:3水泥砂浆找平层,并刷冷底子油一道,然后选定油毡层数,分层粘贴防水卷材,防水层须高出最高地下水位500-1000mm为宜。油毡防水层以上的地下室侧墙应抹水泥砂浆涂两道热沥青,直至室外散水处。垂直防水层外侧砌半砖厚的保护墙一道。

②内防水:将防水层贴在地下室外墙的内表面

特点;施工方便,容易维修,但对防水不利,故常用于修缮工程。

构造要点:先浇混凝土垫层,厚约100mm;再以选定的油毡层数在地坪垫层上作防水层,并在防水层上抹20 ~ 30mm厚的水泥砂浆保护层,以便于上面浇筑钢筋混凝土。为了保证水平防水层包向垂直墙面,地坪防水层必须留出足够的长度以便与垂直防水层搭接,同时要做好转折处油毡的保护工作,以免因转折交接处的油毡断裂而影响地下室的防水。

(2)防水混凝土防水

当地下室地坪和墙体均为钢筋混凝土结构时,应采用抗渗性能好的防水混凝土材料,常采用的防水混凝土有普通混凝土和外加剂混凝土。普通混凝土主要是采用不同粒径的骨料进行级配,并提高混凝土中水泥砂浆的含量,使砂浆充满于骨料之间,从而堵塞因骨料间不密实而出现的渗水通路,以达到防水目的。外加剂混凝土是在混凝土中渗人加气剂或密实剂,以提高混凝土的抗渗性能。

(3)弹性材料防水

随着新型高分子合成防水材料的不断涌现,地下室的防水构造也在更新,如我国目前使用的三元乙丙橡胶卷材,能充分适应防水基层的伸缩及开裂变形,拉伸强度高,拉断延伸率大,能承受一定的冲击荷载,是耐久性极好的弹性卷材;又如聚氨酯涂膜防水材料,有利于形成完整的防水涂层,对在建筑内有管道、转折和高差等特殊部位的防水处理极为有利。

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