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2018二级建筑师建筑结构与设备辅导资料第九章

来源 :中华考试网 2017-11-27

   第九章地基与基础

   概述

  ( 1 )地球上但凡人类居住、生活和工作及与之相关的一切建筑物均建造在地壳的表层 ― 地基上,“空中楼阁”是不存在的。因此,以地基土为研究对象的这门课程 ― 地基与基础在土木工程中占据重要地位。

  ( 2 )建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担,受建筑物影响的那一部分地层称为地基;建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。以最常见的房屋建筑为例,荷载的传递方式为:

  建筑物上部结构→基础→地基,如图 9-1 所示。

  

  ( 3 )组成地层的土或岩石是自然界的产物。它的形成过程、物质成分、工程特性及其所处的自然环境极为复杂多变。因此,在设计建筑物之前,必须进行建筑物场地的地基勘察,对场地的工程地质条件作出正确的评价。

  ( 4 )建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化。这就必须运用力学方法来研究荷载作用下地基土的变形和强度问题。一般来讲,地基基础设计应该满足两个基本条件:

  1 )要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力,保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备;

  2 )控制基础沉降使之不超过允许值,保证建筑物不因地基沉降而损坏或者影响其正常使用。

  ( 5 )基础结构的型式很多。设计时应该选择能适应上部结构和场地工程地质条件、符合使用要求、满足地基基础设计两项基本要求以及技术上合理的基础结构方案。通常把埋置深度不大(一般浅于5m )的基础统称为浅基础(各种单独的和连续的基础)。反之,浅层土质不良,而须把基础埋置于深处的好地层时,就要借助于特殊的施工方法,建造各种类型的深基础了。选定适宜的基础型式后,地基不加处理就可以满足要求的,称为天然地基,否则,就叫做人工地基。

  ( 6 )地基和基础是建筑物的根本,又属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着建筑物的安危。实践表明,建筑物事故的发生,很多与地基基础问题有关,而且,地基基础事故一旦发生,补救并非容易。此外,基础工程费用与建筑物总造价的比例,视其复杂程度和设计、施工的合理与否,可以变动于百分之几到几十之间。因此,地基及基础在建筑工程中的重要性是显而易见的。

  第二节土的物理性质及分类

  一、概述

  土作为建筑物地基的主体,显然是土力学研究的主要对象。土是岩石风化后的产物,是岩石经过风化、剥蚀作用等而形成的碎散颗粒的集合体。

  土既然是散碎颗粒的集合体,颗粒间必然存在着孔隙,而孔隙也必然包含着水或空气。因此,土是由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)组成的三相体。

  二、土的成因与组成

  1 .形成作用与成因类型严格地说,土是由地质作用而生成的。

  地质作用——导致地壳( 30~80km )成分变化和构造变化的作用。是土的生成的根本原因和动力。

  地质年代 ― 地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的世代段落。分为绝对的和相对的,后者应用最广。

  相对地质年代 ― 根据古生物的演化和岩层形成的顺序,将地壳历史划分成的一些自然时段,共划分为五大代:太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。

  代又分为纪,纪又分为若干世和期,即代一纪一世一期。

  每一地质年代中都划分有相应的地层,依次为界一系一统一阶(层)。

  在新生代中最新近的一个纪段称为第四纪,我们现在所见的土就是在这一地质年代生成且尚未胶结成岩的,距今约 100 万年。

  因此,我们现在所指的土可称为第四纪沉积物(层),需要指出:

  岩石经风化而成土,土也可经压实固结、脱水、胶结硬化而成为岩石(沉积岩),即

  当然这需要漫长的时间(以百万年计)。

  2 .土的组成

  (1)土中的固体颗粒。

  土中的固体颗粒(简称土粒)是土的主要组成部分,是土的骨架。土颗粒的大小、形状、和矿物成分及组成情况是决定土的物理力学性质的主要因素。

  土是由大小不同的土粒组成的。随着颗粒的变化,土的性质将发生变化。例如:随着粒径的变细,土的性质由无黏性变为黏性。因此,为了区分土颗粒的特征,常将其划分为不同的粒组,粒组是指粒径界于一定范围内的土粒的集合。

  颗粒级配 ― 土中所含各种粒组的重量所占土粒(干土)总重的百分数。它反映了土中各粒组的比例关系,由土的颗粒分析试验确定。

  矿物 ― 地壳中天然生成的自然元素或化合物,也是构成岩石的基本元素或化合物。

  土的矿物成分 ― 组成土中固体颗粒的矿物类型、结构等。了解土粒的矿物成分,对认识土性十分重要。

  ( 3 )土中气体。土中气占据了土中未被水占领的孔隙。

  自由气体 ― 与大气连通、不影响土质,常存在于粗粒土中。

  封闭气体 ― 与大气隔绝,增加土的弹性,减少土的透水性。

  可燃气体 ― 由微生物的分解作用而形成,常存在于淤泥和泥炭等有机土中。

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