2.1 概述
一、基本概念
1、基礎：建築物地面以下的承重構件，它承受建築物上部結構傳下來的荷載，並把這些荷載連同本身的自重一起傳給地基。
2、地基：承受由基礎傳下來的全部荷載的土層或岩層。
3、其它：持力層、下臥層、 基礎埋深、基底寬度、大放腳（基礎呈階梯形逐級加寬）、灰土墊層等 。
基礎的組成（見圖）
基礎大放腳：為了滿足地基承載力的要求，常把基礎底面做的比牆身寬而使基礎呈階梯形逐級加寬的形式，得名「基礎大放腳」。
二、基本要求
基礎底面傳給地基的平均壓力必須小於地基承載力（地耐力）。
地耐力：地基承受荷載的能力有一定的限度，每平方公尺地基承受的最大壓力，稱為地基的允許承載力，也叫地耐力。 a≥nk/fa
問：在上部荷載一定的情況下，如何滿足上述要求？
2.2 地基
一、地基的要求
1、建築物的建造位址應盡可能選擇在地基情況好或較好的地段；
2、地基的承載力要力求均勻，以保證建築物的基礎在荷載作用下沉降均勻；
3、地基應有較好的持力層和下臥層；
4、盡可能採用天然地基。
二、地基的型別
1、天然地基
凡天然土層具有足夠的承載力，不需經過人工加固，可直接在其上建造房屋的稱為天然地基。（作為建築地基的土層分為：岩土、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土）
（1）岩土：根據其堅固性可分為硬質岩石（花崗岩、玄武岩等）和軟質岩石（頁岩、黏土巖等）；根據其風化程度可分為微風化岩石、中等風華岩石、和強風華岩石等。岩石承載力的標準值在200—4000kpa之間。
（2）碎石土：根據顆粒形狀和粒組含量分為漂石、塊石（粒徑大於200mm）；卵石、碎石（粒徑大於20mm）；圓礫、角礫（粒徑大於2mm）。碎石土承載力的標準值在200—1000 kpa之間。
（3）砂土：根據粒徑大小和佔全重的百分率不同，砂土分為礫砂、粗砂、中砂、細砂、粉砂五種，其承載力標準值在140—500 kpa之間。
（4）粉土：性質介於砂土和黏性土之間，承載力標準值為105—410 kpa。
（5）黏性土：按其塑性指數的大小分為黏土和粉質黏土兩大類，承載力標準值為105—475 kpa。
（6）人工填土：根據其組成和成因可分為素填土（碎石土、砂土、粉土、黏性土等組成的填土）、雜填土（含有建築垃圾、工業廢料、生活垃圾等雜物的填土）、衝填土（水力衝填泥砂形成的土）。承載力標準值為65—160 kpa。
2、人工地基
（1）含義：當土層的承載力較差或雖然土層較好，但上部荷載較大時，為使地基具有足夠的承載能力，可以對土層進行人工加固，這種經人工處理的土層，稱為人工地基。
（2）人工加固地基的方法：壓實法、換土法和樁基
壓實法：用各種機械對土層進行夯打、碾壓、振動來壓實鬆散土的方法為壓實法。
換土法：當基礎下土層比較軟弱，或地基有部分較弱的土層，不能滿足上部荷載對地基的要求時，可將較弱土層全部或部分挖去，換成其他較堅硬的材料，這種方法叫換土法。換土法所用材料一般選用壓縮性低的無侵蝕性材料，如砂、碎石、礦渣、石屑等鬆散材料，這些材料被基槽側面土壁約束，借助互相咬合而獲得強度和穩定性，從應力狀態上看屬於墊層，通常稱為砂墊層或砂石墊層。
如墊層中石料較多，起到傳遞荷載的作用，則常稱為砂石基礎。
樁基：當建築物荷載很大，地基土層很弱．地基承載力不能滿足要求時．可以採用樁基。樁基由承臺和樁柱兩部分組成。
承臺的厚度一般不小於300mm，樁頂嵌入承臺的深度不宜小於5—100mm。按樁柱的材料不同分為混凝土樁、鋼筋混凝土樁、土樁、木樁、砂樁等，我國採用較多的是鋼筋混凝土樁。鋼筋混凝土樁按施工方法不同分為預製樁（斷面一般為200—350mm見方，現場預製樁一般在30m以內，工廠預製樁分節長度一般不超過12m）、灌注樁和爆擴樁（孔徑一般為300—400mm，樁長為5—7m）。
水泥攪拌法和擠密法：用水泥攪拌法和擠密法形成的地基稱復合地基。水泥攪拌法是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械，在一定深度範圍內把地基土與水泥（或其他固化劑）強行拌和固化，形成具有水穩定性和足夠強度的水泥土，形成樁體、牆體和塊體等。
水泥深層攪拌適用於處理淤泥質土、粉質黏土和低強度的黏性土地基。擠密法是以振動或衝擊方法成孔，然後在孔中填入砂、石、石灰、灰土或其他材料，並加以搗實，成為樁體。按材料不同分為砂樁、碎石樁、石灰樁、灰土樁等。
化學注漿法：利用高壓射流技術，噴射化學漿液，破壞地基土體，並強制土與化學液混合，形成具有一定強度的加固體來處理軟基的一種方法。
2.3 基礎
課堂提問：能否將建築物的豎向承重構件（牆或柱）直接放到地基上而不設基礎呢？
一、基礎的要求
1、具有足夠的強度和耐久性，以便有效地傳遞荷載和保證使用年限。
2、基礎的施工和驗收應嚴格按設計圖紙和驗收規範進行。
3、一般
四、五層的民用建築，基礎工程約佔建築總價的10％—20％，應在保證工程質量和工期的同時降低基礎工程造價。
二、基礎的埋置深度
1、含義：由室外設計地面到基礎底面的距離。
2、影響基礎埋深的因素
（1）地基土層質量的影響
（2）地下水位的影響
（3）凍結深度對基礎埋深的影響
（4）相鄰建築物基礎對基礎埋深的影響
（5）建築物特點和使用要求
建築物的特點：如高層建築的基礎埋深一般為建築物地上總高度的1/15—1/10左右；
建築物的使用要求：如建築物設定地下室、地下設施或有特殊裝置基礎時，應根據不同的要求確定基礎埋深。
三、基底寬度的確定
課堂提問：以牆下條形基礎為例，說明影響基底寬度的因素有哪些？（上部結構傳至基礎頂面的豎向力值fk，基礎自重和基礎上的土重gk，地基承載力fa）基礎底面的平均壓力值pk。
pk=fk+gk≤fa
四、基礎的型別
1、按基礎的構造形式分
1) 獨立式基礎
適用範圍：獨立式基礎主要用於柱下。在牆承式建築中，當地基承載力較弱或埋深較大時，為了節約基礎材料．減少土石方工程量，加快工程進度，亦可採用獨立式基礎。
2) 條形基礎（帶形基礎）
型別及適用範圍
牆下條形基礎：當地基條件較好、基礎埋置深度較淺時，牆承式的建築多採用帶形基礎，以便傳遞連續的條形荷載。
柱下條形基礎：常用於框架結構或排架結構，當建築物荷載較大或地基承載力偏低，為增加基底面積或增強整體剛度，可將各柱下獨立基礎沿某一方向聯成一體形成柱下條形基礎。
3) 井格基礎（十字條形基礎）
適用範圍：
當地基較弱，而上部框架結構或部分框架結構對基底的整體性要求較高時，為了防止各柱子之間的不均勻沉降，可將各柱下的基礎沿縱橫2個方向連線起來，這就形成了柱下十字交叉井格基礎，也稱為十字交叉帶形基礎。
4) 片筏基礎（筏形基礎或滿堂基礎）
含義：建築物的基礎由整片的鋼筋混凝土板組成，板直接由地基土承擔，稱為片筏基礎。
型別：根據使用條件和斷面形式可以分為平板式和梁板式。
特點及使用範圍：
整體性好，可跨越基礎下區域性軟弱土，適合於上部建築物荷載較大而地基承載力較差的情況。
5) 箱形基礎
含義：當建築物為荷載大、對地基不均勻沉降要求嚴格的高層建築、大型建築以及軟弱土地基上多層建築，為增加基礎剛度，可將基礎做成由鋼筋混凝土底板、頂板和若干縱橫隔牆組成的箱子狀整體結構，稱為箱形基礎。（頂板、底板、隔牆板）
特點及適用範圍：
整體空間剛度大，對抵抗地基的不均勻沉降有利，常用於高層建築或在軟弱地基上建造重型建築。
課堂提問：請比較下列基礎承載力的大小？
柱下獨立基礎柱下條形基礎柱下十字交叉基礎片筏基礎箱形基礎
2、按受力效能可分為
剛性基礎
含義：凡由剛性材料建造、受剛性角限制的基礎稱為剛性基礎。
特點及使用範圍：抗壓強度高而抗拉、抗剪強度低。常用於地基承載力較好、壓縮性較小的中小型建築物。
剛性角：是基礎放寬的引線與牆體垂直線之間的夾角，用α表示。
磚、石基礎的剛性角控制在26一33之間，混凝土基礎應控制在45以內。用於5層以下的砌體結構建築。
課堂提問：如果建築物的荷載較大、地耐力較小，仍然採用剛性基礎，會出現什麼情況？怎麼辦?
柔性基礎
指鋼筋混凝土基礎，它是在基礎的底部配置鋼筋承受拉力，使基礎的底部能夠承受較大的彎距，基礎底面寬度的加大可不受剛性角的限制。在同樣的條件下，採用鋼筋混凝土基礎較混凝土基礎可以節約大量的材料和土方的工作量，挖方少、埋置淺，但耗用鋼材、水泥和模板量大，且技術要求較高。鋼筋混凝土的澆築需在基礎底下均勻澆灌一層素混凝土墊層作為保護層，目的是防止基礎鋼筋鏽蝕，墊層一般採用c10混凝土，厚度70—100mm，墊層兩邊應伸出底板各70mm以上。
3、基礎按使用的材料可分為
灰土基礎(石灰：黏性土=3：7或2：8)、磚基礎、毛石基礎、混凝土基礎和鋼筋混凝土基礎等。
三合土基礎（石灰：砂：石子或石灰：
爐渣：碎石或碎磚=1：2：
4或1：3：6）應分層夯實，每層夯實前虛鋪220mm，夯實後淨剩150mm。
鋪至設計標高後，在最後一遍夯打時，宜澆灌石灰漿，待表面灰漿略為風乾後，再鋪上一層砂子，最後整平夯實，其強度低，只能用於四層以下建築的基礎，寬度可按計算決定，但一般不小於600mm。混凝土基礎（剛性角可達45°。矩形、階梯形、錐形。
高度小於350mm時，常做成矩形；高度大於350mm時，多做成踏步形，且每級踏步高為300—350mm；當基礎踏步超過**或基礎寬度大於2000mm或高度大於1000mm時，基礎應做成錐形。）
4、按埋置深度可分為
淺基礎、深基礎和不埋基礎。
2.4 常用剛性基礎構造
一、特點
磚基礎取材容易、**較低、施工簡便，是常用的型別之一。但由於強度、耐久性、抗凍性較差，多用於乾燥而溫暖地區的中小型建築的基礎。
二、要求
要求1：材料
在建築物防潮層以下部分，磚的等級不得低於mu10；非承重空心磚、矽酸鹽磚和矽酸鹽砌塊，不得用做基礎材料。
要求2：構造做法
由於剛性角限制，並考慮砌築方便，常採用每隔二皮磚厚收進1／4磚的斷面形式（等高式）。在基礎底寬較大時，也可採取二皮一級與一皮一級間隔的收進的斷面形式（間隔式），但其最底下一級必須用二皮磚厚。
要求3：墊層
一般在大放腳下鋪30一50mm厚水泥砂漿起找平作用的墊層。若上部荷載較大或地基較弱，北方地區多用450mm厚三七灰土(石灰：黃土為3：
7)做傳力墊層；在南方潮濕地區多採用1：3：6(石灰：
爐渣：碎石或碎磚)三合土做傳力墊層，厚度不小於300mm。
思考題：
防止建築物不均勻沉降的措施有哪些？
一、 按地基容許變形來控制設計
二、 提高基礎和上部結構的剛度
三、 設沉降縫
第二章基礎物理
2 4 乙個質量為10 kg的質點在力f 120 t 40 n的力作用下，沿x軸作直線運動。在t 0時，質點位於x 5.0 m處，其速度m s 1。求質點在任意時刻的速度和位置。解 這是在變力作用下的動力學問題。由於力是時間的函式，而加速度，這時，動力學方程就成為速度對時間的一階微分方程，解此微分方...
機械基礎第二章總結
第二章機構的運動分析和靜力分平面析 1.運動副及其分類 1 運動副 聯接的兩構件間既保持直接接觸又產生相對運動，這種可動的聯接稱為運動副。例如 軸與軸承，活塞與氣缸以及一對輪齒嚙合形成的聯接，都夠成了運動副。齒輪嚙合軸與軸承 注意！兩構件只能在同一平面相對運動的運動副稱為平面運動副。2 運動副分類 ...
第二章基礎知識
第二單元 大氣 基礎知識測試 1 大氣層 1 大氣層的作用等。2 根據大氣的大氣從地面到高空依次分為其中與人類最密切的是 溫度隨高度的上公升而 最顯著的特點是 二 天氣和氣溫 1內近地面的大氣的綜合狀況叫天氣。組成的要素有 等。其中是最基本的要素。2 氣溫是空氣的 表示空氣的測量的儀器是單位是一天中...