刚性基础与扩展基础

刚性基础和扩展基础的概念刚性基础和扩展基础是建筑工程中常见的两种基础形式，它们在设计和施工中起到了重要的作用。

下面将分别对刚性基础和扩展基础的概念进行详细阐述。

一、刚性基础的概念刚性基础是一种采用刚性材料构成的基础结构，可用于承受或分散建筑物荷载的基础形式。

刚性基础一般由混凝土、钢筋等材料构成，具有较高的强度和刚度，能够有效地将荷载传递到地基中。

刚性基础常见的形式包括承台、承台基础、连续墙基础等。

刚性基础的特点：1、刚性强：刚性基础由刚性材料构成，具有较高强度和刚度，在承受荷载时不易发生变形和位移。

2、稳定性好：刚性基础能够稳定地将建筑物的荷载传递到地基中，避免发生基础沉降和变形。

3、施工简单：刚性基础通常采用常见的建筑材料，在施工时较为简单，且具有较高的稳定性和可靠性。

刚性基础的应用范围：刚性基础适用于土质较好、地基较坚实的情况，一般适用于一些大型建筑物的基础设计，如高层建筑、大型厂房等。

刚性基础具有较高的承载能力和稳定性，能够满足大型建筑物的需要。

二、扩展基础的概念扩展基础是一种适用于地基条件较差、荷载较大的基础形式，通过增加基础底面的面积来增加基础的承载能力，以保证建筑物的安全稳定。

扩展基础一般由地下连续墙、斜拉桩、沉井等形式构成。

扩展基础的特点：1、增加承载能力：扩展基础通过增加基础的底面面积来增加承载能力，弥补了地基条件较差的不足。

2、防止沉降：扩展基础通过分散和减小单个基础的荷载压力，降低了地基压力，从而降低了基础的沉降。

3、适应性强：扩展基础具有较好的适应性，可以根据地基条件和建筑物荷载的大小进行设计和施工。

扩展基础的应用范围：扩展基础适用于地基条件较差、地基承载力不足的情况，一般适用于软土地区、高地下水位地区以及地震带等特殊地域。

扩展基础能够通过增加基础底面的面积来分散地基压力，提高整体的稳定性，保证建筑物的安全性。

总结：刚性基础是一种由刚性材料构成的基础结构，适用于土质较好、地基较坚实的情况，具有较高的强度和稳定性。

条形基础
条形基础是浅基础按构造分类的一种。

墙的基础通常连续设置成长条形，称为条形基础。

类型：
1、刚性基础
刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。

2．扩展基础
当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。

柱下扩展基础和墙下扩展基础一般做成锥形和台阶形。

对于墙下扩展基础，当地基不均匀时，还要考虑墙体纵向弯曲的影响。

这种情况下，为了增加基础的整体性和加强基础纵向抗弯能力，墙下扩展基础可采用有肋的基础形式。

施工过程：
1、挖土方至河床处
2、用换填垫层法垫10cm厚的混凝土，使地基不接触泥土
3、混凝土上铺设30cm厚度的钢筋网混凝土基础（钢筋标号16）
4、砌砖130cm基础，并回填沙石子
5、钢筋混凝土地圈梁，形成构造柱
6、10cm厚的熟混凝土形成底层地面。

基础的类型:基础按受力特点及材料性能可分为刚性基础和柔性基础；按构造的方式可分为条形基础、独立基础、片筏基础、箱形基础等。

1．按材料及受力特点分类(1)刚性基础: 受刚性角限制的基础称为刚性基础。

刚性基础所用的材料的抗压强度较高，但抗拉及抗剪强度偏低。

刚性基础中压力分布角a称为刚性角。

在设计中，应尽力使基础大放脚与基础材料的刚性角相一致，目的：确保基础底面不产生拉应力，最大限度地节约基础材料。

构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求。

常用的有：砖基础。

灰土基础。

三合土基础。

毛石基础。

混凝土基础。

毛石混凝土基础。

1)大放脚为保证基础外挑部分在基底反力作用下不至发生破坏。

2)灰土基础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一般多用于地下水位较低的四层和四层以下的民用建筑工程中。

4) 毛石基础具有强度较高、抗冻、耐水、经济等特点。

5)混凝土基础常用于地下水位高，受冰冻影响的建筑物。

6)在上述混凝土基础中加入一定体积毛石，称为毛石混凝土基础。

2)柔性基础。

在混凝土基础底部配置受力钢筋，利用钢筋受拉，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。

钢筋混凝土基础断面可做成梯形，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C7．5或C10素混凝土垫层，厚度lOOmm左右；无垫层时，钢筋保护层为75mm，以保护受力钢筋不受锈蚀。

2．按构造分类(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。

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。

(2)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。

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，墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式；肋式的条形基础条件：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。

刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算2010-04-1909:242-4-1地基承载力验算如前所述直接支承基础的地基土层称为持力层在持力层下面的各土层称为下卧层若某下卧层承载力较持力层承载力低则称为软弱下卧层。

地基承载力的验算应进行持力层的验算和软弱下卧层的验算。

下面首先介绍持力层的验算。

1.中心受荷基础各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足式2.5的要求。

即基础底面的平均压力不得大于修正后的地基承载力特征值。

如图2.9示一单独基础其埋深为d承受作用于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk基础底面积为A基底平均压力表示为: 2-16 式中Fk-相应于荷载效应标准组合时上部结构传至基础顶面的竖向力值Gk-基础自重和基础上的土重。

对一般实体基础可近似地取GkγGAdγG为基础及回填土的平均重度可取γG20kN/m3但在地下水位以下部分应扣去浮托力。

将Gk代入式2-16并满足pk≤fa可得: 2-17 对墙下条形基础通常沿墙长度方向取1m进行计算此时可得基础宽度为: 2-18 式2-18中的Fk为基础每米长度上的外荷载kN/m。

2.偏心受荷基础工程实践中有时基础不仅承受竖向荷载还可能承受柱、墩传来的弯矩及水平力作用例如建筑物框架柱可能承受单向弯矩及剪力、也可能承受双向弯矩和剪力河流中的漂流物如木筏、大的冰块等对桥墩横桥向产生的弯矩及剪力曲线上修筑的弯桥除顺桥向引起力矩外尚有离心力横桥向水平力在横桥向产生力矩。

此时基底反力将呈梯形或三角形分布如图2-10所示。

略2-4-2软弱下卧层验算建筑场地土大多数是成层的一般土层的强度随深度而增加而外荷载引起的附加应力则随深度而减小因此只要基础底面持力层承载力满足设计要求即可。

但是也有不少情况持力层不厚在持力层以下受力层范围内存在软弱土层其承载力很低如我国沿海地区表层土较硬在其下有很厚一层较软的淤泥、淤泥质土层此时仅满足持力层的要求是不够的还需验算软弱下卧层的强度要求传递到软弱下卧层顶面处土体的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力即pzpcz≤faz2-22 式中pz-相应于荷载效应标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz-软弱下卧层顶面处土的自重压力值faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。