【正文】 的基礎及墊層 。 標號一般采用 ~C10。 為節(jié)約水泥用量 ， 可以在混凝上中摻入 20％~30％ 毛石 ， 稱為毛石混凝土 。 鋼筋混凝土具有較強的抗彎 、 抗剪能力 ， 是質量很好的基礎材料 。用于荷載大 、 土質軟弱的情況或地下水位以下的擴展基礎 、 筏形基礎 、 箱形基礎和殼體基礎 。 對于一般的鋼筋混凝土基礎 ， 混凝土的標號應不低于 C15。 殼體基礎的混凝土標號應不低于 C20。 我國在 1000多年以前就采用灰土作為基礎墊層 ， 效果很好 。 基礎砌體下部受力不大時 ， 也可以利用灰土代替磚 、 石或混凝土 。 作為基礎材料用的灰土 ， 一般為三七灰土 ， 即用三分石灰和七分粘性土 (休積比 )拌勻后分層夯實 。 若在灰土中加入適量的水泥做成三合土 ， 可以有更高的強度和抗水性 。 基礎的埋置深度 基礎底面埋在地面 (一般指設計地面 )下的深度，稱為基礎的埋置深度。為了保證基礎安全，同時減少基礎的尺寸，要盡量把基礎放在良好的上層上。但是基礎埋置過深不但施工不方便，并且提高基礎的造價。 合理的埋置深度選擇原則：在保證安全可靠的前提下，盡量淺埋。但不應淺于 ，因為表土一般都松軟，易受雨水及外界影響，不宜作為基礎的持力層。另外，基礎頂面應低于設計地面 100mm以上．避免基礎外露，遭受外界的破壞。 影響基礎埋置深度的因素很多 ， 其中最主要的有以下幾方面： （ 一 ） 建筑物的用途 、 結構類型和荷載性質與大小 基礎的埋置深度首先決定于建筑物的用途、如有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎的型式和構造條件。對于由磚石材料砌筑的剛性基礎，因要滿足剛性角的構造要求，基礎埋深就由基礎構造高度決定。因地基條件或使用上的要求，基礎埋置深度有不同時，應將基礎做成臺階形，由淺到深逐步過渡 ,臺階高寬比例為 1:2。 （ 二 ） 相鄰建筑物基礎的影響 如果與鄰近建筑物的距離很近時 ， 為保證相鄰原有建筑物的安全和正常使用 ?；A理設深度宜淺于或等于相鄰建筑物的埋置深度 。 如果基礎深于原有建筑物基礎時 ， 要使二基礎之間保持一定距離 ， 其凈距 L一般為相鄰兩基礎底面高差 ?H的 1~2倍 。以免開挖基坑時 ， 坑壁塌落 ， 影響原有建筑物地基的穩(wěn)定 。 如不能滿足這一要求時 ，應采取施工措施 ， 如分段施工 、 設臨時加固支撐或板樁支撐等 。 對荷載較大的高層建筑和對不均勻沉降要求嚴格的建筑物設計中 ， 為減少沉降 ，取得較大的承載力 ， 需把基礎埋置在較深的良好土層上 。 此外 ， 承受水平荷載較大的基礎 ， 應有足夠大的埋置深度 ， 以保證地基的穩(wěn)定性 。 （ 三 ） 工程地質和水文地質條件 直接支承基礎的土層稱為持力層，其下的各土層稱為下臥層。為了保證 建筑物的安全必須根據荷載的大小和性質給基礎選擇可靠的持力層 。 上層土的承載力大于下層土時 ， 盡可能取上層土作為持力層 ， 以減少基礎的埋深 。 當上層土的承載力低于下層土時 ， 如果取下層土為持力層 ， 所需的基礎底面積較小 、 但基礎埋深較大 ， 若取上層土為持力層 ， 則情況適相反 。 哪一種方案較好 ，要從施工難易 、 材料用量等方面作方案比較后才能肯定 。 當基礎存在軟弱下臥層時 ，基礎宜盡量淺埋 ， 以便加大基底至軟弱層的距離 。 基礎應盡量埋置在地下水位以上，避免施工時要進行基槽排水。如果地基中有承壓水存在，則要校核開挖基槽后，承壓水層以上的基底隔水層是否會因承壓力水的浮托作用而發(fā)生流土破壞的危險。要考慮地下水對基礎材料的腐蝕作用。 四、地基凍脹和融陷條件 地下一定范圍內 ， 土層的溫度隨氣候而變化 ， 在寒冷地區(qū) ， 冬季地表附近土層中 ， 水因溫度降低而凍結 。 土凍結后 ， 含水量增加 ， 體積膨脹 ， 地面隆起這種現象稱為 土的凍脹現象 。 春季氣溫回升土層解凍 ， 凍土層體積縮小 ， 而含水量顯著增加 ， 土的強度大幅度下降而產生 融陷現象 。凍脹和融陷都是不均勻的 。 如果基底下面有凍土層 ， 就將產生難以預估的凍脹和融陷變形 ， 影響建筑物的正常使用 ， 甚至導致建筑物破壞 。 對于埋置于可凍脹土中的基礎 ， 其最小埋深dmin應由下式確定 式中 zo(標準凍結深度 )； ?t(采暖對凍深的影響系數 )和 dfr(殘留凍土層厚度 )。 《 建筑地基基礎設計規(guī)范 》 規(guī)定對于凍脹地基上的建筑物應采取防凍害措施 。 （一）地基承載力驗算 直接支承基礎的地基土層稱為持力層。對于所有等級的建筑物都必須進行地基承載力驗算。當基礎只承受軸心荷載時，要求滿足式 pk≤ fa 式中 pk —— 基礎底面的壓力?；讐毫喕癁榘粗本€分布，用材料力學方法求得 式中 Fk —— 相應荷載效應標準組合時 ，上部結構傳至基礎頂面豎向力， kN； Gk —— 基礎自重和基礎上的土重， kN； A —— 基礎底面積， m2。 地 基 計 算 采用極限狀態(tài)設計方法 ， 結合地基土的特點和長期積累的工程經驗 ， 地基計算包括地基承強力驗算 、 地基變形驗算 、 地基穩(wěn)定驗算三個方面內容 。 當基礎受 偏心荷載 作用時，除要求滿足上式外，還應滿足 式中 pmax —— 基礎底面邊緣最大壓力值， kPa； pmin —— 基礎底面邊緣最小壓力值， kPa； M —— 作用于基礎底面的力矩值， kN?M； W —— 基礎底面的抵抗矩， m3； e —— 偏心矩， m。 當偏心矩 e＞ b／ 6時， pmin＜ 0，基礎底面與地基土脫開。這種情況下，基底壓力 pmax可表示為： 式中 l —— 垂直于力矩方向的基礎底面邊長 ， m； a —— 合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離 ， m。 pmin /pmax 值過小，表示基底壓力分布很不均勻，容易引起過大的不均勻沉降．應盡量避免。對高層建筑的箱形和筏形基礎。要求 pmin 0。若考慮地震組合，則允許基礎底面可以局部與地基土脫開，但零應力區(qū)的面積不應超過基礎底面積的 25％，即 3a ≥ 。 地基承載力設計值是滿足土的強度條件和變形要求時的地基單位面積上的承載能力。因此承載力驗算可以認為是控制地基中塑性區(qū)域的發(fā)展以免導致地基失穩(wěn)。 地基承載力特征值確定方法： 1．按 《 建筑地基基礎設計規(guī)范 》 提供的承載力表，由室內土工試驗和原位測試指標確定地基承載力特征值 fak。 2．按土的抗剪強度指標，以理論公式 fa=Mb?b+Md?0d+Mcck 計算地基承載力設計值 fa。 地基承載力設計值確定 fa＝ fak ＋ ?b? (b－ 3)＋ ?d? (d－ ) 式中 fa —— 修正后的地基承載力特征值， kPa； fak —— 地基承載力特征值， kPa； ? —— 基底以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重， kN／ m3； b —— 基礎寬度，當寬度小于 3m時按 3m計，大于 6m時按 6m計； d —— 基礎埋置深度 m；一般基礎自室外地面標高起算。在填方整平地區(qū)，可自填土面標高算起， 但填土在上部結構施工完成后進行，應從天然地面標高算起。 對于地下室，如采用箱形基礎或筏基時，基礎埋置深度自室外地面標高算起，當采用獨立基礎或條形基礎時應從室內地面標高算起。 地下室的外墻基礎埋深，可按下式計算 d=(d1+d2)/2。在其他情況下，從室內地面標高起算； ?b、 ?d ——— 基礎寬度和埋置深度的承載力修正系數 。 （二）中心荷載作用下基礎的計算 在基礎的設計中，通常假定基礎底面壓力是直線分布，受中心荷載作用時，則為均勻分布，基礎采用對稱形式，使荷載作用線通過基底形心。 計算步驟如下 ： 計算基礎底面積 A (矩形 )或基礎底面寬度b (條形、正方形 ) 中心荷載作用下的基礎，按承載力設計值計算，應滿足條件： 初步估算時，可假定基礎與土的平均容重 為(工程計算中，常簡化取為 20 kN/m3) 即 G＝ ?G dA。 在實際計算時 G則為基礎自重的設計值和基礎上土重的標準值，地下水位以下部分均用浮容重計算。 （ 三）偏心荷載作用下基礎的計算 偏心荷載作用下，基礎底面的尺寸一般用逐次漸近法進行計算。計算步驟如下： ? 先不考慮偏心，用條形基礎公式或矩形基礎公式計算出基礎的底面積 A1 (對于單獨基礎 )或基礎寬度 b1(對于條形基礎 )。 ? 根據偏心大小，把底面積 A1(或 b1)適當提高 10％～ 40％，作為偏心荷載作用下基礎底面積 (或寬度 )的第一次近似值，即： A＝ (～ )A1 ? 按假定的基礎底面積 A，用下式計算基底的最大和最小的邊緣壓力。 如不滿足要求，或應力過小，地基承載力未能充分發(fā)揮，應調整基礎尺寸，直到既滿足要求又能發(fā)揮地基承載力為止。 基礎高度的確定方法與受中心荷載作用的方法相同。 若地基中有軟弱下臥層時，應進行軟弱下臥層的承載力驗算。若建筑物屬于必需進行變形驗算的范圍，應按要求進行變形驗算。必要時還要對尺寸進行調整，并重新進行各項驗算。 ? 軟弱下臥層承載力驗算 持力層以下存在承載力明顯低于持力層的土層，稱為軟弱下臥層。如果軟弱下臥層埋藏不夠深，擴散到下臥層的應力大于下臥層的承載力時，地基仍然有失效的可能，因此需要進行軟弱下臥層的承載力驗算。 當地基受力層范圍內有軟弱下臥層時，應按下式驗算： pz＋ pcz＜ faz 式中 pz— 軟弱下臥層頂面處的附加壓力設計值； pcz— 軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標準值； faz — 軟弱下臥層頂面處經深度修正后地基承載力設計。 當持力層與下臥軟弱土層的壓縮模量比值大于或等于 3時，對條形基礎和矩形基礎， pz值可按簡化公式計算。 自重應力標準值 附加壓力設計值 Es1/Es2 ~θ pz＋ pcz＜ faz 自重應力標準值附加壓力設計值 Es1/Es2 ~θ （四）地基穩(wěn)定性驗算 對經常受水平荷載作用的高層建筑和高聳結構以及建在斜坡上的建筑物，尚應驗算地基地穩(wěn)定性。 地基穩(wěn)定性可用圓弧滑動面法進行驗算。穩(wěn)定安全系數為最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產生的抗滑力矩與滑動力矩的比值，其值應符合下式要求： 若考慮深層滑動時，滑動面可為軟弱土層界面，即為一平面時，穩(wěn)定安全系數應提高 。 位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑，當垂直于坡頂邊緣線的基礎底面邊長小于或等于 3m時，其基礎底面外邊緣線至坡頂的水平距離應符合下式要求，但不得小于 。 當邊坡坡角大于 45o 、坡高大于 8m時， 尚應進行坡體穩(wěn)定性驗算。 （五）地基變形驗算 建筑物的地基變形計算值，不應大于地基變形允許直。地基變形必須滿足： s ? [s] 采用規(guī)范提供的分層總和法。參見土力學中的闡述。 (參見書 p47) 沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜 沉降量 — 指基礎某一點的沉降量，通常指基礎中點的沉降量。沉降量若過大，將影響建筑物的正常使用，如造成室內外上下水管、煤氣管道的斷裂等等。 沉降差 — 一般指相鄰柱基中點的沉降量之差。相鄰柱基沉降差過大，就會導致上部結構產生額外的應力，嚴重時，建筑物將發(fā)生裂縫、傾斜甚至破壞。對于框架結構和排架結構，設計時應由相鄰柱基的沉降差控制。 傾斜 — 指基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。對于高聳結構及長高比很小的高層建筑，其地基的主要特征變形是建筑物的整體傾斜。 局部傾斜 — 指砌體承重結構沿縱墻 6～ 10m內基礎兩點的沉降差與其距離的比值。墻體局部傾斜大時，將會使其撓曲變形、開裂，影響正常使用。 對于 不同建筑物 應選用對其影響最大的 地基變形特征 作為地基允許變形的 控制依據 。對于砌體承重結構應由局部傾斜控制；對于框架結構和單層排架結構應由相鄰柱基的沉降差控制；對于多層或高層建筑和高聳結構應由傾斜值控制。 由磚 、 毛石 、 灰土 、 混凝土等材料按臺階逐級向下擴展 (大放腳 )形成的無筋擴展基礎 ， 也稱為 剛性基礎