建筑工程：建设工程的组成与构造（2）

第二节 建筑工程地基、基础
一、地基、基础概述（熟悉）
基础是建筑物的组成部分，它与土层直接接触，承受房屋墙、柱传来的荷载，连同自重传给土层。基础下面承受建筑物全部荷载的土层称为地基。
基础是房屋建筑的重要组成部分，而地基是地球的一部分，但却相互作用，共同保证房屋的坚固、耐久与安全。
(一)天然地基
凡是天然土层具有足够的承载力，不需经过人工加固，可直接在其上建造房屋的地基称天然地基。天然地基就是由岩石风化破碎成松散颗粒的土层或是呈连续整体状的岩层。地基土一般分为六大类。
1．岩石类：是整体或具有节理裂缝的岩层。
2．碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过了50％的土。
3．砂土：是粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50％，粒径大于0．075mm的颗粒超过全重50％的土。
4．粘性土：主要由粒径小于0．05mm的颗粒所组成，且其中粒径小于0．005mm的颗粒超过全重的3％-6％的土，叫粘性土。
粘性土的含水量对其工程性质有重要影响。对于同一种粘性土，随着含水量的增加依次呈现(1) 坚硬的固态或半固态，强度很大(2) 粘结力减弱，呈可塑状态(3) 含水量增大到饱和则不再具有塑性，而开始至流动状，力学强度急剧下降，甚至完全丧失。
5．粉土：粉土是性质介于粘性土和砂土之间的一种土。粉土的允许承载力与其孔隙比及含水量有关。孔隙比小和天然含水量小的粉土承载力高，反之承载力低。
6．人工填土：是经人工搬动后，又重新推填而形成的土。土层分布不规律、不均匀，压缩性高、浸水后湿陷，其承载力较低。人工填土分素填土、杂填土、冲填土三种。
温陷性黄土(又称大孔土)，东北的季节性冻土、东南沿海的软粘土，广西、湖南、安徽等地的膨胀土等等，这类土统称为特殊土。
(二)人工地基
当土层的承载力差，缺乏足够的坚固性和稳定性，必须经过人工处理使其提高承载力后才能承受房屋全部荷载的地基，称为人工地基。
人工加固地基的方法通常有压实法、换土法、打桩等。
(三)建筑物对地基的要求主要有：
1． 地基应有足够的强度，即足够的承载力；其次，地基应满足变形的要求，即在建筑物荷载作用下，地基发生下沉，其总沉降量和不均匀沉降量要限定在规定范围内，以保证建筑物的正常使用。
2． 对于基础，则主要要求其能承受上部的全部荷载，并把它均匀地传到地基上去；同时应有较强的防潮、防冻能力和耐腐蚀性能，使其与上部建筑的耐久性等级相适应。
二、基础设计原理（熟悉）
基础设计的主要目的是在地基状况(承载力、地下水位、冻土深度)一定的条件下，选择合理的基础底面积、埋置深度，使之满足建筑物地基承载力与变形的要求。
(一)基础底面积大小的确定
房屋荷载一定的情况下，基础底面积的大小，取决于地基承载力。保证基底单位面积压力小于地基承载力是确定基础底面积的根本原则。
(二)基础断面形式
基础断面形式取决于基础所用材料本身的性能。
砖、石、混凝土这一类材料具有抗压强度高而抗拉强度很低的特性，当基础扩大时，为了保证基础底面不受拉，必须保证基础放大部分在压力传递角。(又称刚性角)。因此，工程中把凡是采用砖、石、混凝土等抗压能力高，抗拉、抗剪能力差的材料构筑的基础，也即受刚性角限制的基础称为刚性基础。
由于刚性基础受刚性角限制，势必要相应加大基础的埋置深度，这样就要增加基础用料和开挖土方的工程量，同时基础埋置深度的增加，还会给施工带来困难。如果在混凝土基础中配置钢筋(钢筋是抗拉能力很强的一种材料)，利用钢筋来承受拉力，基础就能够承受弯曲，就可以不受刚性角的限制，所以，钢筋混凝土基础又称柔性基础。
在基础底宽相同的情况下，钢筋混凝工基础相对混凝土等刚性基础可以减小基础的高度和埋置深度。
(三)基础埋深的确定
由室外设计地面到基础底面的垂直距离，称为基础的埋置深度。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。
1．基础埋深的确定条件。基础的埋置深度应按下列条件确定：
(1)建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造；
(2)作用在地基上的荷载大小和性质；
(3)工程地质和水文地质条件；
(4)相邻建筑物的基础埋深；
(5)地基土冻胀和融陷的影响。
2．筏形和箱形基础埋深的确定。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的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。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求。
3． 有相邻建筑物时基础埋深的确定。当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础。当埋深大于原有建筑基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定。
三、基础的分类及构造（掌握）
(一) 按所用材料分类
房屋建筑基础按所用材料可分为砖基础、毛石基础、灰土基础、混凝土基础及钢筋混凝土基础。
1．砖基础是用砖和水泥砂浆砌筑而成的基础。
2．毛石基础是用开采的无规则的块石和水泥砂浆砌筑而成的基础。
3．灰土基础是由石灰与粘土按一定比例拌合，加水夯实而成的基础。
4．混凝土基础是由混凝土拌制后灌筑而成的基础。
5．钢筋混凝土基础是在混凝土中加入抗拉强度很高的钢筋，使这种基础具有较高的抗弯抗拉能力。
(二)按外形分类
基础按外形可分为：
1．条形基础。这种基础多为墙基础，沿墙体长方向是连续的。
2．独立基础。这种基础主要为独立柱下的基础。现浇钢筋混凝土独立柱基有平台式、坡面式。预制柱下为钢筋混凝土杯形基础。
3．筏形基础。筏形基础形象于水中漂流的木筏。井格式基础下又用钢筋混凝土板连成一片，大大地增加了建筑物基础与地基的接触面积，换句话说，单位面积地基土层承受的荷裁减少了，适合于软弱地基和上部荷载比较大的建筑物。
4．箱形基础。箱形基础是由钢筋混凝土的顶板、底板和纵横承重隔板组成的整体式基础。箱形基础不仅同筏形基础一样有较大的基底面积，适用于软弱地基和上部荷载比较大的建筑物。而且由于基础自身呈箱形，具有很大的整体强度和刚度。当地基不均匀下沉时，建筑物不会引起较大的变形裂缝。该基础施工难度大，造价高。多用于高层建筑，另外可兼作地下室。
5．桩基础。工程实践中，当建筑物上部结构荷载很大，地基软弱土层较厚，对沉降量限制要求较严的建筑物或对围护结构等几乎不允许出现裂缝的建筑物，往往采用桩基础。桩基础可以节省基础材料，减少土方工程量，改善劳动条件，缩短工期。
(1) 桩基础由承台和桩群两部分组成。承台设于桩顶，把各单桩联成整体，并把上部结构的荷载均匀地传递给各根桩，再由桩传给地基。
(2)桩按传力方式不同，分为摩擦桩和端承桩。
(3)混凝土或钢筋混凝土桩按制作方法不同可分为预制桩和灌注桩两类。
四、基础(地下室)防潮、防水（了解）
(一)基础防潮
设置防潮层的目的是防止土中水分沿土层及砖基础毛细管进入墙体。墙体潮湿后不但影响观感，而且会使墙体保温性能变差。
防潮层的水平标高位置应在首层室内混凝土地面厚度范围内，与地面共同形成整体隔水层，如过高过低都会失去防潮作用。
基础防潮层的做法有以下几种：
1．在基础防潮部位，做一层20—25mm厚的防水砂浆。
2．在基础防潮部位，用强度等级较高的防水砂浆连续砌三皮砖。
3．在基础防潮部位作60mm厚细石钢筋混凝土防潮带，与墙同宽。
(二)基础(地下室)防水
当设计地下水位高于地下室地坪时，地下室的地面及外墙必须做整体防水处理。
第三节 房屋建筑工程主体结构
房屋建筑首层地面标高一般为±0.00m，这一标高是基础与地上主体结构的分界线。上部主体结构包括：墙、柱、梁、板、楼梯、屋面等。
一、墙体（掌握）
(一)墙体的作用、分类和稳定性要求
1．墙体的作用。
(1)墙体能承受建筑的荷载，把屋顶、楼面的荷载通过墙体传到基础上。
(2)墙体能起挡风雨、防寒保温的围护作用。
(3)墙体有分隔房间的作用。
2．墙体的分类。
(1)按是否承重划分。可分为承重墙和自承重墙。
(2)按所处位置不同划分。可分为外墙、内墙、纵墙、横墙。
(3)按使用材料划分。可分为粘土砖墙，混凝土、加气混凝土砌块墙，钢筋混凝土墙，石膏板隔断墙等。
3．强度及稳定性方面的要求。在砖石墙承重结构中，墙除了承受自重外还要承受整个建筑物的荷载，因此其强度和稳定性至关重要。
墙体的强度除取决于所采用的砖、石的强度，还与砌筑用的砂浆强度、搭缝方式、施工质量有直接关系。
(二)墙体的构造
1．砖墙体。
(1)砖墙的厚度和长度。砖墙厚度是与标准尺寸分不开的。粘土砖墙的厚度有：半砖墙、3／4砖墙、一砖墙、一砖半墙、二砖墙。
(2)砖墙体的砌筑要求。
(3)砖墙体中门窗过梁、圈梁、构造柱的设置。
①门窗过梁。过梁是门窗等洞口上设置的横梁，承受洞口上部墙体与其他构件(楼层、屋顶等)传来的荷载，并将荷载传至窗间墙。
②圈梁。圈梁是为了提高建筑物的空间刚度和整体性，增加墙体稳定，减少由于地基不均匀沉降而引起的墙体开裂，并防止较大振动荷载对建筑物的不良影响而设置的。
③构造柱。构造柱从竖向加强墙体的连接，与圈梁一起构成空间骨架，提高了建筑物的整体刚度，约束墙体裂缝的开展，从而增加建筑物承受地震的能力。因此，有抗震设防要求的建筑物中须设钢筋混凝土构造柱。
构造柱一般在墙的转角部位(如建筑物四角、纵横墙相交处、楼梯间转角处等)设置，沿整个建筑高度贯通，并与圈梁、地梁现浇成—体。
2．钢筋混凝土(剪力)墙体。钢筋混凝土墙体，是由墙筋、暗柱筋、暗梁筋为骨架，用混凝土浇筑而成的承重墙体。
3．框架填充墙体。框架填充墙是在框架结构柱梁间用各类砌块和材料填充的墙体。除砖砌间墙外，还有加气混凝土砌块和墙板、陶粒混凝土空心砖等。
4。墙体细部构造。
(1)变形缝。包括：伸缩缝、沉降缝、抗震缝。
①伸缩缝。防止和减少建筑构件热胀冷缩出现裂缝和破坏，事先在建筑物上留设的缝称为伸缩缝。其做法为：沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙，将建筑物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开，基础不必断开。
②沉降缝。当房屋相邻部分的高度、荷载和结构形式差别很大而地基又较弱时，房屋有可能产生不匀均沉降，致使某些薄弱部位开裂。为此，应在适当位置如复杂的平面或体形转折处、高度变化处、荷载、地基的压缩性和地基处理的方法明显不同处设置沉降缝。沉降缝与伸缩缝不同之处是除屋顶、楼板、墙身都要断开外，基础部分也要断开，即使相邻部分也可以自由沉降、互不牵制。
下面几种情况需留设沉降缝：
a．一幢房屋坐落在不同承载力的地基土上时；
b．同一房屋建筑相邻高差(层数)或荷载变化很大时；
c．新旧房屋相接时；
d．房屋建筑平面复杂，应分若干区段时。
③抗震缝。当房屋建筑立面高差在6米以上，或承重结构的材质不同以及建筑平面尺寸不一时，在地震作用下，产生不同的振幅和振动频率，会造成建筑物的破坏。为防止上述情况的产生，在不同状况的两部分之间，事先留设自基础到房顶的通缝，即抗震缝。抗震缝应沿房屋全高设置，其两侧应布置墙。一般基础可不断开，只是兼做沉降缝时才将基础断开。地震设防的房屋的伸缩缝和沉降缝应符合抗震缝的要求。抗震缝宽度应根据房屋的高度
和设计烈度不同而定，在多层砖混建筑中，一般取50—70mm。
(2)勒脚、散水及地下管沟。
①勒脚。外墙与地面接近处突出墙面部位称为勒脚。勒脚部位常年遭受屋檐雨水滴溅及地面水的浸泡，易遭风化、冻融破坏。因此，这部分墙体局部加厚或加厚墙体抹灰。
②散水。沿建筑物外墙脚四周，在500—1200mm宽度范围内，做砖砌或混凝土散水，目的是为快速排除房檐滴水，保护墙基础。
③地下管沟。
5．间隔墙。只承受自重并起分隔作用的内墙叫间隔墙(又称隔断墙)。间隔墙的特点有：①越轻越好。②越薄越好。③有隔声、耐水、耐火的功能。④用活动间隔墙分割，易拆易装。
常见的间隔墙有：
(1)半砖间隔墙。
(2)炉渣空心砖间隔墙。
(3)木板条间隔墙
(4)轻钢龙骨石膏板间隔墙。
(5)轻质GRC多孔墙板间隔墙。具有耐火、不怕水、有一定的强度、不开裂、重量轻、表面平整等诸多优点。