第二节 浅基础
一般情况下,实际工程的基础都埋置于地面以下,也有一些特殊建筑物的基础在地表之上,如桥梁基础、码头的桩基础等。有些箱形基础的一部分也在地表之上。通常将位于天然地基上、基础埋深不超过5m以及埋置深度虽然超过5m,但小于基础宽度的大尺寸基础(如箱形基础),称为浅基础。浅基础又包括无筋扩展基础(刚性基础)、扩展基础(柔性基础)、单独基础、条形基础、筏片基础、箱形基础等。
一、刚性基础
刚性基础指由砖石、毛石、素混凝土、三合土、灰土等刚性材料建成的墙下条形基础或柱下独立基础(图2-5)。
图2-5 刚性基础(单位:mm)
(a)砖基础;(b)毛石基础;(c)灰土或三合土基础;(d)毛石混凝土或混凝土基础
由于这类基础材料的抗压强度高,而抗拉、抗剪强度都比较低,稍有弯曲变形,则易产生裂缝,且裂缝发展迅速,最终导致基础不能正常工作。为满足地基允许承载力的要求,需要加大基础底面积,但基础底面尺寸不能过大,否则易导致基础裂缝。通常采取构造措施,控制基础的外伸宽度和基础高度的比值,即基础底面尺寸的放大根据材料的刚性角来决定。刚性角是指基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角,如图2-6所示的α角。基础的刚性角应小于材料刚性角的现值。凡受刚性角限制的为刚性基础。不同材料的刚性角也各不一样,关于材料的刚性角可参考有关资料。
图2-6 刚性基础构造示意图
二、扩展基础(柔性基础)
很多情况下采用刚性基础不能满足结构受力的要求,可将基础做成钢筋混凝土结构。钢筋混凝土基础,称为扩展基础,如图2-7所示。常见的有柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。
图2-7 扩展基础的构造(单位:mm)
(a)锥形基础;(b)阶梯基础;(c)钢筋配置
三、浅基础的构造形式
1.单独基础
单独基础是独立的块状形式,常用断面形式有踏步形、锥形、杯形。适用于多层框架结构或厂房排架柱下基础,其材料通常采用钢筋混凝土、素混凝土等。当柱为预制时,则将基础做成杯口形,然后将柱子插入,并嵌固在杯口内,并称杯形基础,如图2-8所示。
图2-8 单独基础
图2-9 条形基础
2.条形基础
条形基础是连续带形,也称带形基础。有墙下条形基础和柱下条形基础。
墙下条形基础,一般用于多层混合结构的墙下,低层或小型建筑。常采用砖、混凝土等刚性条形基础,如图2-9所示。
条形基础结构简单,便于施工,是普通砌体结构通常采用的形式。
柱下条形基础,用于上部结构为框架结构或排架结构,荷载较大或荷载分布不均匀,地基软弱、承载力偏低,并且柱的距离又比较小时。为增加基底面积或增强整体刚度,以减少不均匀沉降,同时为便于施工,常用钢筋混凝土条形基础,将各柱下基础用基础梁相互连接成一体。若纵横两个方向都将柱下基础连接成条形基础,形成井格基础,如图2-10所示。
井格基础的整体刚度比较大,在高层建筑物和多层厂房中应用广泛。
图2-10 井格基础
3.筏片基础(筏板基础)
当柱或墙传来的荷载很大而地基土又比较软弱时,采用单独基础或条形基础都满足不了要求时,可将基础做成一片连续的钢筋混凝土板。这种由整片的钢筋混凝土板构成的基础,板直接作用于地基上,称为筏片基础或筏板基础。筏片基础的整体性好,能均匀向下传递荷载,减小地基的不均匀沉降,并可以跨越基础下的局部软弱土。
筏片基础常用于地基软弱的多层砌体结构、框架结构、剪力墙结构的建筑,以及上部结构荷载较大且不均匀或地基承载力低的情况,如图2-11所示。
图2-11 筏片基础
4.箱形基础
一些高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上的多层建筑,其上部荷载很大、而且对地基不均匀沉降要求严格时,为增加基础刚度,减小不均匀沉降,常将地下室的底板、顶板和墙整体浇筑成为箱子状的基础,称为箱形基础。
箱形基础的刚度较大,且抗震性能好,有较好的地下空间可以利用,如图2-12所示。
图2-12 箱形基础
(a)示意图;(b)平面图