基础所用的材料一般有砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土、三合土、钢筋混凝土等,其中由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土、三合土等制成的墙下条形基础或柱下独立基础称为刚性基础;由钢筋混凝土制成的基础称为柔性基础。

1.刚性基础

(1)砖基础。砖基础取材容易,构造简单,造价低,但其强度低,耐久性和抗冻性较差,只适用于等级较低的小型建筑。

视频:基础类型的构造认知(一)

砖基础的剖面为阶梯形,称为大放脚。每一阶梯挑出的长度为砖长的1/4(60mm)。砖基础有两种形式,即等高式和间隔式,砌筑时应先铺设砂、混凝土或灰土垫层。大放脚的砌法有两皮一收和二一间隔收两种,两皮一收是每砌两皮砖,收进1/4砖长;而二一间隔收是砌两皮砖,收进1/4砖长,再砌一皮砖,收进1/4砖长,如此反复。在相同底宽的情况下,二一间隔收可减小基础高度,但为了保证基础的强度,底层需用两皮一收砌筑,如图2-10所示。

动画:刚性基础

图2-10 砖基础的构造

(a)二皮砖与一皮砖间隔挑出1/4砖;(b)二皮砖挑出1/4砖

(2)毛石基础。毛石基础是由未加工的块石用水泥砂浆砌筑而成,毛石的厚度不小于150mm,宽度为200~300mm。基础的剖面成台阶形,顶面要比上部结构每边宽出100mm,每个台阶的高度不宜小于400mm,挑出的长度不应大于200mm,如图2-11所示。

图2-11 毛石基础

毛石基础的强度高,抗冻、耐水性能好,所以适用于地下水水位较高、冰冻线较深的产石区的建筑。

(3)灰土与三合土基础。灰土基础是由熟石灰粉和黏土按体积比为3∶7或2∶8的比例,加适量水拌和夯实而成。施工时,每层虚铺厚度220~250mm,夯实后厚度为150mm,称为一步,一般灰土基础可做二至三步,如图2-12所示。灰土基础的抗冻性、耐水性差,只能用于埋置在地下水水位以上,并且顶面应位于冰冻线以下的五层及五层以下的混合结构房屋和墙承重的轻型工业厂房。

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图2-12 灰土与三合土基础

三合土基础一般多用于地下水水位较低的四层或四层以下的民用建筑工程中。常用的三合土基础的体积比为1∶2∶4或1∶3∶6(石灰∶砂∶集料),每层虚铺220mm,夯至150mm。三合土的强度与集料有关,矿渣最好,因其具有水硬性;碎砖次之;碎石及河卵石因不易夯打结实,质量较差。

(4)混凝土基础。混凝土基础断面有矩形、阶梯形和锥形三种,每阶高度一般为500mm,如图2-13(a)、(b)所示。当基础底面宽度大于2000mm时,为了节约混凝土常做成锥形,如图2-13(c)所示。

图2-13 混凝土基础

(a)矩形;(b)阶梯形;(c)锥形

(5)毛石混凝土基础。当混凝土基础的体积较大时,为了节约混凝土,可以在混凝土中加入粒径不超过300mm的毛石,这种混凝土基础称为毛石混凝土基础。毛石混凝土基础中,毛石的尺寸不得大于基础宽度的1/3,毛石的体积为总体积的20%~30%,且应分布均匀,如图2-14所示。

图2-14 毛石混凝土基础

混凝土基础和毛石混凝土基础具有坚固、耐久、耐水的特点,可用于受地下水和冰冻作用的建筑。

2.柔性基础

柔性基础是指将上部结构传来的荷载,通过向侧边扩展具有一定底面面积,使作用在基底的压应力等于或小于地基上的允许承载力,起到压力扩散作用的基础。

当基础顶部的荷载较大或地基承载力较低时,就需要加大基础底部的宽度,以减小基底的压力。如果采用刚性基础,则基础高度就要相应增加。这样就会增加基础自重,加大土方工程量,给施工带来麻烦。此时,可采用柔性基础。这种基础在底板配置钢筋,利用钢筋增强基础两侧扩大部分的受拉和受剪能力,使两侧扩大不受高宽比的限制,如图2-15所示。扩展基础具有断面小、承载力大、经济效益较高等优点。

图2-15 柔性基础与刚性基础的比较

由于柔性基础的底部均配有钢筋,可以利用钢筋来承受拉力,以便使基础底部能够承受较大弯矩。这样,基础宽度的加大可不受刚性角的限制,可以做得很宽、很薄,还可尽量浅埋。所以在同样的条件下,采用钢筋混凝土基础可节省大量的混凝土材料和减少土方量工程。

钢筋混凝土基础相当于受均布荷载的悬臂梁,它的截面可做成锥形或阶梯形。基础垫层厚度不宜小于70mm,垫层混凝土强度等级应为C15。底板受力钢筋直径不宜小于ϕ10mm,间距不宜大于200mm,也不宜小于100mm。柔性基础构造示意如图2-16所示。