基础的分类及构造

§2.2　基础的分类及构造

基础的类型较多，按基础所采用的材料和受力特点分为刚性基础和非刚性基础;依基础的构造形式分为条形基础、独立基础、联合基础、桩基础等。

2.2.1　按所用材料及受力特点分类

1.刚性基础

由刚性材料制作的基础称为刚性基础。刚性材料一般是指抗压强度高，而抗拉、抗剪强度低的材料，在常用材料中，砖、石、混凝土等均属刚性材料。所以，砖、石砌体基础、混凝土基础称为刚性基础。从受力和传力的角度考虑，由于土壤单位面积的承载能力小，上部结构通过基础将其荷载传给地基时，基底宽B一般大于墙基的宽B'，才能适应地基受力的要求。

根据相关试验得知，上部结构(墙或柱)在基础中传递分力是沿一定角度分布的，这个传力角度称为压力分布角或称为刚性角，以α表示，如图2-6所示。

如果基础底面宽度超过了刚性角的控制范围，即由B₁增至B，由于地基反作用力的原因，基础底面将产生冲切破坏，如图2-7所示。可见，刚性基础底面宽度的增大要受到刚性角的限制，刚性角是基础的宽b与基础的高H所夹的角，因此只有控制基础的宽高比(b∶H)，才能保证基础不被拉力或冲切力破坏。

图2-6　刚性基础

图2-7　刚性角对基础的影响

2.柔性基础(扩展基础)

采用刚性材料的基础，当建筑物的荷载较大，地基承载力较小时，必须加宽基础底面宽度。因刚性基础受刚性角的限制，势必也要增加基础的高度，这样就会增加土方工程量和基础材料的用量，对工期和工程造价都是不利的。如果将上部传来的荷载通过向侧边扩展成一定底面面积，使作用在基底的压应力等于或小于地基上的允许承载力，而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求。

图2-8中实线部分为钢筋混凝土，虚线部分为混凝土，如果在混凝土基础的底部配以钢筋，利用钢筋来承受拉应力，使基础底部能够承受较大的弯矩，这时，基础的宽度不受刚性角的限制，这种起到压力扩散作用的基础，即钢筋混凝土基础，也称为柔性基础。

2.2.2　按基础的构造形式分类

基础按构造形式的不同可以分为条形基础、独立柱基础、联合基础(井格式基础、片筏式基础、板式基础、箱形基础)、桩基础等。

1.条形基础

条形基础是指基础呈连续的带形，也称为带形基础。

(1)墙下条形基础。当建筑物上部为混合结构，在承重墙下往往做通长的条形基础，如图2-9所示。各种刚性基础如砖、石、灰土、灰浆、三合土、混凝土等均可以用于墙下条形基础，当地基较差、荷载很大时，承重砖墙下也可以采用钢筋混凝土条形基础。

图2-8　钢筋混凝土基础示意图(单位:mm)

图2-9　墙下条形基础示意图

(2)柱下条形基础。当建筑物上部为框架结构或部分框架结构，荷载较大，地基又属软弱土时，为了防止不均匀沉降，常采用钢筋混凝土条形基础，将各柱下的基础相互连接在一起，使整个建筑物的基础具有较好的整体性，如图2-10所示。为了减轻结构自重、节约基础材料、减轻地基承载力，充分发挥材料的强度。还可以采用壳体条形基础(筒壳或折壳条形基础)，这类基础采用单跨长条筒壳或折壳来代替钢筋混凝土条形基础，如图2-10(b)所示。

图2-10　柱下条形基础示意图((b)图为壳体条形基础，单位:mm)

2.独立式基础

当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架及门架结构承重时，其基础常采用方形或矩形的单独基础，这种基础称为独立基础或柱式基础。当柱采用预制构件时，则基础做成杯口形，然后将柱子插入。并嵌固在杯口内，故称为杯形基础，如图2-11所示。

图2-11　独立式基础示意图

3.联合基础

联合基础类型较多，常见的有井格式基础、片筏式基础和箱形基础等。

(1)井格式基础。

当框架结构处在地基条件较差的情况时，为了提高建筑物的整体性，以免各柱子之间产生不均匀沉降，常将柱下基础沿纵、横方向连接起来，做成十字交叉的井格基础，故又称为十字带形基础，如图2-12所示。

图2-12　井格式基础示意图

(2)筏形基础。

当建筑物上部荷载较大，或地基土质很差，承载能力小，采用独立基础或井格基础不能满足要求时，可以采用筏形基础。筏形基础有平板式和梁板式之分，如图2-13所示。

(3)箱形基础。

图2-13　筏形基础示意图

箱形基础是一种刚度很大的整体基础，箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板和纵、横墙组成的，如图2-14所示。

图2-14　箱形基础示意图

(4)桩基础。

当浅层地基上不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适用采取地基处理措施时，考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础。桩基础一般由设置于土中的桩柱和承接上部结构的承台组成。桩基础具有承载力高、沉降量小、节省基础材料、减少土方工程量、改善施工条件和缩短工期等优点，因此应用较为广泛，如图2-15所示。

桩基础的类型很多，按其材料的不同可以分为钢筋混凝土桩、钢桩等;按桩的断面形状可以分为圆形桩、方形桩、环形桩、六角形桩及工字形桩等;按桩的入土方法可以分为打入桩、振入桩、压入桩及灌注桩等;按桩的受力性能又可以分为摩擦桩与端承桩。

摩擦桩是通过桩侧表面与周围土的摩擦力来承受荷载的，适用于软土层较厚、坚硬土层较深、荷载较小的情况。端承桩是将建筑物的荷载通过桩端传给地基深处的坚硬土层，适合于坚硬土层较浅、荷载较大的情况。

图2-15　桩基础示意图