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古建筑地基与基础构造

 黄之中 2023-03-31 发布于上海


地基


地基指的是承受上部结构荷载影响的那一部分,基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体。对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。

地基的分类




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地基分为天然地基和人工地基。

天然地基不需要对地基进行处理就可以直接放置基础的天然土层。当土层的地质状况较好,承载力较强时可以采用天然地基。岩石、碎石土、砂土、黏性土等,一般可作为天然地基。

人工地基地质状况不佳的条件下,如坡地、沙地或淤泥地质,或虽然土层质地较好,但上部荷载过大时,为使地基具有足够的承载能力,则要采用人工加固地基,即人工地基。

地基的处理方法




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古建筑地基处理一般比较简单,主要为原土夯实。当遇到软弱地基时,则综合采用多种处理手段。从已掌握的实物资料看主要有两种,一种是换土法,另一种为密实加固法。

换土法:就是在所要建造建筑物的地下测试其土的性能,若检测得到地下的土不适于承载建筑物,则采用换填的方法进行处理,即将原先不适合承载的土挖去,然后换上无侵蚀性而且具有低压缩性散体材料,接着进行人工夯实。一般是分层进行夯实,被夯实后的土层作为地基的土层。

在地基土壤中加入一定量的烧土制品,如瓦砾、砖渣、铁渣等,经夯打后强度有显著提高,我国现存最早的木结构建筑——山西五台山唐代南禅寺大殿,其做法就是在黄土中掺入约1/3的瓦碴和碎砖,然后分层夯实。还有如下几例采用同种方法:

密实加固法:主要是应用打桩技术对土层进行加固,这种方法适用于粉砂层的土层。用桩的数量密度以及直径粗细程度由场地地质条件的不同和要求地基承载的大小决定。古代土质比较松软的地带常常采用打地桩的方法,进行土层的密实和加固,目的是形成一个坚固的持力层,持力层包括桩、土以及砂。桩的布置形式通常有梅花桩(每组5根桩)、马牙桩(每组三根桩)、排桩等。


基础


基础是建筑物的地下结构部分,它承受建筑上部结构传来的全部荷载,并将这些荷载连同本身的自重一起传递到下部地基之上,是保证建筑物稳固的重要部分。古建筑的基础是指木柱以下的部分,有柱础、磉墩。通常也将磉墩下面的人工地基算在基础之内。

古建筑的基础是随建筑的发展变化而不断形成和进步的。西安半坡村遗址中结构柱柱脚都是埋在土中;新石器时代的建筑遗址中则已发现木柱柱脚洞内有卵石和碎石;河南安阳殷墟遗址中发现有残存排列成行、成列的石柱础。由此可得知,古人对建筑基础的认识是逐步提高并逐步完善的。

基础的类型




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基础有很多种类型,有夯筑基础、砌筑基础、桩基础、天然石基础,在现代仿古建筑中,又借鉴现代建筑基础做法,出现了条形基础和筏片基础等形式。

1:夯筑基础

又包括夯土基础、碎砖基础和灰土基础。

①夯土基础:利用夯土做基础。明代人们对地基的处理采用夯土技术的一般是将素土进行夯实,到了清代,素土夯实技术不能满足结构的承载力要求,但是部分少数人,一些次要建筑以及临时构建物还是会使用素土进行夯实基础。

②碎砖基础:碎砖粘土技术的基础就是夯土技术的改良方案。不再以素土直接进行夯实,一般在素土中掺杂一些碎砖、瓦片以及石渣等废弃的粗骨料,对于建筑物的强度的提高有一定的帮助。古文献中记载战国时期的城墙的基础在进行夯土务实的时候就掺杂了碎砖粘土用来提高地基的强度。同样位于山西省五台山的南禅寺在柱地基的处理下加入了瓦片以及碎砖等物。

③灰土基础:是将宝黄土和白灰按照一定的比例进行拌合使用,然后铺于基槽内,之后分层进行夯实,这样就形成了灰土基础。古建筑中常见的有三七灰土(3:7)、二八灰土(2:8)、四六灰土(4:6)。

古建筑灰土垫层应分层夯筑。每一层叫做“一步”,有几层就叫做几步,最后一步称为“顶步”。小式建筑的灰土步数一般为1~2步。一般大式建筑的灰土步数为2~3步,清代陵寝建筑的灰土多为十几步做法,紫禁城内的一些宫殿灰土步数甚至多达三十层。 

2:砌筑基础:

砌筑基础常为用砖或用石材(卵、方石)砌筑的磉墩(及柱础下的砌体),以及砖磉墩之间砌筑的拦土墙,也有满堂砌筑的。使用砌体作为建筑基础最早见于明代建筑。

3:桩基础:

桩,在我国古代为打入土层的木制构件,一般用于土质松软的基础、人工土山的建筑基础。其受力情况有两种,一种为摩擦型桩,利用土和桩的摩檫力将上部建筑荷载扩散至桩周围的土层。另一种为端承型桩,使桩通过松软土层,落在下部承载力较好的土层之上。打桩做法最迟在宋代建筑中就已出现,是基础做法的重大突破。

4:天然石基础

天然石基础主要使用的是自然的岩石作为建筑物的基础。使用天然石作为地基首先必须对天然石的特性进行了解,然后才可以用于地基的处理,了解岩石要从岩石的构成以及是否有足够的承载力入手,其目的是为了维护上层结构的稳定性。地处山西省五台县的佛光寺就是采用的天然石基础进行对地基的处理。

5:条形基础

基础为连续的带形,也叫带形基础。当地基条件较好、基础埋置深度较浅时,墙承式的建筑多采用带形基础,以便传递连续的条形荷载。条形基础常用砖、石、混凝土等材料建造。

6:筏片基础

在现代建筑中有一个专业术语叫做“承台”,方形或者是圆形的断面形式,基础是整齐的排木。底部是木桩,木桩顶上纵向、横向铺着两层排木,构成承台。适用于土质条件不好的而且上部建筑的重量偏大的建筑物的构造,使用筏形基础可以有效的防止建筑物地基的不均匀沉降。

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