建设工程技术与计量(土建)基础精讲班第5讲讲义
第二章 工程构造(二)

2014年全国造价工程师执业资格考试
《建设工程技术与计量(土建)》


最大限度地节约基础材料。受刚性角限制的基础称为刚性基础,构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求,如图2.1.3。


①砖基础。砖基础具有就地取材、价格较低、设施简单的特点,在干燥和温暖的地区应用很广。砖基础的剖面为阶梯形,称为放脚。每一阶梯挑出的长度为砖长的1/40为保证基础外挑部分在基底反力作用下不致发生破坏,大放脚的砌法有两皮一收和二一间隔收两种。在相同底宽的情况下,二一间隔收可减少基础高度,但为了保证基础的强度,底层需要用两皮一收砌筑。由于砖基础的强度及抗冻性较差,因此对砂浆与砖的强度等级,根据施工地区的潮湿程度和寒冷程度有不同的要求。
②灰土基础。灰土基础即灰土垫层,是由石灰或粉煤灰与黏土加适量的水拌和经夯实而成的,灰与土的体积比为2:8或3:7 灰土每层需铺22~25cm,夯至15cm为一步。
3层以下建筑灰土可做两步,3层以上建筑可做三步。由于灰土基础抗冻、耐水性能差,所以灰土基础适用于地下水位较低的地区,并与其他材料基础共用,充当基础垫层。
③三合土基础。三合土基础是由石灰、砂、骨料(碎石或碎砖)按体积比1:2:4或1:3:6加水拌和夯实而成,每层虚铺22cm,夯至15cm。三合土基础宽不应小于600mm,高不小于300mm,三合土基础一般多用于地下水位较低的4层以下的民用建筑工程中。
④毛石基础。毛石基础由强度较高而未风化的毛石和砂浆砌筑而成,具有抗压强度高、抗冻、耐水、经济等特点。毛石基础的断面尺寸多为阶梯形,并常与砖基础共用,用作砖基础的底层。为了保证锁结力,每一阶梯宜用3排或3排以上的毛石砌筑。由于毛石尺寸较大,毛石基础的宽度及台阶高度不应小于400mm。
⑤混凝土基础。混凝土基础具有坚固、耐久、刚性角大,可根据需要任意改变形状的特点,常用于地下水位高,受冰冻影响的建筑物。混凝土基础台阶宽高比为1:1~1:1.5,实际使用时可把基础断面做成锥形或阶梯形。
⑥毛石混凝土基础。在混凝土基础中加入粒径不超过300mm的毛石,且毛石体积不超过总体积的20%-30%,称为毛石混凝土基础。毛石混凝土基础阶梯高度一般不得小于300mm。如基础体积较大,为了节约混凝土用量,在浇灌混凝土时,可掺入毛石,做成毛石混凝土基础。
2)柔性基础。鉴于刚性基础受其刚性角的限制,要想获得较大的基底宽度,相应的基础埋深也应加大,这显然会增加材料消耗和挖方量,也会影响施工工期。在混凝土基础底部配置受力钢筋,利用钢筋抗拉,这样基础可以承受弯矩,也就不受刚性角的限制,所以钢筋混凝土基础也称为柔性基础。在相同条件下,采用钢筋混凝土基础比混凝土基础可节省大量的混凝土材料和挖土工程量,见图2.1.4。


钢筋混凝土基础断面可做成锥形,最薄处高度不小于200mm;也可做成阶梯形,每踏步高300~500mm。通常情况下,钢筋混凝土基础下面设有素混凝土垫层,厚度100mm左右;无垫层时,钢筋保护层为70mm,以保护受力钢筋不受锈蚀。
(2)按基础的构造形式分类。
1)独立基础(单独基础)。
①柱下单独基础。单独基础是柱子基础的主要类型,所用材料根据柱的材料和荷载大小而定,常采用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等。
②墙下单独基础。墙下单独基础是当上层土质松软,而在不深处有较好的土层时,为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。砖墙砌在单独基础上边的钢筋混凝土地梁上,地梁的跨度一般为3-5m。
2)条形基础。条形基础是指基础长度远大于其宽度的一种基础形式,按上部结构形式,可分为墙下条形基础和柱下条形基础。
①墙下条形基础。条形基础是承重墙基础的主要形式,常用砖、毛石、三合土或灰土建造。当上部结构荷载较大而土质较差时,可采用钢筋混凝土建造,墙下钢筋混凝土条基础一般做成无肋式;如地基在水平方向上压缩性不均匀,为了增加基础的整体性,减少不均匀沉降,也可做成肋式的条形基础。
②柱下钢筋混凝土条形基础。当地基软弱而荷载较大时,采用柱下单独基础,底面积必然很大,因而互相接近。为增强基础的整体性并方便施工、节约造价,可将同一排的柱基础连通做成钢混凝土条形基础。
3)柱下十字交叉基础。荷载较大的高层建筑,如果土质软弱,为了增强基础的整体刚度,减少不均匀沉降,可以沿柱网纵横方向设置钢筋混凝土条形基础,形成十字交叉基础。
4)片筏基础。如果地基基础软弱而荷载又很大,采用十字基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时,可用钢筋混凝土做成混凝土的片筏基础。片筏基础按构造不同可分为。
平板式和梁板式两类。平板式又分为两类:
一类是在底板上做梁,柱子支承在梁上;
另一类是将梁放在底板的下方,底板上面平整,可作建筑物底层底面。
5)箱形基础。为了使基础具有更大刚度,大大减少建筑物的相对弯矩,可将基础做成由顶板、底板及若干纵横隔墙组成的箱形基础,是筏片基础的进一步发展。箱形基础一般由钢筋混凝土建造,减少了基础底面的附加应力,因而适用于地基软弱土层厚、荷载大和建筑面积不太大的一些重要建筑物,目前高层建筑中多采用箱形基础。
6)桩基础。桩基由桩身和桩承台组成。桩基是按设计的点位将桩身置人土中的,桩的上端灌注钢筋混凝土承台,承台上接柱或墙体,使荷载均匀地传递给桩基。当建筑物荷载较大,地基的软弱土层厚度在5 m以上,基础不能埋在软弱土层内,或对软弱土层进行人工处理困难和不经济时,常采用桩基础。采用桩基础能节省材料,减少挖填土方工程量,改善工人的劳动条件,缩短工期。因此,近年来桩基础采用量逐年增加。
桩基的种类很多,根据材料可分为木桩、钢筋混凝土桩和钢桩等;根据断面形式可分为圆形桩、方形桩、环形桩、六角形桩及工字形桩等;根据施工方法可分为预制桩及灌注桩;根据荷载传递的方式可分为端承桩和摩擦桩,如图2.1.5所示。


以上是常见的基础形式,此外还有壳体基础、圆环基础、沉井基础、沉箱基础等其他基础形式。
2.基础埋深
从室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋深。埋深大于等于5m或埋深大于等于基础宽度4倍的基础称为深基础;埋深为0.5~5m或埋深小于基础宽度的4倍的基础称为浅基础。
3.地下室防潮与防水构造
(1)地下室及其分类。在建筑物底层以下的房间叫地下室。按功能可把地下室分为普通地下室和人防地下室两种;按形式可把地下室分为全地下室和半地下室两种;按材料可把地下室分为砖混结构地下室和钢筋混凝土结构地下室。
(2)地下室防潮。当地下室地坪位于常年地下水位以上时,地下室需做防潮处理。对于砖墙,其构造要求是:墙体必须采用水泥砂浆砌筑,灰缝要饱满;在墙外侧设垂直防潮层。其具体做法是在墙体外表面先抹一层20mm厚的水泥砂浆找平层,再涂一道冷底子油和两道热沥青,然后在防潮层外侧回填低渗透土壤,并逐层夯实,土层宽500mm左右,以防地面雨水或其他地表水的影响。
地下室的所有墙体都必须设两道水平防潮层。一道设在地下室地坪附近,具体位置视地坪构造而定;另一道设置在室外地面散水以上150~200mm的位置,以防地下潮气沿地下墙身或勒脚渗入室内。凡在外墙穿管、接缝等处,均应嵌入油膏填缝防潮。当地下室使用要求较高时,可在围护结构内侧涂抹防水涂料,以消除或减少潮气渗入。见图2.1.6 。


(3)地下室防水。当地下室地坪位于最高设计地下水位以下时,地下室四周墙体及底板均受水压影响,应有防水功能。
地下室防水可用卷材防水层,也可用加防水剂的钢筋混凝土来防水。卷材防水层的做法是在土层上先浇混凝土垫层地板,板厚约lOOmm,将防水层铺满整个地下室'然后于防水层上抹20mm厚水泥砂浆保护层,地坪防水层应与垂直防水层搭接,同时做好接头防水层。图2.1.7为卷材防水层的实例。


(三)墙
在一般砖混结构房屋中,墙体是主要的承重构件。墙体的重量占建筑物总重量的40%-45%,墙的造价占全部建筑造价的30%-40%。在其他类型的建筑中,墙体可能是承重构件,也可能是围护构件,所占的造价比重也较大。
1.墙的类型
墙在建筑物中主要起承重、围护及分隔作用,按墙在建筑物中的位置、受力情况、所用材料和构造方式不同可分不同类型。
根据墙在建筑物中的位置,可分为内墙、外墙、横墙和纵墙;按受力不同,墙可分为承重和非承重墙,建筑物内部只起分隔作用的非承重墙称隔墙。
按构造方式不同,又分为实体墙、空体墙和组合墙三种类型。实体墙是由一种材料构成,如普通砖墙、砌块墙;空体墙也是一种材料构成,但墙内留有空格,如空斗墙、空气间层墙等;组合墙则由两种以上材料组合而成的墙。
按所用材料不同,可分为砖墙、石墙、土墙、混凝土以及各种天然的、人工的或工业废料制成的砌块墙、板材墙等。
墙体材料选择时,要贯彻“因地制宜,就地取材”的方针,力求降低造价。在工业城市中,应充分利用工业废料。
(1)几种特殊材料墙体。
1)现浇与预制钢筋混凝土墙。
①现浇钢筋混凝土墙身的施工工艺主要有大模板、滑升模板、小钢模板三种,其墙身构造基本相同,内保温的外墙由现浇混凝土主体结构、空气层、保温层、内面层组成。
②预制混凝土外墙板。预制外墙板是装配在预制或现浇框架结构上的围护外墙,适用于一般办公楼、旅馆、医院、教学、科研楼等民用建筑。
2)加气混凝土墙。加气混凝土墙有砌块、外墙板和隔墙板。加气混凝土砌块墙如无切实有效措施,不得在建筑物±0.00以下,或长期浸水、干湿交替部位,以及受化学浸蚀的环境,制品表面经常处于8 0℃以上的高温环境。
3)压型金属板墙。压型金属板材是指采用各种薄型钢板(或其他金属板材),经过辊压冷弯成型为各种断面的板材,是一种轻质高强的建筑材料,有保温与非保温型两种。
4)石膏板墙。主要有石膏龙骨石膏板、轻钢龙骨石膏板、增强石膏空心条板等,适用于中低档民用和工业建筑中的非承重内隔墙。
5)舒乐舍板墙。舒乐舍板由聚苯乙烯泡沫塑料芯材、两侧钢丝网片和斜插腹丝组成,是钢丝网架轻质夹芯板类型中的一个新品种。舒乐舍板墙具有强度高、自重轻、保温隔热、防火及抗震等良好的综合性能,适用于框架建筑的围护外墙及轻质内墙、承重的外保温复合外墙的保温层、低层框架的承重墙和屋面板等,综合效益显著。
(2)隔墙。隔墙是分隔室内空间的非承重构件。由于隔墙不承受任何外来荷载,且本身的重量还要由楼板或墙下小梁来承受,因此设计应使隔墙自重轻、厚度薄、便于安装和拆卸,有一定的隔声能力,同时还要能够满足特殊使用部位(如厨房、卫生间等)的防火、防水、防潮等要求。隔墙的类型很多,按其构造方式可分为块材隔墙、轻骨架隔墙、板材隔墙三大类。
1)块材隔墙。块材隔墙是用普通砖、空心砖、加气混凝土等块材砌筑而成的,常用的有普通砖隔墙和砌块隔墙。普通砖隔墙一般采用半砖(120mm)隔墙,用普通砖顺砌,砌筑砂浆宜大于M2.50隔墙上有门时,要预埋铁件或将带有木楔的混凝土预制块砌人隔墙中以固定门框。半砖隔墙坚固耐久,有一定的隔声能力,但自重大、湿作业多,施工较复杂。
为了减少隔墙的重量,可采用质轻块大的各种砌块,目前最常用的是加气混凝土块、粉煤灰硅酸盐砌块、水泥炉渣空心砖等砌筑的隔墙。隔墙厚度由砌块尺寸而定,一般为90~120mm。砌块大多具有质轻、孔隙率大、隔热性能好等优点,但吸水性强,因此,砌筑时应在墙下先砌3~5皮黏土砖。
砌块隔墙厚度较薄,也需采取加强稳定性措施,其方法与砖隔墙类似。
2)轻骨架隔墙。轻骨架隔墙由骨架和面层两部分组成,由于是先立墙筋(骨架)后做面层,因而又称为立筋式隔墙。
①骨架。常用的骨架有木骨架和轻钢骨架。近年来,为节约木材和钢材,出现了不少采用工业废料和地方材料及轻金属制成的骨架,如石棉水泥骨架、浇筑石膏骨架、水泥刨花骨架、轻钢和铝合金骨架等。
②面层。轻骨架隔墙的面层常用人造板材,如胶合板、纤维板、石膏板、塑料板等。人造板与骨架的关系有两种:一种是在骨架的两面或一面,用压条压缝或不用压条压缝即贴面式;另一种是将板材置于骨架中间,四周用压条压住,称为镶板式。
3)板材隔墙。板材隔墙是指单板高度相当房间净高,面积较大,且不依赖骨架,直接装配而成的隔墙。目前,采用的大多为条板,如加气混凝土条板、石膏条板、碳化石灰板、蜂窝纸板、水泥刨花板等。
4)复合板隔墙。用几种材料制成的多层板为复合板。复合板的面层有石棉水泥板、石膏板、铝板、树脂板、硬质纤维板、压型钢板等。夹心材料可用矿棉、木质纤维、泡沫塑料和蜂窝状材料等。
复合板充分利用材料的性能,大多具有强度高,耐火性、防水性、隔声性能好的优点,且安装、拆卸简便,有利于建筑工业化。
2.墙体构造组成
砖墙是用砂浆将砖按一定技术要求砌筑成的砌体,其主要材料是砖和砂浆。我国普通砖尺寸为240mm×115mm×53mm。用砖块的长、宽、高作为砖墙厚度的基数,在错缝或墙厚超过砖块时,均按灰缝10mm进行组砌。从尺寸上可以看出,以砖厚加灰缝、砖宽加灰缝后与砖长形成1:2:4的比例为其基本特征,组砌灵活。砖墙厚度有120mm(半砖)、
240mm(一砖)、370mm(一砖半)、490mm
(两砖)、620mm(两砖半)等。有时为节省材料,砌体中有些砖砌体,构成180mm等按1/4砖厚进位的墙体。为了保证砖墙的耐久性和墙体与其他构件的连接,应在相应的位置进行构造处理。砖墙的细部构造主要包括:
(1)防潮层。在墙身中设置防潮层的目的是防止土壤中的水分沿基础墙上升和勒脚部位的地面水影响墙身,其作用是提高建筑物的耐久性,保持室内干燥卫生。当室内地面均为实铺时,外墙墙身防潮层在室内地坪以下60mm处;当建筑物墙体两侧地坪不等高时,在每侧地表下60mm处,防潮层应分别设置,并在两个防潮层间的墙上加设垂直防潮层;当室内地面采用架空木地板时,外墙防潮层应设在室外地坪以上,地板木搁栅垫木之下。墙身防潮层一般有油毡防潮层、防水砂浆防潮层、细石混凝土防潮层和钢筋混凝土防潮层等。
(2)勒脚。勒脚是指外墙与室外地坪接近的部分,其作用是防止地面水、屋檐滴下的雨水对墙面的侵蚀,从而保护墙面,保证室内干燥,提高建筑物的耐久性,同时,还有美化建筑外观的作用。勒脚经常采用抹水泥砂浆、水刷石,或在勒脚部位将墙体加厚,或用坚固材料来砌,如石块、天然石板、人造板贴面。勒脚的高度一般为室内地坪与室外地坪高差,也可以根据立面的需要而提高勒脚的高度尺寸。
(3)散水和暗沟(明沟)。为了防止地表水对建筑基础的侵蚀,在建筑物的四周地面上设置暗沟(明沟)或散水,降水量大于900mm的地区应同时设置暗沟(明沟)和散水。暗沟(明沟)沟底应做纵坡,坡度为0. 5%-1%,坡向窨井。外墙与暗沟(明沟)之间应做散水,散水宽度一般为600~1000mm,坡度为3%-5%。降水量小于900mm的地区可只设置散水。暗沟(明沟)和散水可用混凝土现浇,也可用有弹性的防水材料嵌缝,以防渗水。
(4)窗台。窗洞口的下部应设置窗台。窗台根据窗子的安装位置可形成内窗台和外窗台。外窗台是防止在窗洞底部积水,并流向室内;内窗台则是为了排除窗上的凝结水,以保护室内墙面。外窗台有砖窗台和混凝土窗台,砖窗台有平砌挑砖和立砌挑砖两种做法,表面可抹1:3水泥砂浆,并应有1 0%左右的坡度,挑出尺寸大多为60mm;混凝土窗台一般是现场浇制而成。
内窗台的做法也有两种:水泥砂浆窗台,般是在窗台上表面抹20mm厚的水泥砂浆,并应突出墙面
50mm为好;窗台板,对于装修要求高的房间,一般均采用窗台板。外窗台外挑部分应做滴水,滴水可做成水槽或鹰嘴形,窗框与窗台交接缝处不能渗水,以防窗框受潮腐烂。
(5)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,它的部分自重可以直接传给洞口两侧墙体,而不由过梁承受。宽度超过300mm的洞口上部应设置过梁。过梁可直接用砖砌筑,也可用木材、型钢和钢筋混凝土制作。钢筋混凝土过梁采用得最为广泛。
(6)圈梁。圈梁是在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处,沿砌体墙水平方向设置封闭状的按构造配筋的混凝土梁式构件,可以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。在抗震设防地区,设置圈梁是减轻震害的重要构造措施。宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋,且层数为3~4层时,应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。
当层数超过4层时,除应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁外,至少应在所有纵、横墙上隔层设置。多层砌体工业房屋,应每层设置现浇混凝土圈梁。,设置墙梁的多层砌体结构房屋,应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁。钢筋混凝土圈梁的宽度一一般同墙厚,对墙厚较大的墙体可做到墙厚的2/3,高度不小于120mm。当圈梁遇到洞口不能封闭时,应在洞口上部设置截面不小于圈梁截面的附加梁,其搭接长度不小于1m,且应大于两梁高差的2倍,但对有抗震要求的建筑物,圈梁不宜被洞口截断。
(7)构造柱。在砌体房屋墙体的规定部位,按构造配筋,并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱称为构造柱。圈梁在水平方向将楼板与墙体箍住,构造柱则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和墙体的延性,约束墙体裂缝的开展,从而增加建筑物承受地震作用的能力。因此,有抗震设防要求的建筑物中需设钢筋混凝土构造柱。
构造柱一般在墙的某些转角部位(如建筑物四周、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、地梁现浇成一体。施工时先砌墙并留马牙槎,随着墙体的上升,逐段浇筑混凝土。要注意构造柱与周围构件的连接,并且应与基础与基础梁有良好的连接。
砖混结构中构造柱的最小截面尺寸为240mm×180mm,竖向钢筋一般用4φ12,钢箍间距不大于250mm,且在柱上下端应适当加密;6、7度抗震设防时超过六层,8度抗震设防时超过五层和9度抗震设防时,构造柱纵向钢筋宜采用4~14,外墙转角的构造柱可适当加大截面及配筋。构造柱可不单独设置基础,但构造柱应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。
(8)变形缝。变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝,其作用是保证房屋在温度变化、基础不均匀沉降或地震时能有一些自由伸缩,以防止墙体开裂,结构破坏。
1)伸缩缝。又称温度缝,主要作用是防止房屋因气温变化而产生裂缝。其做法为:沿建筑物长度方向每隔一定距离预留缝隙,将建造物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开,基础因受温度变化影响较小,不必断开。伸缩缝的宽度一般为20 ~30mm,缝内应填保温材料。
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,房屋有可能产生不均匀沉降,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,荷载及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-即使相邻部分也可自由沉降、互不牵制。沉降缝宽度要根据房屋的层数定:2~3层时可取5 0~80mm,4~5层时可取80~l20m。5层以上时不应小于120mm。
3)防震缝。地震区设计的多层房屋,为防止地震使房屋破坏,应用防震缝将房屋分成若干形体简单、结构刚度均匀的独立部分。防震缝一般以基础顶面开始,沿房屋全高设置。缝的宽度按建筑物高度和所在地区的地震烈度来确定,一般多层砌体建筑的缝宽取5 0~100mm;多层钢筋混凝土结构建筑,高度15m及以下时,缝宽为70mm;当建筑高度超过15m时,按烈度增大缝宽。
(9)烟道与通风道。烟道用于排除燃煤灶的烟气。通风道主要用来排除室内的污浊空气。烟道设于厨房内,通风道常设于暗厕内。
烟道与通风道的构造基本相同,主要不同之处是烟道道口靠墙下部,距楼地面6 00~1000mm,通风道道口靠墙上方,比楼板低约300mm。烟道与通风道宜设于室内十字形或丁字形墙体交接处,不宜设在外墙内。烟道与通风道不能共用,以免串气。
(10)垃圾道。垃圾道由垃圾管道(砖砌或预制)、垃圾斗、排气道口、垃圾出灰口等组成。垃圾管道垂直布置,要求内壁光滑。垃圾管道可设于墙内或附于墙内。垃圾道常设置在公共卫生间或楼梯间两侧。