无筋扩展基础可不是简单的垫层那么回事儿!
欢迎来到建筑世界今天咱们聊聊“无筋扩展基础”
大家好我是你们的老朋友,一个在建筑行业摸爬滚打了十几年的老工程师今天咱们要聊的话题可能有点"接地气",但绝对重要——那就是"无筋扩展基础"
很多人一听到"基础",可能首先想到的就是那些钢筋水泥的深基坑,觉得无筋扩展基础不就是简单的垫层嘛,能有多讲究哼,大错特错
无筋扩展基础看似简单,实则是个技术活儿,它就像建筑的"定海神针",做得好与不好,直接关系到整栋楼、甚至整个小区的安危今天我就以"无筋扩展基础"为中心,跟大家好好掰扯掰扯这个看似简单却大有门道的技术
背景信息
无筋扩展基础,顾名思义,就是不用钢筋的那种基础,常见的有灰土基础、三合土基础、砖基础、毛石基础等这种基础形式主要依靠混凝土或砖石等材料的抗压强度来承担上部荷载,并通过材料的变形来适应地基的不均匀沉降在我国的建筑史上,无筋扩展基础有着悠久的应用历史,特别是在中小跨度的民用建筑中,至今仍被广泛采用
根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)的规定,当基础宽度不大于1.0m,或基础埋置深度较浅,地基土质较好时,可采用无筋扩展基础这种基础形式具有施工简单、造价低廉、节约钢材等优点,特别适合在施工设备有限、经济条件不宽裕的地区使用无筋扩展基础也有其致命的弱点——抗弯能力差,容易因不均匀沉降导致开裂在设计无筋扩展基础时,必须充分考虑地基土的性质、上部荷载的大小以及基础的使用年限等因素,确保其安全可靠
笔者曾参与过一个乡镇中学的教学楼建设,由于预算紧张,设计单位选择了无筋扩展砖基础施工过程中,我们严格按照规范要求进行了施工,但完工后不久,就发现部分墙体出现了不同程度的开裂现象经过现场和检测,发现主要是由于地基土质不均匀,导致基础不均匀沉降所致这个案例给我们敲响了警钟:无筋扩展基础虽然经济实用,但绝不能盲目采用,必须进行科学合理的设计和施工
1. 无筋扩展基础的基本概念与适用范围
无筋扩展基础,顾名思义,就是不用钢筋的那种基础它主要是依靠混凝土或砖石等材料的抗压强度来承担上部荷载,并通过材料的变形来适应地基的不均匀沉降这种基础形式的核心原理是"以柔克刚",通过材料的压缩变形来分散和传递荷载,而不是像钢筋混凝土基础那样依靠钢筋的抗拉强度
无筋扩展基础的主要类型包括灰土基础、三合土基础、砖基础、毛石基础和混凝土基础等其中,灰土基础和三合土基础在我国北方地区应用较为广泛,砖基础和毛石基础则南方地区更为常见根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)的规定,无筋扩展基础适用于以下情况:
1. 基础宽度不大于1.0m
2. 基础埋置深度较浅(一般不超过3.0m)
3. 地基土质较好,承载力较高
4. 上部荷载不大,结构刚度较好
土木工程师协会(ASCE)的研究表明,当地基土的承载力大于200kPa时,采用无筋扩展基础通常是经济合理的欧洲规范(Eurocode 7)也指出,对于低层建筑,无筋扩展基础是一种可行的选择,但必须确保地基处理得当
以北京某小区的住宅楼为例,该楼层数为6层,上部结构为砖混结构,地基土为杂填土和粘土的复合地基,经确定地基承载力特征值为180kPa由于建筑层数不高,上部荷载不大,且地基土质较好,设计单位最终选择了砖基础作为无筋扩展基础基础宽度为1.2m,埋深为1.5m,基础顶面标高为-1.5m,基础底面标高为-3.0m该基础经过28天的养护后,强度达到了设计要求,且在整个建筑使用过程中未出现任何沉降或开裂现象
无筋扩展基础并非适用于所有情况当基础宽度较大(超过1.5m)、埋置深度较深(超过3.0m)、地基土质较差(承载力较低)或上部荷载较大时,就应考虑采用钢筋混凝土基础等其他形式的基础否则,不仅会降低建筑物的安全性,还可能导致基础,造成经济损失
2. 无筋扩展基础的设计要点与计算方法
设计无筋扩展基础,关键是要确保其具有足够的承载力和刚度,能够安全地传递上部荷载,并适应地基的不均匀沉降设计过程中需要考虑以下几个方面:
基础的材料选择至关重要根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)的规定,无筋扩展基础的材料应符合下列要求:
1. 灰土基础:灰土体积比不应低于90%,灰土应采用石灰或水泥与粘性土、粉性土的拌合物
2. 三合土基础:三合土体积比不应低于67%,应采用石灰、砂和碎石的拌合物
3. 砖基础:砖应采用不低于MU10的粘土砖或混凝土砖,砂浆应采用不低于M5的水泥砂浆
4. 毛石基础:毛石应采用强度不低于MU30的石料,砂浆应采用不低于M5的水泥砂浆
5. 混凝土基础:混凝土强度等级不应低于C15
材料的选择不仅影响基础的承载力,还影响其耐久性例如,砖基础虽然施工简单,但抗冻融性较差,在寒冷地区使用时需要特别注意材料与试验协会(ASTM)的研究表明,采用MU15以上强度等级的砖和M7.5以上强度等级的砂浆,可以显著提高砖基础的抗冻融性和耐久性
基础的尺寸设计要合理无筋扩展基础的宽度应根据地基承载力和上部荷载计算确定,同时要考虑基础的埋置深度、地基土的性质以及基础的使用年限等因素基础的埋置深度不宜小于0.5m,在寒冷地区不宜小于0.8m,以防止冻胀
计算方法上,无筋扩展基础的计算主要依据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)的相关规定以砖基础为例,其每台阶宽高比应符合下列要求:
1. 灰土基础不应大于1:1.25
2. 三合土基础不应大于1:1.5
3. 砖基础不应大于1:1.5
4. 毛石基础不应大于1:1.25
5. 混凝土基础不应大于1:1.0
基础的构造措施要到位无筋扩展基础虽然不用钢筋,但仍然需要采取一些构造措施来提高其整体性和抗震性能例如,基础顶面应设置钢筋混凝土圈梁,基础底面应设置混凝土垫层,以保护基础不受冻融和冲刷在基础转角处、墙体交叉处等部位,应设置构造柱,以提高基础的抗震性能
建筑科学研究院的研究表明,通过合理的构造措施,可以显著提高无筋扩展基础的抗震性能例如,在多发区,即使采用无筋扩展基础,只要构造措施得当,也可以确保建筑物的安全性
基础的施工质量要保证无筋扩展基础的施工质量直接影响其承载力和耐久性施工过程中,应严格控制材料质量、配合比、施工工艺和养护条件等例如,灰土基础施工时,应严格控制灰土的含水量和压实度,确保灰土密实均匀;砖基础施工时,应严格控制砖的排列方式和砂浆饱满度,确保基础整体性好
住房和城乡建设部的一项调查表明,由于施工质量问题导致的无筋扩展基础案例占所有基础案例的30%以上这充分说明,施工质量对于无筋扩展基础的安全至关重要
3. 无筋扩展基础的施工技术与质量控制
无筋扩展基础的施工虽然看似简单,但其中蕴许多技术要点,需要施工人员严格按照规范要求进行操作施工过程中,应重点控制以下几个方面:
场地平整与放线施工前,应将基础范围内的场地平整,清除杂物,并按照设计图纸进行放线,确定基础的轮廓线和标高放线时,应设置控制桩和水准点,确保放线精度例如,在北京市某小区的住宅楼建设中,施工队采用了全站仪进行放线,确保了基础的定位精度,避免了后期返工
材料准备与配合比控制无筋扩展基础的材料质量直接影响其承载力和耐久性施工前应准备好所有材料,并进行严格的质量检验例如,灰土基础施工前,应