风景建筑结构与构造-3章新

风景建筑结构与构造3.地基与基础•任何建筑物都是由上部结构、下部结构（基础）和地基3部分组成。把建筑物上的各种荷载传递并扩散到地层的结构叫基础；受影响的那部分地层称为地基，地基承受了建筑物的全部荷载。在上部结构和地基之间，基础起着承上启下的作用。•由于土的荷载能力要比一般建筑材料如砖、混凝土等小得多，因而上部结构的墙和柱就不能直接坐在地基土上，必需在接触处适当扩大尺寸，一边把上部结构的荷载经扩散后传给地基，这个扩大的部分叫做基础。章节主要内容概述1土的物理性质及工程分类2天然地基上浅基础的设计3园林挡土墙的设计4•掌握浅基础的设计计算•了解挡土墙设计•完成书p156：3、6、8、13、14、15章节重点及作业•设计建筑物的基础要确实掌握建筑物的地基土层变化情况后，进行地基基础设计应满足下列要求：1.必须满足地基土的强度要求。2.必须满足地基变形条件。•风景建筑地基基础基本内容：1.了解土的基本特性2.了解确定地基承载力的方法3.掌握天然地基上浅基础中刚性基础的设计方法，对风景建筑中一二层混合结构能够进行基础设计。A.土的成因•土是岩石风化后的产物。经过物理风化的土颗粒之间没有粘结作用，呈现松散状态，称为无粘性土；经过化学风化产生很细的粘土颗粒，颗粒之间有粘结力而相互粘结，含有粘土颗粒的土，干时结成硬块，湿时有粘性，称为粘性土。•风化作用生成的土，如果没有经过搬运，堆积在原来的地方，叫做残积土，残积土一般分布在山坡或山顶。土受到各种自然力如重力、水流、风力、冰川等的作用，搬运到别的地方再沉积下来，叫做沉积土。这是一种最常碰到的土。•土在沉积过程中，会形成大小不同的颗粒，沉积的环境也不同，沉积后受到的重力也不同，形成的土松密程度和软硬程度也必然很不同。•土与一般建筑材料最根本的区别就是一般建筑材料是连续的固体，而土则是散碎颗粒的集合体。土的受力变形比一般建筑材料大很多，土是透水性的而一般的材料则是不透水的。B.土的三相组成•土是由固体的矿物颗粒、液体和气体三部分组成，在一个单位体积的土中，这三部分所占的分量不是固定不变的，而是随着四周的环境的变化而变化着。a)土中的固体颗粒b)土中水：吸着水、薄膜水、自由水c)土中的气体C.土的物理性质指标a)土的三项比例指标•重度：土在天然状态时的单位体积重力称为土的重度，即：)/(3mKNg天然重量密度的变化范围较大，与土的矿物成分、空隙大小、含水多少等有关。一般土的重度为16-20饱和土重力密度（）就是单位体积饱和土所受到的重力有效重力密度（）就是在地下水位以下，土受到水浮力的作用，单位体积中，土颗粒所受的重力扣除浮力后的重力密度。也叫浮重力密度，即：其中，水的重力密度3/mKNsatwsat3/8.9mKNgww•孔隙比：即土体中孔隙与颗粒体积之比。孔隙比一般的，孔隙比值越小的土，较为密实，地基土承载力高；孔隙比值越大的土较为疏散，地基土承载力低。•孔隙度：即土中孔隙体积与总体积之比（用百分数表示）。孔隙率其中：表示孔隙体积；表示固体体积；表示土体总体积•含水量：即土中水重与固体颗粒重量的比值。含水量其中：表示水的重量；表示固体颗粒的重量变化范围较大，与土的类别、天然的埋葬条件、水的补给环境等有关。一般为10%~60%。同一类土含水量越大，强度越低；反之越高。esvVVe%100*VVnvVVSVV%100*swmmwmsm•饱和度：土中水的体积与孔隙体积之比。土的饱和度对于完全干的土对于完全饱和的土本指标反映的是土潮湿状态的指标。当时为稍湿状态，当0.8时为饱和状态，处于两个数值之间为很湿状态。其中：表示孔隙体积；表示土中水的体积%100*vwrVVS0wV0rSvwVV1rS5.0rSrSVVWVb)土的状态指标①无粘性土：无粘性土颗粒比较粗，土粒之间没有粘结力呈现出散粒状态。密实状态的砂土强度高，是良好的建筑地基。无粘性土的密实状态用孔隙比来衡量。当孔隙比小于0.6，属于密实砂土，强度高，压缩性小；孔隙比大于0.95，属于松散砂土。pLPILI②粘性土：粘性土是地基土中的一类，黏性土的状态时用界限含水量来划分。包括朔限（）、液限（），相关产生朔限指数（）和液限指数（）。随着含水量的增大，黏性土地基的承载力相应逐步降低。而液性指数也是确定黏性土承载力的重要指标。所谓塑限：黏性土由可塑状态进入半固体状态时的界限含水量，也称为塑性下限含水量。所谓液限：黏性土由流动状态进入可塑状态时的界限含水量，也称为塑性上限含水量。塑性指数：黏性土液限与塑限的差值（去掉百分数），即塑性指数就是黏性土处于可塑状态时含水量变化的最大范围。其值越大，土的颗粒越细，固体颗粒的吸水能力较强。液性指数：相对稠度。用公式表达为含水量大于塑限，土进入塑性状态。含水量达到液限，土进入流动状态。坚硬状态；硬塑状态；可塑状态；软塑状态；流塑状态。PLPIPPPLPLII0LI0.1LI0LI25.00LI75.025.0LI175.0LI1LID.地基岩石的工程分类•建筑物地基岩石的分类方法很多，按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002），划分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六类。①岩石：分为地质分类和工程分类。是良好的地基，但其性能不均匀，且岩石表面气氛不平，若采用桩基，要特别注意。②碎石土：粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。可分为漂石和块石、卵石和碎石、圆砾和角砾三类。同时按其密实程度分为松散、稍密、中密和密实四种。③砂土：粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒重要超过全重50%的土。通过标准筛分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。颗粒级配良好的砂石较好的地基土，在荷载的作用下变形很快就稳定。但在水下的砂类土不稳定。④粉土：塑性指数小于等于10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。由粉粒、粉土和黏质粉土。黏质粉土性质接近黏性土，不会发生液化。⑤黏性土：塑性指数大于10的土。其值在10与17之间，称为粉质黏土，容易夯实，是常用的填土材料。其值大于17，性质变复杂，吸水后呈流塑态，强度低，含水量在塑限作用强度高，但强度低，难于夯实，干燥后又易开裂。按黏性土的状态分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑。淤泥和淤泥质土是在净水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用生产的天然含水量大，处于流动状态的黏性土。当天然孔隙比大于等于1.5称为淤泥；其值在1.0与1.5之间，称为淤泥质土。特点强度低、压缩性高、透水性差，压实需要长时间。另一种是红黏土，特点是天然孔隙比较大、含水量高、强度高、压缩性较低。⑥人工填土：可分为素填土、杂填土、冲填土和压实填土。•地基基础的方案总的来说有三种：天然地基上的浅基础、人工地基上的浅基础和天然地基上的深基础。•天然地基上的基础，根据埋设深度和施工方法不同，分为浅基础和深基础两类，一般埋置深度小于5m，用于一般施工方法借口施工的基础为浅基础；埋设深度大于5m，需用特殊方法施工的基础为深基础。•设计地基基础时，应当首先考虑采用天然地基上浅基础的设计方案。设计天然地基上的浅基础，一般包括下列几个步骤：确定浅基础的结构型式、材料和平面布置。确定基础的埋置深度。必要时进行地基变形计算。根据结构传来的荷载设计值和地基承载力设计值，计算确定基础的底面尺寸。若地基持力层以下存在软弱土层，需验算软弱下卧层的承载力。基础结构计算和构造设计。绘制基础施工图。A.浅基础的类型1.按基础材料分类：刚性基础、柔性基础。2.按结构型式分类：单独基础、条形基础、柱下十字交叉基础、筏板基础、箱形基础。3.以上几种是常用的基础类型，还有壳体基础、圆板基础、不埋式薄板基础等。刚性基础是指由砖、三合土、灰土、混凝土、毛石基础或毛石混凝土等材料组成的无筋扩展基础。抗压强度大，抗拉、抗弯强度小。设计时，要求基础的外伸宽度和基础高度的比值即刚性角在一定限度内。刚性基础油墙下条形基础和柱下独立基础两种形式。砖基础：剖面形式一般为阶梯状，俗称大放脚。其下一般需设垫层，大放脚从垫层上开始砌筑，要满足其允许宽高比的要求。采取等高式（两皮一收与砌两皮砖收进1/4皮砖）和间隔式（两皮一收和一皮一收相间隔）三合土基础：三合土是由石灰、砂和骨料按体积比1：2：7或1：3：6配成，加适量水拌合后，均匀铺入基槽，每层虚铺220mm，夯至150mm。该基础一般用于地下水位较低的四层和四层以下的民用建筑工程中。灰土基础：常用三七灰土（石灰与黏性土体积比为三七比），土料宜就地取材，粉质黏土为好，使用前过10-20mm筛，每层虚铺200-250mm，夯实至150mm，为一步灰土。常用厚度为300mm或450mm。缺点是早期强度低，抗水性差，抗冻性差。在水中硬化慢，故灰土基础一般使用地下水位较低、五层及五层以下的民用建筑。毛石基础：毛石是未经加工凿平的石材，是一种良好的天然建筑材料。为保证锁结作用，每一级阶梯宜用3排或3排以上的毛石，每一级台阶的外伸宽度不宜大于200mm。毛石间隙很大，若砂浆粘结强度不够，不能用于多层的建筑物，而且不宜用于地下水位以下。混凝土和毛石混凝土基础：混凝土基础的强度、抗冻性和耐久性较好，便于机械化施工，但造价高，毛石混凝土是在浇灌混凝土是，掺入少于基础体积30%的毛石，即成。毛石不宜大于基础最小尺寸的1/3，也不能大于300mm。当刚性基础的尺寸无法同时满足地基承载力和基础的埋设深度时，可采用钢筋混凝土扩展基础。也称为柔性基础。不受刚性角的限制，基础高度较小。当建筑物的荷载较大或土质较软时，常用柔性基础。单独基础：可分为柱下单独基础和墙下单独基础。柱下单独基础是最常用、最经济的一种类型，适用于柱距4-12m，荷载不大且场地均匀，对不均匀沉降有一定适应能力的结构的柱作基础。常采用砖石、混凝土和钢筋混凝土等。其截面可做成矩形、阶梯形或锥形。预制柱下基础一般为杯形基础。墙下单独基础：当地基承载力较大，上部结构传给基础的荷载较小，或当浅层基础土质较差，在不深处有较好土层时，为节约基础材料和减少开挖土方量可采用这种形式。经济跨度为3-5m，砖墙砌在单独基础上边的钢筋混凝土梁上。条形基础：基础长度远大于宽度的一种基础形式。断面形式有矩形、矩形、阶梯形三种。墙下条形基础：常用砖、石等材料建筑，要满足刚性基础允许的宽高比要求，而当上部荷载较大而同时土质较差时，其基础高度较大，可采用柔性基础（基础高度只需300mm，宽度可加大到2m以上）。柱下钢筋混凝土条形基础：当地基软弱而荷载又较大时，可将同一排的柱基础连通做成钢筋混凝土条形基础，柱下条形基础一般设在房屋的纵向，可增设房屋的纵向基础刚度。柱下十字交叉基础：当上部荷载较大，土质较弱，采用条形基础不能满足地基承载力的要求，或是需要增加基础的整体刚度，减少不均匀沉降，可在网柱下纵横两方向设置钢筋混凝土条形基础。筏板基础：当上部荷载大、地基特别软弱或有地下室时，可采用钢筋混凝土做成整片的片筏基础，像一个倒置的无梁楼盖，整体刚度大，能很好地适应上部结构荷载的变化及调整地基的不均匀沉降。梁板式按梁板的位置不同可分为上梁式和下梁式。箱形基础：为使基础具有更大刚度，基础可以做成由钢筋混凝土整片底板、顶板和若干钢筋混凝土纵横墙组成的箱形基础。其优点是整体抗弯刚度想当大，基础的空心部分可以作地下室。（补偿基础）这种基础在高层建筑及重要的构筑物中常采用。B.基础埋置深度①定义：基础底面至地面（一般指室外地面）的距离。②选择基础埋深的原则是在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋，但考虑到基础的稳定性，建筑物构造的影响等因素，除岩石地基外，基础的最小埋深不应小于0.5m，基础顶面应低于设计地面0.1m以上。③影响埋深的因素有：建筑物的用途和结构类型：建筑物的结构类型不同，对不均匀沉降的敏感程度不同。敏感结构如框架结构，应将基础埋于较坚实、较均匀的突出。其埋深较深；不敏感的结构如简支结构，基础可以置于软弱土层，其埋深