建设工程技术及计量
土建知识点
凡事预则立、不预则废
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目录
第一章 工程地质 ............................................................................................................................................. 1 第一节 岩体的特征 ................................................................................................................................. 1 第二节 节 节
地下水的特征及类型 ................................................................................................................. 9 第三常见工程地质问题及其处理方法 ........................................................................................... 10 第四工程地质对建设工程的影响 ................................................................................................... 14 第二
章 工程构造 ............................................................................................................................................. 16 第一节工业及民用建筑工程的分类、组成及构造 ............................................................................... 16 一、工业及民用建筑工程的分类及应用 ....................................................................................... 16 二、民用建筑构
造 ........................................................................................................................... 17 三、工业建筑构
造 ........................................................................................................................... 26
第二节 道路、桥梁、涵洞工程的分类、组成及构造 ....................................................................... 29 一、道路分类及组成 ....................................................................................................................... 29 二、桥梁工程 ................................................................................................................................... 32 三、涵洞 ........................................................................................................................................... 36 第三节
地下工程的分类、组成及构造 ............................................................................................... 37 主要地下工程组成及构造 ....................................................................................................... 37
第三章 工程材料 ........................................................................................................................................... 39
第一节 第二节 第三节
建筑钢材 ................................................................................................................................. 39 木材 ......................................................................................................................................... 41 气硬性胶凝材料 ..................................................................................................................... 42
一、地下工程的分类 ....................................................................................................................... 37 二、
第四节 水泥 ......................................................................................................................................... 43 第五节 混凝土 ..................................................................................................................................... 45 第六节 砌筑材料 ................................................................................................................................... 49 第七节 装饰材料 ................................................................................................................................... 51 第八节 防水材料 ................................................................................................................................... 54 第九节 功能材料 ................................................................................................................................... 55 第四章 工程施工技术 ..................................................................................................................................... 56 第一
节
建筑工程施工技术 ................................................................................................................... 56 一、土石方工程施工技术 ............................................................................................................... 56 二、地基及基础工程施工 ............................................................................................................... 58 三、建筑工程主体结构施工技术 ................................................................................................... 60 四、建筑装饰装修工程施工技术 ................................................................................................... 75 五、建筑
工程防水工程施工技术 ................................................................................................... 79 第二节
道路、桥梁及涵洞工程施工技术 ........................................................................................... 81 桥梁工程施工技术 ................................................................................................................... 83 三、涵洞工程施工 技术 ................................................................................................................. 85 一、道路工程施工技术 ................................................................................................................... 81 二、
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第三节 地下工程施工技术 ................................................................................................................... 88
一、建筑工程深基坑施工技术 ....................................................................................................... 88 二、地下连续墙施工技术 ............................................................................................................... 90 三、隧道工程施工技术 ................................................................................................................... 92
第五章 工程计量 ........................................................................................................................................... 97
第一节 工程计量概 述 ............................................................................................................................ 97 第二节 建筑面积计算 ......................................................................................................................... 100 第三节 建筑工程工程量计算 ............................................................................................................. 105 一、土石方工程(0101) ............................................................................................................. 105 二、地基处理及边坡支护工程 (0102) ................................................................................... 108 三、桩基
工程(0103) ................................................................................................................. 109
五、混凝土及钢筋混凝土工程(0105) ..................................................................................... 116 六、金属结构工程(0106) ......................................................................................................... 123 七、木结构(0107) ..................................................................................................................... 124 八、门窗工程(0108) ................................................................................................................. 124 九、屋面及防水工程(0109) ..................................................................................................... 127 十、防腐,隔热,保温工程(0110) ......................................................................................... 128 十一、楼地面装饰工程(0111) ................................................................................................. 129 十二、墙、柱面工程(0112) ..................................................................................................... 130 十三、天棚工程(0113) ............................................................................................................. 132 十四、油漆,涂料,裱糊工程 (0114) ................................................................................... 132 十五、其他工程(0115) ............................................................................................................. 133 十六、拆除工程(0116) ............................................................................................................. 134 十七、措施项目(0117) ............................................................................................................. 134
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第一章 工程地质(10)
第一节 岩体的特征 岩体是由一种岩石或多种岩石甚
至可以是不同成因岩石的组合体。 工程岩体有地基岩体、边坡岩体和地下洞室围岩三类。在工程施工和使用过程中,工程岩体的稳
定性直接影响部分工程甚至整个工程的安全及稳定,决定工程的成功及失败,应高度重视。
一、岩体的结构 (一)岩体的构成 1、岩石
(1)岩石的主要矿物
1)颜色。颜色是矿物最明显、最直观的物理性质。
2)光泽。光泽是矿物表面的反光能力,用类比方法常分为四个等级:金属光泽、半金属光泽、金 刚光泽及玻璃光泽。
3)硬度。硬度是矿物抵抗外力刻画、压人或研磨等机械作用的能力。鉴定矿物常用一些矿物互相 刻画来测定其相对硬度,一般分为 10 个标准等级 矿物硬度
表
硬度 1 矿物 1 滑石 2 石膏 3 方解石 4 萤石 5 磷灰石 6 长石 7 石英 8 黄玉 9 刚玉 10 金刚石 (2)、岩石成因类型及其特征 地球固体的表层是由岩石组成的硬壳——地壳,组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩(火成岩)、 沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。
①.岩浆岩(火成岩) 根据形成条件,岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。根据形成深度,侵入岩又分为深成岩(形成深度大于 5km)
和浅成岩(形成深度小于 5km)。深成岩致密坚硬,孔隙率小,透水性弱,抗水性强,是理想的建筑基础 (花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩);浅成岩,颗粒细小,岩石强度高,岩性不均一,节理裂隙发育,岩 石破碎,风化蚀变严重,透水性增大(花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩)(13)。喷出岩产状不规则, 厚度变化大,岩性很不均一,比侵入岩强度低,透水性强,抗风能力差(流纹岩、粗面岩、安山岩、玄武 岩、火山碎屑岩)。
②.沉积岩(13)
经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。如碎屑岩(如砾岩、砂岩、粉 砂岩)、黏土岩(如泥岩、页岩)、化学岩及生物化学岩类(如石灰岩、白云岩、泥灰岩)等。
③.变质岩
变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩,由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变, 使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化所形成的新的岩石。如大理岩、石英岩等。(10)变质 岩的构造主要有板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造,大理石属于块状构造。
岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征表 变质岩 除具有变质前原来岩石的矿物, 全部为从岩浆岩中析出的原生矿物, 次 生 矿 物 占 主 要 地位成分 如石英、长石、云母、角闪石、辉 主要矿 成分复杂,但较稳定。浅色的矿物有石 单一,一般多不固定。常见的 石、方解石、白云石、高岭石等外, 物成分 英、长石、白云母等;深色的矿物有黑 有石英、长石、白云母、方解 尚有经变质作用产生的矿物,如石 云母、角闪石、辉石、橄榄石等 石、白云石、高岭石等 榴子石、滑石、绿泥石、蛇纹石等 岩浆岩 沉积岩 1 / 142
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结构 构造 成因 以碎屑、泥质及生物碎屑结 以结晶粒状、斑状结构为特征 以变晶结构等为特征 构为赞征、部分为成分单一的 结晶结构,但肉眼不易分辨 具块状、流纹状、气孔状;杏仁状构造 具层理构造 多具片理构造 主 要 由 先 成 岩 石 的 风 化 产 由先成的岩浆岩、沉积岩和变质 直接由高温熔融的岩浆形成 物,经压密、胶结、重结晶等 岩,经变质作用而形成 成岩作用而形成 2.土 土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒,在原地残留或经过不同的搬运方式, 在各种自然环境中形成的堆积物。
(1)土的组成。土是由颗粒(固相)、水溶液(液相)和气(气相)所组成的三相体系。 (2)土的结构和构造。土的结构是指上颗粒本身的特点和颗粒间相互关联的综合特征,一般可分 为两大基本类型:
①单粒结构(散粒结构),是碎石(卵石)、砾石类土和砂土等无黏性土的基本结构形式,其对土 的工程性质影响主要在于其松密程度。
②集合体结构(团聚结构或絮凝结构),这类结构为黏性土所特有。
土的构造,是决定勘探、取样或原位测试布置方案和数量的重要因素之一。整个土体构成上的不 均匀性包括:层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙特征及发育程度等。
(3)土的分类
①、根据有机含量分类。根据土中有机质含量,分为无机土、有机质土、泥炭质土和泥炭。 ②、根据颗粒级配和塑性指数分类 根据颗粒级配和塑性指数分为碎石土、砂土、粉土和黏性土。碎石土是粒径大于 2mm 的颗粒含量
超过全重 50%的土;砂土是粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过全重 50%,且粒径大于 0.075mm 的颗粒 含量超过全重 50%的土;黏性土是塑性指数>10 的土。黏性土分为粉质黏土和黏土;粉土是粒径大于
0.075 的颗粒不超过全重 50%,且塑性指数≤10 的土。
③、根据地质成因分类。土可分为残积土、坡积土、洪积土、冲击土、淤积土、冰积土和风积土等。 ④、根据颗粒大小及含量分类。土可分为巨粒土、粗粒土、细粒土等。 3.结构面
结构面的特征是影响结构面强度及其他性能的重要因素。
结构面发育程度等级分类表
等级 不发育 较发育 发育 很发育 特征 1~2 组规则节理,一般延伸长度<3m,多闭合、无填充 2~3 组规则节理,延伸长度<10m,多闭合、无充填或有方解石等细脉,少量有岩粉或碎屑充填 一般规则节理多于 3 组,或有较多不规则裂隙,延伸长度不均匀,多数超过 10m,风化者多张开、夹泥 规则节理多于 3 组,并有很多不规则裂隙,杂乱无章,裂隙多张开,夹泥,并有延伸较长的大裂隙 层面、节理、裂隙、裂缝、断层等结构面的空间位置定义为结构面的产状。结构面的产状由走向、 倾向和倾角三个要素表示,如图 1.1.2 所示。并且,层面的产状还代表所在岩层的产状,即表示所在岩 层的空间位置。
4.地质构造
(1)水平构造和单斜构造 水平构造,是未经构造变动的沉积岩层,形成时的原始产状是水平的,先沉积的老岩层在下,后
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沉积的新岩层在上。
单斜构造,是原来水平的岩层,在受到地壳运动的影响后,产状发生变动形成岩层向同一个方向 倾斜,这种产状变动往往是褶曲的一翼、断层的一盘或者是局部地层不均匀的上升或下降所引起。
(2)褶皱构造
褶皱构造是组成地壳的岩层受构造力的强烈作用,使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性 的构造(13),它是岩层产生的塑性变形。绝大多数褶皱是在水平挤压力作用下形成的,但也有少数 是在垂直力或力偶作用下形成的。褶皱在层状岩层中最明显,在块状岩体中则很难见到。
在褶皱比较强烈的地区,一般都是线形的背斜及向斜相向排列,以大体一致的走向平行延伸,有 规律的组成不同形式的褶皱构造。工程在褶曲的翼部遇到的基本上是单斜构造,倾斜岩层对建筑物的 地基,一般没有特殊不良的影响,要注意的是,倾斜岩层的产状及路线或隧道轴线走向的关系问题, 对于以下两种情况,则需要根据具体情况进行分析:
①、对于深路堑和高边坡来说,仅就岩层产状及路线走向的关系而言,路线垂直岩层走向或路线 及岩层走向平行但岩层倾向及边坡倾向相反时,对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向 及岩层的走向平行,边坡及岩层的倾向一致,最不利的情况是路线及岩层走向平行,岩层倾向于路基边 坡一致,而边坡的倾角大于岩层的倾角。
②、对于隧道工程来说,在褶曲构造的轴部是岩层倾向发生显著变化,是岩层受力应力作用最集中
的地方,所以在褶皱构造的轴部容易遇到工程地质问题。一般选线从褶曲的翼部通过是比较有利的(11)。
(3)断裂构造
根据岩体断裂后两侧岩块相对位移的情况,将其分为裂隙和断层两类。 1)、裂隙 裂隙(节理),是存在于岩体中的裂缝,是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构 造。一般用裂隙率(岩石中裂隙的面积及岩石总面积的百分比)表示,裂隙率越大,表示岩石中的裂 隙越发育。
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裂隙发育程度分级表
发育程 度等级 裂隙 不发育 裂隙 较发育 裂隙 发育 裂隙 很发育 基本特征 附注 裂隙 1~2 组,规则,构造型,间距在 1m 以上,多为密闭裂隙。 对基础工程无影响,在不含水且无其 岩体被切割成巨块状 他不良因素时,对岩体稳定性影响不大 裂隙 2~3 组,呈 X 型,较规则,以构造型为主,多数间距>0. 4m, 对基础工程影响不大,对其他工程可 多为密闭裂隙,少有填充物。岩体被切割成大块状 能产生相当影响 裂隙 3 组以上,不规则,以构造型或风化型为主,多数间距< 对工程建筑物可能产生很大影响 4m,大部分为张开裂隙,部分有填充物.岩体被切割成小块状 裂隙 3 组以上,杂乱,以风化型和构造型为主,多数间距<0.2m, 对工程建筑物产生严重影响 以张开裂隙为主,一般均有填充物。岩体被切割成碎石状 注:裂隙宽度:密闭裂隙<1mm;微张裂隙为 1~3mm;张开裂隙为 3~5mm;宽张裂隙>5mm。 根据裂隙的成因。将其分为构造裂隙和非构造裂隙两类。 ①、构造裂隙。在构造分布上有一定的规律性。
②、非构造裂隙。裂隙分布零乱,没有规律性。岩体中的裂隙,在工程上除有利于开挖外,对岩体 的强度和稳定性均有不利的影响。其破坏了岩体的整体性,促进了岩体的风化速度,增强了岩体的透 水性,进而使岩体的强度和稳定性降低。当裂隙主要发育方向及路线走向平行,倾向及边坡一致时, 不论岩体的产状如何,路堑边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。在路基施工中,如果岩体存在裂隙, 还会影响爆破作业的效果。因而,当裂隙有可能成为影响工程设计的重要因素时,应当对裂隙进行深 入的调查研究,详细论证裂隙对工程建设的影响。
2)、断层 断层是岩体受力作用断裂后,两侧岩块沿断裂面发生显著相对位移的断裂构造。 A、断层要素。断层一般由四个部分组成。a.断层面和破碎带;b.断层线;c.断盘;d.断距。 B、断层基本类型。根据断层两盘相对位移的情况,可分为正断层、逆断层、平推断层。 正断层是上盘沿断层面相对下降,下盘相对上升的断层(受拉)。逆断层是上盘沿断层面相对上 升,下盘相对下降的断层(受压)(10)。平推断层是两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。
断层线的方向常和岩层走向或褶皱的方向近一致,和压应力作用方向垂直。
(二)岩体结构特征 1.结构体特征
平缓产状的层状岩体中,常将岩体切割成方块体、三角形柱体等。在陡立的岩层地区,往往形成 块体、锥形体和各种柱体。
2.岩体结构类型
岩体结构的基本类型可分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。
(1)整体块状结构。这类岩体具有良好的工程地质性质,往往是较理想的各类工程建筑地基、边 坡岩体及地下工程围岩。
(2)层状结构。作为工程建筑地基时,其变形模量和承载能力一般均满足要求。但当结构面结合 力不强,有时又有层间错动面或软弱夹层存在,则其强度和变形特性均具有各向异性特点,一般沿层 面方向的抗剪强度明显比垂直层面方向的更低(11),特别是当有软弱结构面存在时,更为明显。
这类岩体作为边坡岩体时,一般来说,当结构面倾向坡外时要比倾向坡里时的工程地质性质差得多。
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(3)碎裂结构。层状碎裂结构和碎裂结构岩体变形模量、承载能力均不高,工程地质性质较差。 (4)散体结构。岩体节理、裂隙很发育,岩体十分破碎,岩石手捏即碎,属于碎石土类,可按碎 石土类考虑。
二、岩体的力学特性 岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形。 设计人员所关心的主要是岩体的变形特性,岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。
岩体的强度既不等于岩块岩石的强度,也不等于结构面的强度,而是二者共同影响表现出来的强度。 但在某些情况下,可以用岩石或结构面的强度来代替。如当岩体中结构面不发育,呈完整结构时,可以岩 石的强度代替岩体强度;如果岩体沿某一结构面产生整体滑动时,则岩体强度完全受结构面强度控制(11)。
三、岩体的工程地质性质 (一)岩石的工程地质性质 1.岩石的物理力学性质 (1)岩石的主要物理性质 1)重量
岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一,一般用比重和重度两个指标表示。
①、岩石的比重是岩石固体(不包括孔隙)部分单位体积的重量。岩石的比重决定于组成岩石的 矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
②、岩石的重度(容重),是岩石单位体积的重量,在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中 的水重)及其总体积(包括孔隙体积)之比。岩石孔隙中完全没有水存在时的重度,称为干重度;孔 隙全部被水充满时的重度,称为饱和重度。
一般来讲,组成岩石的矿物比重大,或岩石的孔隙性小,则岩石的重度就大。在相同条件下的同 一种岩石,重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小,岩石的强度和稳定性也较高。
2)孔隙性
岩石的孔隙性用孔隙度表示,反映岩石中各种孔隙的发育程度。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变 质岩,其孔隙度一般是很小的,而砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石,则经常具有较大的孔隙度。
3)吸水性
岩石的吸水性一般用吸水率表示。岩石的吸水率及岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。 岩石的吸水率大,则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强,岩石强度和稳定性受水作用的影 响也就显著。
4)软化性 黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩石,及水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。 用软化系数作为岩石软化性的指标,在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度及风干状态下
极限抗压强度的比。其值越小,表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆 岩和某些变质岩,软化系数大都接近于 1,是弱软化的岩石,其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小 于 0.75 的岩石(11),是软化性较强的岩石,工程性质比较差。
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5)抗冻性
岩石的抗冻性,有不同的表示方法,一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。抗压强 度降低率小于 25%的岩石,认为是抗冻的;大于 25%的岩石,认为是非抗冻的。
(2)岩石主要力学性质 1)岩石的变形
岩石受力作用会产生变形,在弹性变形范围内用弹性模量和泊桑比两个指标表示。相同受力条件 下,岩石的弹性模量越大,变形越小。即弹性模量越大,岩石抵抗变形的能力越强。泊桑比是横向应 变及纵向应变的比。泊桑比越大,表示岩石受力作用后的横向变形越大。
2)岩石的强度
①抗压强度。胶结不良的砾岩和软弱页岩<20MPa,坚硬岩浆岩>250MPa。
②抗拉强度。岩石的抗拉强度远小于抗压强度,故当岩层受到挤压形成褶皱时,常在弯曲变形较 大的部位受拉破坏,产生张性裂隙。
③抗剪强度。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标,其强度远远低于抗剪断强度。 三项强度中,岩石的抗压强度最高,抗剪强度居中,抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的 10%~ 40%,抗拉强度仅是抗压强度的 2%~16%(09)。岩石越坚硬,其值相差越大,软弱岩石的差别较小。 岩石的抗压强度和抗剪强度,是评价岩石(岩体)稳定性的主要指标,是对岩石(岩体)的稳定性进 行定量分析的依据之一。
2.岩石的分级
由松软至坚实共分为 16 级。前四级是土。 (二)土体的工程地质性质 1.土的物理力学性质 (1).土的主要性能参数 ①土的含水量。
②土的饱和度。土的饱和度是土中被水充满的孔隙体积及孔隙总体积之比,饱和度 Sr 越大,表明 土孔隙中充水愈多。Sr<50%是稍湿状态,Sr 在 50%~80%之间是很湿状态,Sr>80%是饱水状态。
③土的孔隙比。是土中孔隙体积及土粒体积之比,反映天然土层的密实程度,一般孔隙比小于 0.6 的是密实的低压缩性土,大于 1.0 的土是疏松的高压缩性土。
④土的孔隙率。
⑤土的塑性指数和液性指数
碎石土和砂土为无黏性土,紧密状态是判定其工程性质的重要指标。粉土属于砂土和黏性土的过 渡类型。颗粒小于粉砂的是黏性土,黏性土的工程性质受含水量的影响特别大。
黏性土的界限含水量,有缩限、塑限和液限。液限和塑限的差值称为塑性指数,它表示黏性土处 在可塑状态的含水量变化范围。塑性指数愈大,可塑性就愈强。黏性土的天然含水量和塑限的差值及 塑性指数之比,称为液限指数。液限指数愈大,土质愈软。
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(2)土的力学性质
土的力学性质主要是压缩性和抗剪强度。土的压缩性是土在压力作用下体积缩小的特性。在土的 自重或外荷载作用下,土体中某一个曲面上产生的剪应力值达到了土对剪切破坏的极限抗力时,土体 就会沿着该曲面发生相对滑移而失稳。土对剪切破坏的极限抗力称为土的抗剪强度。
2.特殊土的工程性质
(1)软土(淤泥及淤泥质土)。具有高含水量、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、 较显著的触变性和蠕变性等特性。
(2)湿陷性黄土。在天然含水量时一般呈坚硬或硬塑状态,具有较高的强度和低的或中等偏低的 压缩性,但遇水浸湿后,强度迅速降低,有的即使在其自重作用下也会发生剧烈的沉陷(09)。湿陷性 黄土受水浸湿后,在其自重压力下发生湿陷的,称为自重湿陷性黄土。而在其自重压力及附加压力共 同作用下才发生湿陷的,称为非自重湿陷性黄土。
(3)红黏土。一般呈褐色、棕红等颜色,液限大于 50%。天然含水量高(一般为 40%~60%,最 高达 90%)、密度小(天然孔隙比一般为 1.4~1.7,最高为 2.0)、塑性高(塑限一般为 40%~60%,最 高达 90%,塑性指数一般为 20~50),通常呈现较高的强度和较低的压缩性,不具有湿陷性。由于塑 性很高,所以尽管天然含水量高,一般仍处于坚硬或硬可塑状态,甚至饱水的红黏土也是坚硬状态的。
(4)膨胀土。含有大量的强亲水性黏土矿物成分,具有显著的吸水膨胀和失水收缩,且胀缩变形 往复可逆。在天然条件下一般处于硬塑或坚硬状态,强度较高,压缩性较低,易被误认为是工程性能 较好的土。在膨胀土地区进行工程建筑,如果不采取必要的设计和施工措施,会导致大批建筑物的开 裂和损坏,甚至造成坡地建筑场地崩塌、滑坡、地裂。当膨胀土的含水量剧烈增大或土的原状结构被 扰动时,土体强度会骤然降低,压缩性增高。
(5)填土。根据填土的组成物质和堆填方式形成的工程性质的差异,划分为以下三类:
①素填土。素填土是由碎石、砂土、粉土或黏性土等一种或几种材料组成的填土。一般密实度较 差,但若堆积时间较长,由于土的自重压密作用,也能达到一定密实度。如堆填时间超过 10 年的黏性 土、超过 5 年的粉土、超过 2 年的砂土,均具有一定的密实度和强度,可以作为一般建筑物的天然地 基。素填土地基具有不均匀性,防止建筑物不均匀沉降是填土地基的关键。
②杂填土。杂填土是含有大量杂物的填土。试验证明,以生活垃圾和腐蚀性及易变性工业废料为 主要成分的杂填土,一般不宜作为建筑物地基(12)。主要以建筑垃圾或一般工业废料组成的杂填土, 采用适当的措施进行处理后可作为一般建筑物地基。
③冲填土。冲填土是由水力冲填泥砂形成的沉积土,如在整理和疏浚江河航道时,送至江河两岸 形成的填土。冲填土的含水量大,透水性较弱,排水固结差,一般呈软塑或流塑状态,比同类自然沉 积饱和土的强度低、压缩性高。
(三)结构面的工程地质性质
结构面的规模是结构面影响工程建设的重要性质。结构面分为Ⅰ~Ⅴ级。 Ⅰ级控制工程建设地区的稳定性,直接影响工程岩体稳定性。 Ⅳ结构面主要控制着岩体的结构、完整性和物理力学性质。 Ⅴ级控制岩块的力学性质。 Ⅱ、Ⅲ级结构面往往是对工程岩体力学和对岩体破坏方式有控制意义的边界条件。 (四)地震的震级和烈度
1.地震震源 震源是深部岩石破裂产生地壳震动的发源地。震源在地面上的垂直投影称为震中。地震所引起的
震动以弹性波的形式向各个方向传播,其强度随距离的增加而减小。震中区受破坏最大,距震中越远
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破坏程度越小。地震波通过地球内部介质传播的称体波,体波分纵波和横波。纵波的质点振动方向及 震波传播方向一致,周期短、振幅小、传播速度快;横波的质点振动方向及震波传播方向垂直,周期 长、振幅大、传播速度较慢。面波的传播速度最慢。
2.地震震级
地震是依据所释放出来的能量多少来划分震级的。释放出来的能量越多,震级就越大。中国科学 院将地震震级分为五级:微震、轻震、强震、烈震和大灾震。目前国际通用为 4 级地震。
3.地震烈度 地震烈度,是指某一地区的地面和建筑物遭受一次地震破坏的程度。地震烈度不仅及震级有关,还和震源
深度、距震中距离以及地震波通过介质条件(岩石性质、地质构造、地下水埋深)等多种因素有关。地震烈度 又可分为基本烈度、建筑场地烈度和设计烈度。
(1)基本烈度代表一个地区的最大地震烈度(09、12)。
(2)建筑场地烈度(小区域烈度),是建筑场地内因地质条件、地貌地形条件和水文地质条件的 不同而引起的相对基本烈度有所降低或提高的烈度。一般降低或提高半度至一度。
(3)设计烈度是抗震设计所采用的烈度,是根据建筑物的重要性、永久性、抗震性以及工程的经 济性等条件对基本烈度的调整。设计烈度一般可采用国家批准的基本烈度(11 ),但遇不良地质条件或 特殊重要的建筑物,经主管部门批准,可对基本烈度加以调整作为设计烈度。
4.震级及烈度的关系
震级越高、震源越浅、距震中越近,地震烈度就越高。一次地震只有一个震级(09),但震中周围 地区的破坏程度,随距震中距离的加大而逐渐减小,形成多个不同的地震烈度区(11 ),它们由大到小 依次分布。但因地质条件的差异,也可能出现偏大或偏小的烈度异常区。
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第二节 地下水的特征及类型
一、地下水的类型
根据埋藏条件,将地下水分为包气带水、潜水、承压水三大类。根据含水层的空隙性质,地下水 又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。
(一)包气带水
包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中,包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及岩 层风化壳(黏土裂隙)中季节性存在的水。
(二)潜水
潜水是埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水,其自由表面承受大气 压力,受气候条件影响、季节性变化明显。潜水主要分部在地表各种岩土里,多数存在于第四纪松散 岩层中,坚硬的沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。
(三)承压水
承压水也称为自流水,是地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水(13)。 (四)裂隙水
裂隙水是指埋藏在基岩裂隙中的地下水。根据基岩裂隙成因,将裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂 隙水、构造裂隙水。
风化裂隙水分布在风化裂隙中,多数为层状裂隙水;成岩裂隙水分布在成岩裂隙中,成岩裂隙的 岩层出露地表时,常赋存成岩裂隙潜水;构造裂隙水分布在构造裂隙中。
(五)岩溶水
根据埋藏条件,将岩溶水分为岩溶上层滞水、岩溶潜水及岩溶承压水。 二、地下水的特征 (一)包气带水的特征 (二)潜水的特征
潜水有两个特征。①潜水面以上无稳定的隔水层存在,大气降水和地表水可直接渗人,成为潜水 的主要补给来源。②潜水自水位较高处向水位较低处渗流。一般地面坡度越大,潜水面的坡度也越大, 但潜水面坡度经常小于当地的地面坡度。
(三)承压水的特征
承压水是因为限制在两个隔水层之间而具有一定压力,特别是含水层透水性越好,压力越大,人 工开凿后能自流到地表。
(四)裂隙水的特征 风化裂隙水主要受大气降水的补给,有明显季节性循环交替,常以泉水的形式排泄于河流中;成
岩裂隙水多呈层状,在一定范围内相互连通协构造裂隙水、层状构造裂隙水可以是潜水,也可以是承 压水;脉状构造裂隙水多赋存于张开裂隙中,由于裂隙分布不连续,所以形成的裂隙各有自己独立的 系统、补给源及排泄条件,水位不一致,有一定压力,压力分布不均,水量少,水位、水量变化大。 但是,不论是层状构造裂隙水还是脉状构造裂隙水,其渗透性常显示各向异性。
(五)岩溶水的特征
岩溶潜水广泛分布在大面积出露的厚层灰岩地区,动态变化很大,水位变化幅度可达数十米。在 岩溶地区进行工程建设,特别是地下工程,必须弄清岩溶的发育及分布规律,因为岩溶的发育可能使 工程地质条件恶化。
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第三节 常见工程地质问题及其处理方法
一、特殊地基
松散、 软弱土层 风化、 破碎岩层 断层、 泥化软弱夹 层 岩溶及 土洞 1、对不满足承载力要求的松散土层,如砂和砂砾石地层等,可挖除,也可采用固结灌浆、预制桩或 灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;对不满足抗渗要求的,可灌水泥浆或水泥黏土浆,或地下连续墙防 渗(10);对于影响边坡稳定的,可喷射混凝土或用土钉支护。 2、对不满足承载力的软弱土层,如淤泥及淤泥质土,浅层的挖除,深层的可以采用振冲等方法用砂、 砂砾、碎石或块石等置换 (13) 。 1、风化一般在地基表层,可以挖除。 2、破碎岩层有的较浅,可以挖除;有的埋藏较深,如断层破碎带,可以用水泥浆灌浆加固或防渗。 3、风化、破碎处于边坡影响稳定的,可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土罩面,必要时配合注 浆和锚杆加固,甚至采用砌体、混凝土和钢筋混凝土等格构方式的结构护坡。 4、对于裂隙发育影响地基承载力和抗渗要求的,可以用水泥浆灌浆加固或防渗。 1、对于充填胶结差,影响承载力或抗渗要求的断层,浅埋的尽可能清除回填,深埋的注水泥浆处理; 2、浅埋的泥化夹层尽可能清除回填,深埋的一般不影响承载能力。对于不便清除回填的,可采用锚 杆、预应力锚索、抗滑桩等进行抗滑处理。 3、滑坡的发生及水有很大的关系,在滑坡体上方修筑截水设施,在滑坡体下方筑好排水设施。在滑 坡体上方修筑截水设施,在滑坡体下方筑好排水设施;经论证上部刷方减重,未经论证不要轻易扰动滑 坡体。可考虑在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施(13),也可采用固结灌浆等措施改善滑动 面和滑坡体的抗滑性能。 1、可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。 2、不方便挖填的,可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶,也可对岩溶进行裂隙钻孔 注浆,对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾,或做桩基处理。 二、地下水 地下水最常见的问题全要是对岩体的软化、侵蚀和静水压力、动水压力作用及其渗透破坏等。 (一)地下水对土体和岩体的软化
地下水使土体尤其是非黏性土软化,降低强度、刚度和承载能力。有侵蚀性的地下水。使结构面 的抗剪强度降低,造成岩体的承载力和稳定性下降。
(二)地下水位下降引起软土地基沉降 (三)动水压力产生流砂和潜蚀
按其严重程度可分下列三种:轻微流砂;中等流砂;严重流砂。 如果地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度,即渗流水力坡度小于临界水力坡度,虽
然不会发生流砂现象,但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带而走。在土层中 形成管状空洞.使土体结构破坏。强度降低,压缩性增加,这种现象称之为机械潜蚀。
(四)地下水的浮托作用
当建筑物基础底面位于地下水位以下时,地下水对基础底面产生静水压力,即产生浮托力。 (五)承压水对基坑的作用
当深基坑下部有承压含水层时,必须分析承压水头是否会冲毁基坑底部的黏性土层 (六)地下水对钢筋混凝土的腐蚀。 三、边坡稳定
(一)影响边坡稳定因素
影响边坡稳定性的因素有内在因素(组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等)
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及外在因素(地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等)两个方面。 主要包括:地貌条件、地层岩性、地质构造及岩体结构和地下水(13)四个因素。
1.地貌条件
深沟峡谷地区,陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。崩塌现象均发生在坡度大于 60°的斜坡上。
2.地层岩性
(1)深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡(11),一般稳定程度 是较高的。只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时,才易发生崩塌或滑坡现象。
(2)喷出岩边坡,如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等,其原生的节理,尤其是柱状节理 发育时,易形成直立边坡并易发生崩塌。
(3)含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡,最易发生顺层滑动,或 因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌(09、10)。
(4)千枚岩、板岩及片岩,岩性较软弱且易风化,在产状陡立的地段,临近斜坡表部容易出现蠕 动变形现象。当受节理切割遭风化后,常出现顺层(或片理)滑坡。
(5)具有垂直节理且疏松透水性强的黄土,浸水后易崩解湿陷。当受水浸泡或作为水库岸边时, 极易发生崩塌或塌滑现象。
(6)崩塌堆积、坡积及残积层地区,其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。当有地下水在 此受阻,并有黏土质成分沿其分布时,极易形成滑动面,从而使上部松散堆积物形成滑坡。
3.地质构造及岩体结构
地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等,这些对岩质边坡的稳定也是主要因素。 4.地下水 地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素。 地下水的作用是很复杂的,主要表现在以下几个方面:(09、11、12)
(1)地下水会使岩石软化或溶蚀,导致上覆岩体塌陷,进而发生崩塌或滑坡。 (2)地下水产生静水压力或动水压力,促使岩体下滑或崩倒。 (3)地下水增加了岩体重量,可使下滑力增大。
(4)在寒冷地区,渗入裂隙中的水结冰,产生膨胀压力,促使岩体破坏倾倒。 (5)地下水产生浮托力,使岩体有效重量减轻,稳定性下降。 (二)不稳定边坡防治措施 1.防渗和排水
在滑坡体外围布置截水沟槽,以截断流至滑坡体上的水流。大的滑坡体尚应在其上布置一些排水 沟,同时要整平坡面,防止有积水的坑洼,以利于降水迅速排走。针对已渗入滑坡体的水,通常是采 用地下排水廊道,截住渗透的水流或将滑坡休中的积水排出滑坡体以外。
2.削坡
削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除,一部分使边坡变缓,同时也可使滑体重量减轻,以达到稳 定的目的。削减下来的土石,可填在坡脚,起反压作用,更有利于稳定。
3.支挡建筑
支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩),也是一种应用广泛而有效的方 法。材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后增加排 水措施,效果更好。
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4.锚固措施
锚固措施,有锚杆(或锚索)和混凝土锚固桩两种类型,其原理都是提高岩体抗滑(或抗倾倒)能力。 预应力锚索或锚杆锚固不稳定岩体的方法,适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。锚固桩(或称抗滑桩)适 用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔,然后浇灌钢筋混凝土。垂 直于滑动方向布置一排或两排,桩径通常为 l~3m,深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的 1/4—1/3。
(三)地下工程围岩的稳定性 1.地下工程位置选择的影响因素
地下工程位置的选择,除取决于工程目的要求外,还需要考虑区域稳定、山体稳定及地形、岩性、 地质构造、地下水、地应力等因素的影响。
(1)地形条件
在地形上要求山体完整,地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度。如选择隧洞位置 时,隧洞进出口地段的边坡应下陡上缓,无滑坡、崩塌等现象存在。洞口岩石应直接出露或坡积层薄, 岩层最好倾向山里以保证洞口坡的安全。
(2)岩性条件
地下工程位置应尽量选在坚硬完整岩石中。一般而言,岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及 变质岩,围 岩的稳定性好,适于修建大型的地下工程。凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某 些片岩,稳定性差,不宜建大型地下工程。松散及破碎的岩石稳定性极差,选址时应尽量避开。
(3)地质构造条件
①褶皱的影响。在布置地下工程时,原则上应避开褶皱核部,若必须在褶皱岩层.地段修建地下工
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程,可以将地下工程放在褶皱的两侧。
②断裂的影响。应避免地下工程轴线沿断层带布置。而地下工程轴线垂直或近于垂直断裂带,所 需穿越的不稳定地段较短,但也可能产生塌方。因此,在选址时应尽量避开大断层。
③岩层产状的影响。在水平岩层中布置地下工程时,应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层 中。若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时,应将坚硬岩层作为顶板,避免将软弱岩层或软弱夹 层置于顶部,后者易于造成顶板悬垂或坍塌。软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利,容易引起边 墙或底板鼓胀变形或被挤出。在倾斜岩层中,一般也是不利的。当洞身穿过软硬相间或破碎的倾斜岩 层时,顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动,造成很大的偏压,逆倾向一侧围岩测压小,有利于稳定。
(4)地下水
在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内,或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。 (5)地应力
初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。 2.围岩的工程地质分析
(1)围岩稳定性分析 变形及破坏的五种形式:脆性破裂(地应力)、块体滑移(块状结构)、岩层的弯曲折断(层状
围岩)、破碎结构的松动坍塌、冒落或塑性变形。 碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解
脱,在洞顶则产生崩落,在边墙上则表现为滑
塌或碎块的坍塌。当结构面间夹泥时,往往会产生大规模的塌方(13)。
(2)围岩的分类。 3.提高围岩稳定性的措施
提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支护或衬砌和喷锚支护两大类。
(1)支护及衬砌 支护是在地下工程开挖过程中用以稳定围岩用的临时性措施。衬砌是加固围岩的永久性结构,其
作用主要是承受围岩压力及内水压力。
(2)喷锚支护
喷锚支护是在地下工程开挖后,及时地向围岩表面喷一薄层混凝土(一般厚度为 5~20cm),有 时再增加一些锚杆,从而部分地阻止围岩向洞内变形,以达到支护的目的。喷混凝土再配合锚杆加固 围岩,则会更有效地提高围岩自身的承载力和稳定性。
喷混凝土具备以下几方面的作用:首先,能紧跟工作面,速度快,因而缩短了开挖支护的间隔时 间,及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损,阻止裂隙切割的碎块脱落松动使围岩的应力状态得到改善; 其次,起着加固岩体的作用,提高了岩体的强度和整体性。此外,喷层及围岩紧密结合,有较高的粘 结力和抗剪强度,能在结合面上传递各种应力,可以起到承载拱的作用。 锚杆有楔缝式金属锚杆、钢丝绳
砂浆锚杆、普通砂浆金属锚杆、预应力锚杆及木锚等,目前在大中型工程中,
常用的是楔缝式金属锚杆和砂浆金属锚杆两种。为了防止锚杆之间的碎块塌落,可采用喷层和钢丝网来配合。
(3)各类围岩的具体处理方法。
①、对于坚硬的整体围岩,喷混凝土的作用主要防止围岩表面风化,消除开挖后表面的凹凸不平及防 止个别岩块掉落,其喷层厚度一般 3-5cm。当地下工程围岩中出现拉应力区时,应采用锚杆稳定围岩。
②、对于块状围岩,喷混凝土支护即可,但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时,应 该用锚杆加固。
③、对于层状围岩,应以锚杆为主要的支护手段。
④、对于软弱围岩,立即喷射混凝土,有时还要加锚杆和钢筋网才能稳定围岩。
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第四节 工程地质对建设工程的影响
工程地质是建设工程地基及其一定影响区域的地层性质。建设工程根据其规模、功能、质量、建 筑布置、结构构成、使用年限、运营方式和安全保证等,要求地基及其一定区域的地层有一定的强度、 刚度、稳定性和抗渗性。工程地质对工程建设的影响:对工程选址的影响、对建筑结构的影响、对工 程造价的影响(13)。
一、工程地质对工程选址的影响
工程地质对建设工程选址的影响,主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。
1、一般中小型建设工程的选址 2、大型建设工程的选址 3、特殊重要的工业、能源、国防、科 技和教育等方面新建项目的工程选址 工程地质的影响主要是在工程建设一定影响范围内,地质构造和地层岩性形 成的土体松软、湿陷、湿胀、岩体破碎、岩石风化和潜在的斜坡滑动、陡坡崩 塌、泥石流等地质问题对工程建设的影响和威胁。 还要考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡,地下水的性质、状态和 活动对地基的危害。 还要考虑地区的地震烈度,尽量避免在高烈度地区建设。 工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。对区域性深大断裂交汇、近期活 动断层和现代构造运动较为强烈的地段,也要注意避免工程走向及岩层走向交 角太小甚至近乎平行的地质构造。 道路选线尽量避开断层裂谷边坡,尤其是不稳定边坡;避开岩层倾向及坡面 倾向一致的顺向坡,尤其是岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡;避免路线及主要 裂隙发育方向平行(10),尤其是裂隙倾向及边坡倾向一致的;避免经过大型 滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方。 4、地下工程的选址 5、道路选线
(一)裂隙(裂缝)对工程选址的影响
裂隙(裂缝)的主要发育方向及建筑边坡走向平行的,边坡易发生坍塌。裂隙(裂缝)的间距越 小,密度越大,对岩体质量的影响越大。
(二)断层对工程选址的影响
在公路工程建设中,应尽量避开大的断层破碎带。
1、当路线及断层走向平行,路基靠近断层破碎带时,由于开挖路基容易引起边坡发生大规模坍塌, 直接影响施工和公路的正常使用。
2、当隧道轴线及断层走向平行时,应尽量避免及断层破碎带接触(13)。隧道横穿断层时,虽然 只是个别段落受断层影响,但因地质及水文地质条件不良,必须预先考虑措施,保证施工安全。
二、工程地质对建筑结构的影响
工程地质对建筑结构的影响,主要是地质缺陷和地下水造成的地基稳定性、承载力、抗渗性、沉 降等问题,对建筑结构选型、建筑材料选用、结构尺寸和钢筋配置等多方面的影响。这些影响在各个 工程项目的差别较大,具体分为以下几方面:
(1)对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。
(2)对基础选型和结构尺寸的影响。有的由于地基土层松散软弱或岩层破碎等工程地质原因,不 能采用条形基础(09),而要采用片筏基础甚至箱形基础。对较深松散地层有的要采用桩基础加固。
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有的要根据地质缺陷的不同程度,加大基础的结构尺寸。
(3)对结构尺寸和钢筋配置的影响。要加大承载和传力结构的尺寸,提高钢筋混凝土的配筋率。 (4)地震烈度对建筑结构和构造的影响。工程所在区域的地震烈度越高,构造柱和圈梁等抗震结 构的布置密度、断面尺寸和配筋率要相应增大。
三、工程地质对工程造价的影响
工程地质勘察作为一项基础性工作,对工程造价的影响可归结为三个方面:一是选择工程地质条 件有利的路线,对工程造价起着决定作用;二是勘察资料的准确性直接影响工程造价(09);三是由 于对特殊不良工程地质问题认识不足导致的工程造价增加。通常,存在着直到施工过程才发现特殊不 良地质的现象。这样,不但处治特殊不良地质的工程费用因施工技术条件相对困难而增加,而且造成 的既成工程损失,诸如路基沉陷、边坡倒塌、桥梁破坏、隧道变形等等,也很棘手。此外,特殊不良 地质的处治是典型的岩土工程,包含着地质和土木工程的复合技术。
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第二章 工程构造(20)
第一节工业及民用建筑工程的分类、组成及构造
一、工业及民用建筑工程的分类及应用
(一)工业建筑分类 1.按层数分 单层厂房 多层厂房 混合层数厂房 常用的层数为 2-6 层 大型机器设备或重型起重运输设备 (07) 食品、电子精密仪器工业 化工、热电站的主厂房 2.按用途分 生产厂房 生产辅助厂房 动力用厂房 仓储建筑 仓储用建筑 其他建筑 指进行产品的备料、加工、装配等主要工艺流程的厂房,如机械制造厂中有铸工、电镀、 热处理、机械加工和装配车间等。 (08、13) 机械制造厂房的修理车间、工具车间等。 指为生产提供动力源的厂房,如发电站、变电所、锅炉房等。 一般称仓库 是管理、储存及检修交通运输工具的房屋,如汽车库、机车库、起重车库、消防车库等。 如水泵房、污水处理建筑等。
3.按主要承重结构的形式分 排架结构型 钢架结构型 空间结构 钢筋混凝土柱厂房 一般柱距 6-12m,跨度 12-30m。 钢结构厂房 柱距和跨度布置比较灵活。 是单层厂房中最基本、应用最普遍的结构形式。 一般重型单层厂房采用。柱及屋架为刚性构件,柱及基础为铰接。 钢筋混凝土钢架 常用于跨度≤18m,檐高≤10m,无吊车或吊重 10t 以下的车间采用 分变截面和等截面,跨度较大或房屋较高时采用变截面。 门式钢架结构 适用于轻型厂房、物流中心等。 膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构等 (07、08) 4.按生产状况分:冷加工车间、热加工车间、恒温恒湿车间、洁净车间、其他特种状况的车间。 (二)民用建筑的分类 建筑物的 层数和高度 建筑的耐久 年限 承重结构材料 承重体系 (1)住宅:低层 1-3 层;多层 4-6 层;中高 7-9 层;高层 10 层以上。 (2)除住宅建筑之外的民用建筑高度<24m 者为单层和多层建筑,>24m 者为高层建筑(不包括 建筑高度>24m 的单层公共建筑)(10); (3)超高层建筑:l00m 以上的民用建筑物。 (1)一级建筑:耐久年限为 l00 年以上,适用于重要的建筑和高层建筑 (11、12) (2)二级建筑:耐久年限为 50-100 年,适用于一般性建筑 (3)三级建筑:耐久年限为 25-50 年,适用于次要的建筑。 (4)四级建筑:耐久年限为 15 年以下,适用于临时性建筑。 木、砖木、砖混、钢筋混凝土、钢结构、型钢混凝土组合结构(适用大型结构中)。型钢混凝土 组合结构比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好(13),及刚结构相比,具有防 火性能好,结构局部稳定和整体稳定性能好,节省钢材等优点。 楼盖和屋盖采用混凝土或刚木结构,墙和柱采用砌体结构。 适用住宅(6 层以下)、办公楼、教学楼。 混合结构体系 分纵墙承重和横墙承重,纵墙承重房间开间相对较大,横墙承重横向刚 度大,整体性好,平面适用灵活性差。 优点:建筑平面布置灵活。缺点:侧向刚度较小。 框架结构体系 在非地震地区,一般不超过 15 层。 剪力墙一般为钢筋混凝土墙,厚度不小于 140mm,剪力墙的间距一般为 剪力墙体系 3~8m,适用小开间的旅馆和住宅等,一般在 30m 高度范围内都适用。不适用 于大空间的公共建筑,结构自重也较大。优点:侧向刚度大,缺点:开间小。 空间和侧向刚度较大。剪力墙承受水平荷载,框架承担竖向荷载。 框架剪力墙结构体系 一般适宜 10-20 层建筑。 筒结构体系 筒结构是抵抗水平荷载最有效的结构体系,筒中筒适于 30-50 层。 16 / 142
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珩架结构体系 桁架是由杆件组成的结构体系。当荷载作用在节点上时,杆件只有轴向 力,其材料的强度可得到充分发挥。桁架结构的优点是利用截面较小的杆 件组成截面较大的构件。 屋架的弦杆外形和腹杆布置对屋架内力变化规律起决定性作用。同样高 跨比的屋架,当上下弦成三角形时,弦杆内力最大;当上弦节点在拱形线 上时,弦杆内力最小。屋架的高跨比一般为 1/6~1/8 较为合理。一般屋架 为平面结构,平面外刚度非常弱。在制作运输安装过程中,大跨屋架必须 进行吊装验算。 网架结构体系 施工方法
拱式结构体系 悬索结构体系 薄壁空间结构体系 (1)现浇、现砌式。 (2)部分现砌(墙体)、部分装配式(楼板、楼梯、屋面板)。 (3)部分现浇(内墙)、部分装配式(外墙、楼板及屋面)(09)。 (4)全装配式。 高次超静定的空间结构。优点是:空间受力体系,杆件主要承受轴向力, 受力合理,节约材料,整体性能好,刚度大,抗震性能好。杆件类型较少, 适于工业化生产。网架高跨比 1/15。 拱是一种有推力的结构。广泛应用体育馆、展览馆。 体育馆、展览馆,主要承重构件是受拉的钢索。 用于大跨度的屋盖结构,展览馆、飞机库、类部。 二、民用建筑构造
(一)地基
1、地基及基础的关系、地基的分类、人工地基的处理方法
天然地基 天然地基如岩土、砂土、粘土等。 名称 地 基 分 人工地基 类 压实法 换土法 化学处 理法 打桩法 适用 含水量大,密实性差 的地基土。 施工简单,造价低 做法 排走水分和空气,使土壤板结 特点 不消耗建筑材料、经济、 作业效率低(05)
(二)基础 1、基础类型 地基的 上表层部分 换成坚硬土(或垫上砂,碎石, 地基强度高,见效快,成 为 承 载 能 力 低 的 软 弱 或垫上按一定比例配制的砂石混 本大(06)。 土(如淤泥、杂土)体) 合体 局部地基强度不足的 采用注入化学物质,促使土壤板 建筑物或已建建筑物。 结,提高地基承载力 由桩和桩间土层一起组成复合 钻孔桩、振动桩、爆扩桩。 地基,从而提高地基的承载力。 按 受 1、受刚性角限制 1.刚性基础中压力分布角 a 称为刚性角。 2、抗拉及抗剪强度偏低 2.在设计中,应尽力使基础大放脚及基础材料的刚性角相一致(11),目的(06): 3、材料不同刚性角不同 确保基础底面不产生拉应力,最大限度地节约基础材料。 4、抗压强度较高 3.构造上通过限制刚性基础宽高比来满足刚性角的要求。 1.大放脚每一阶梯挑出的长度为砖长的 1/4(即 60mm)。 砖基础 2.大放脚的砌法有两皮一收和二一间隔收两种。在相同底宽的情况下,二一间隔收可减少基础 高度。但是为保证强度,底层需二皮一收。 力 1.灰土及土的体积比为 2:8 或 3:7。铺灰土 22-25cm/每层,夯层(实至)15cm 为一步;三 灰土基础 特 刚 层以下建筑灰土可作两步,三层以上建筑可作三步(09)。 点 性 (灰土垫层) 2.由于灰土基础抗冻、耐水性能差,适用于地下水位较低的地区,并及其他材料基础共用,充 及 基 当基础垫层 材 础 ①三合土基础是由石灰、砂、骨料(碎石或碎砖)按体积比 1:2:4 或 1:3:6 加水拌和夯 三合土基础 实而成。每层虚铺 22cm,夯至 15cm。 料 性 ②三合土基础宽≥600mm(12),高≥300mm。 (10、11) 能 ③三合土基础一般多用于地下水位较低的四层及以下的民用建筑工程中。 1.具有强度较高、抗冻、耐水、经济等特点。 毛石基础 2.常及砖基础共用,作砖基础的底层。 3.毛石基础基础宽度、阶梯高度一般≥400mm (07) 。 ①坚固、耐久、耐水、刚性角大,可根据需要任意改变形状的特点。 混凝土基础 ②常用于地下水位高,受冰冻影响的建筑物。 (05) 可做成锥形或阶梯形。 17 / 142
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毛石混凝土 基础 柔 性 基 础 钢筋混凝土 基础 1.在混凝土基础中加入粒径不超过 300mm 的毛石,且毛石体积不超过总体积的 30%,称为毛 石混凝土基础。 2.毛石混凝土基础阶梯高度一般≥300mm(05)。 在混凝 1.在同样条件下,比混凝土基础可节省混凝土材料和挖土工程量(10、12)。 土基础底 2.钢筋混凝土基础断面可做成锥形,最薄处高度≥200mm;(08、11)也可做成 部配置 受 阶梯形,每踏步高 300-500mm(11)。 力钢筋 3.通常情况下,钢筋混凝土基础下面设素混凝土垫层,厚度≥70mm(11)。
按基础构造形式分类 (08) 柱下 独立基础 单独基础 (单独基础) 墙下 单独基础 现浇柱下钢筋混凝土基础的截面可做成阶梯形或锥形。 预制柱下的基础一般做成杯形基础。 1.当上层土质松软,而在不深处有较好的土层时而采用。 2.墙下单独基础是砖墙砌在单独基础上边的钢筋混凝土地梁上。地梁的跨度一般为 3-5m。 1.条形基础是承重墙基础的主要形式。 2.当上部结构荷载较大而土质较差时,墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式;如地基 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,也可做成肋式的条 形基础。 当地基软弱而荷载较大时为增强基础的整体性并节约造价,可将同一排的柱基础连通做 成钢筋混凝土条形基础。 条形基础 墙下 条形基础 柱下 条形基础 柱下十字交 叉基础 片筏基础 箱形基础 桩基础 荷载较大的高层建筑,如土质较弱,可在柱网下纵横方向设置钢筋混凝土条形基础,形成十字交叉基 础(井格基础)。 如地基基础软弱而荷载又很大,采用十字基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时,可用钢筋混凝 土做成整块的片筏基础 梁板式 一类是在底板上做梁,柱子支承在梁上; 平板式 一类是将梁放在底板的下方,底板上面平整,可作建筑物底层底面 1.将基础做成由顶板、底板及若干纵横隔墙组成 1.主要特点是整体空间刚性大,整体性强,能抵抗 的箱形基础。 地基的不均匀沉降。 2.一般都是由钢筋混凝土建造, 2 适用于地基软弱土层厚、荷载大和建筑面积不太 3.基础顶板和底板之间的空间可以作为地下室。 大的一些重要建筑物。高层建筑中多采用箱形基础。 1、建筑物荷载较大,地基的软弱土层厚度在 5m 以上,基础不能埋在软弱土层中,或对软弱土层处理 困难或不经济时,采用桩基础。 2、按荷载传递的方式分为端承桩和摩擦桩;根据断面形式可分为圆形桩、方形桩、环形桩、六角形桩 及工字形桩等。 18 / 142
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基础大放脚形式
(a)“二皮一收”砌法;(b)“二、一间隔收”砌法
两皮一收大放脚从垫层上开始砌筑,为保证大放脚的刚度应为两皮一收或一皮一收及两皮一收相 间(基底必须保证两皮一收),一皮即一层砖,标注尺寸为 60MM。每收一次两边各收 1/4 砖长砖基础 所用材料的最低强度等级应符合要求.二一间隔收砌两皮收 1/4。再砌一皮,收 1/4。叫二一间隔收。
2、基础的埋深 定义 深基础 浅基础 设计原则 从室外设计地面至基础底面的垂直距离 (05) 。 埋深≥5 米或埋深≥基础宽度 4 倍。 0.5 米<埋深<5 米或埋深<基础宽度 4 倍 尽量浅埋。基础的顶面应低于设计地面 100mm 以上。除岩石地基外,不应浅于 0.5m。 3、地下室的防潮及防水构造 防 潮 防 水 对于砖墙,墙体必须采用水泥砂浆砌筑;在墙外侧设垂直防潮层,在垂直防潮层外侧回填低渗透土壤夯 实。土层宽 500mm 左右。 地下室的所有墙体都必须设两道水平防潮层,一道设在地下室地坪附近;另一道设置在室外地面散水以 上 150~200mm 的位置,以防地下潮气沿地下墙身或勒脚渗入室内。 地下室地面主要借助混凝土材料的憎水性防水,如要求高,需要防潮层,一般设在垫层及地面面层之间, 且及墙身水平防潮层在同一水平面上。 当地下室地坪位于最高设计地下水位以下时,地下室需做防水处理。 地下室防水可用卷材防水层,也可用加防水剂的钢筋混凝土来防水。 水头是指最高地下水位至地下室地面的垂直高度。 防水层(卷材最上部位)高于地下最高水位 500-1000mm 为宜( 09) 。
(09)
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(三)、墙 1、墙的类型
(1)几种特殊材料墙体
①无切实有效措施,不得在建筑物±0.00 以下,或长期浸水、干湿交替部位,受化学侵蚀的环境,制 品表面经常处于 80℃以上的高温环境。 加气混凝土墙 ②加气混凝土墙可作承重墙或非承重墙。当外用墙时,其外表面均应做饰面保护层,在门窗洞口设 钢筋混凝土圈梁,外包保温块。在承重墙转角处每隔墙高 1m 左右放钢筋,以增加抗震能力。 ③加气混凝土墙板的布置三种形式:横向布置墙板、竖向布置墙板和拼装大板。 压型金属板墙 轻质高强的建筑材料,有保温及非保温型。 (1)现浇钢筋混凝土墙身的施工工艺主要有大模板、滑升模板、小钢模板三种,内保温的外墙 现浇及预制钢筋混 由现浇混凝土主体结构、空气层、保温层、内面层组成。 凝土墙 (2)预制混凝土外墙板。 主要有石膏龙骨石膏板、轻钢龙骨石膏板、增强石膏空心条板等,适用于中低档民用和工业建 石膏板墙 筑中的非承重内隔墙。 具有强度高、自重轻、保温隔热、防火及抗震等良好的综合性能 (10)。,适用于框架建筑的围 舒乐舍板墙 护外墙及轻质内墙、承重的外保温复合外墙的保温层、低层框架的承重墙和屋面板等。 (2)隔墙(非承重构件) (1)普通砖隔墙一般采用半砖(120mm)隔墙。砌筑砂浆宜大于 M2.5。 块材隔墙 (2)最常用的是加气混凝土块、粉煤灰硅酸盐砌块、水泥炉渣空心砖等砌筑的隔墙。砌块大多具 有质轻、孔隙率大、隔热性能好等优点,但吸水性强。因此,砌筑时应在墙下先砌 3~5 皮粘土砖。 ①、骨架:木骨架和轻钢骨架。 轻骨架隔墙 ②、面层:人造板材面层钢骨架隔墙的面板多为人造面板,如胶合板、纤维板、石膏板、塑料板等。 (立筋式隔墙) (07)人造板及骨架的关系有两种:一种是在骨架的两面或一面,用压条压缝或不用压条压缝即贴面 式;另一种是将板材置于骨架中间,四周用压条固定,称为镶板式。 板材隔墙 采用的大多为条板,如加气混凝土条板、石膏条板、碳化石灰板,蜂窝纸板、水泥刨花板等。 复合板隔墙 具有强度高,耐火性、防水性、隔声性能好的优点。 2、墙体构造组成 横墙:沿建筑物短轴方向布置的墙。纵墙:沿建筑物长轴方向布置的墙。
墙厚 防潮层 勒脚 散水和明沟 (12) 窗台 过梁 圈梁 构造柱 砖墙厚度有 120mm(半砖,12 墙,115)、240mm(一砖,24 墙)、370mm(一砖半,37 墙,365)、490mm(两砖,49 墙,490)、620mm(两砖半)等。 (1)当室内地面垫层均为实铺时,外墙墙身防潮层在垫层范围内室内地坪以下 60mm 处(11); (2)当建筑物墙体两侧地坪不等高时,在每侧地表下 60mm 处(11 ),防潮层应分别设置,并在两个 防潮层间的墙上加设垂直防潮层; (3)当室内地面采用架空木地板时,外墙防潮层应设在室外地坪以上,地板木搁栅垫木之下(12)。 (4)有油毡、防水砂浆、细石混凝土和钢筋混凝土防潮层等。 勒脚的高度一般为室内地坪及室外地坪高差。 ①降水量>900mm 的地区应同时设置明沟和散水。明沟沟底应做纵坡,坡度为 0.5%~1%。 ②外墙及明沟之间应做散水,散水宽度一般为 600~1000mm(11),坡度为 3%~5%。 ③降水量<900mm 的地区可只设置散水(11)。 外窗台是防止在窗洞底部积水后流向室内。内窗台则是为了排除窗上的凝结水,以保护室内墙面(07)。 宽度超过 300mm 的洞口上部应设置过梁。 圈梁是在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处,沿砌体墙水平方向设置封闭状的按 构造配筋的混凝土梁式构件。 提高建筑物的空间刚度和整体性,增加墙体稳定,减少由于地基不均匀沉降而引起的墙体开裂,并防 止较大振动荷载对建筑物的不良影响。 钢筋混凝土圈梁其宽度一般同墙厚,对墙厚较大的墙体可做到墙厚的 2/3,高度不小于 120mm(08)。 当圈梁遇到洞口不能封闭时,应在洞口上部设置截面不小于圈梁截面的附加梁,其搭接长度不小于 1m, 且应大于两梁高差的 2 倍,但对有抗震要求的建筑物,圈梁不宜被洞口截断。 (1)宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋,且层数为 3-4 层时,应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。 当超过 4 层时,还要在所有纵横墙隔层设置。 (2)多层砌体工业房屋,应每层设置现浇混凝土圈梁。 (3)设置墙梁的多层砌体结构房屋,应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇混凝土圈梁。 构造柱从竖向加强墙体的连接,及圈梁一起构成空间骨架,提高了建筑物的整体刚度和墙体的延性, 增加建筑物承受地震作用的能力。有抗震设防要求的建筑物中须设钢筋混凝土构造柱。 构造柱一般在墙的某些转角部位(如建筑物四周、纵横墙相交处、楼梯间转角处等)设置,沿整个建 筑高度贯通,并及圈梁、地梁现浇成一体。 20 / 142
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变形缝 (1)构造柱的最小截面尺寸为 240mm×l80mm,竖向钢筋一般用 4¢12,钢箍间距≤250mm,且在柱 上下端应适当加密; (2)6、7 度抗震设防时超过六层,8 度抗震设防时超五层和 9 度抗震设防时,构造柱纵向筋宜采用 4¢ 14,外墙转角的构造柱可适当加大截面及配筋。 (3)构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下 500mm,或及埋深小于 500mm 的基础圈梁相连。 伸缩缝 将建筑物从屋顶、墙体、楼层等地面以上构件全部断开,基础因受温度变化影响较小, (06) 。伸缩缝的宽度一般为 20-30mm, (温度缝) 不必断开 ①、防震缝一般从基础顶面开始,沿房屋全高设置。 ②、缝的宽度按建造物高度和所在地区的地震烈度来确定。 防震缝 ③、一般多层砌体建筑的缝宽取 50-l00mm; ④、多层钢筋混凝土结构建筑,高度 15m 及以下时,缝宽为 70mm; ⑤、当建筑高度超过 15m 时,按烈度增大缝宽。 ①、应在适当位置如复杂的平面或体形转折处、高度变化处、荷载、地基的压缩性和地 基处理的方法明显不同处设置沉降缝。 沉降缝 ②、沉降缝基础部分也要断开。 ③、沉降缝宽度要根据房屋的层数定,五层以上时不应小于 120mm。 烟道及通风道不能共用。宜设在十字形或丁字形墙体交接处,不宜设在外墙内。 垃圾管道要求内壁光滑。垃圾管道可设于墙内或附于墙内。 烟道及通风道 垃圾道
空斗墙是用标准机砖平砌和侧砌结合砌筑的墙体。(平砌砖称 “眠砖”、顺砌砖称“顺斗砖”、侧砌砖称“丁头砖”。
圈梁的附加梁设置
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(四)、楼板及地面 1、楼板的类型
楼板主要由楼板结构层、楼面面层、板底天棚几个组成部分。 2、现浇钢筋混凝土楼板
钢筋混凝土楼板按施工方式的不同可以分为现浇整体式、预制装配式和装配整体式楼板。
长短边比值≥3,四边支承,仅短边受力。板的厚度一般为跨度的 1/40~1/35,且≥80mm。 双向板 长短边比值<3,四边支承。是双向受力,按双向配置受力钢筋。 只有一边支承。其主要受力钢筋摆在板的上方,分布钢筋放在主要受力筋的下表面。 悬挑板 板厚为挑长的 1/35,且根部厚度不≥80mm。 适用于跨度小的房间(如厨房、厕所、贮藏室、走廊)及雨篷、遮阳(08)等。 ①.组成:主梁、次梁(肋)、板。 ②.适用:当房屋的开间、进深较大,楼面承受的弯矩较大。 ③.特点:传力线路明确,受力合理。 ④.主梁沿房屋的短跨方向布置,其经济跨度为 5-8m。梁高为跨度的 1/14~1/8,梁宽为梁高的 1/3~ 1/2。次梁的跨度一般为 4~6m,次梁高为跨度的 1/6~1/12,梁宽为梁高的 1/3~1/2。 ⑤.短边跨度一般为 1.7~3m,板厚一般为板跨的 1/40~1/35,常用厚度为 60~80mm。 ⑥.梁和板搁置在墙上,应满足规范规定的搁置长度。 板的搁置长度≥120mm。 梁在墙上的搁置长度。梁高≤500mm,搁置长度≥180mm; 梁高>500mm,搁置长度≥240mm。 通常,次梁搁置长度为 240mm,主梁的搁置长度为 370mm。 ⑦.当梁上的荷载较大,为了防止梁下墙体破坏,需设置梁垫,以扩散由梁传来的过大集中荷载。 特点:肋及肋间的距离较小,一般为 1.5-3m。 适用:当房间的平面形状近似正方形,跨度在 l0m 以内时(门厅、会议厅)(09、10)。 分类 无柱帽和有柱帽。 特点 用途 无梁楼板的柱网一般布置成方形或矩形,以方形柱网较为经济,跨度一般不≤6m,板厚 通常≥120mm(13)。 荷载较大、管线较多的商店和仓库等(10)。单向板 板式楼板 现 浇 钢 筋 梁板式 混 肋形楼板 凝 土 楼 板 井字型 肋楼板 无梁楼板
梁板式肋形楼板
井字型肋楼板
跨度不超过 2.4m;预应力构件,跨度可达 2.7m。 用作走道板、贮藏室隔板或厨房、厕所板等。 当肋在板下时,称为正槽板。受力较合理。 反槽板常用于有特殊隔声、保温要求的建筑。 较为经济的跨度为 2.4—4.2m。具有自重小、用料少、强度高、经济等优点 (11)。 3.预制装配式钢筋混凝土楼板 类型 实心平板 槽形板 空心板 22 / 142
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板的搁置 构造 板式结构 细 部 构造 板缝的 处理 当圈梁未设在板的同一标高时,板端的搁置长度,在外墙上应≥120mm,在 内墙上≥100mm,在梁上≥80mm。坐浆厚度≥10mm。 梁板式 将板搁置在梁的顶面。搁置在梁出挑的翼缘上(花篮梁),板的跨度尺寸是梁 结构 的中心距减去梁顶面宽度。 ①、通常一个房间的预制板宽度尺寸的规格不超过两种。 ②、当缝差在 60mm 以内时,调整板缝宽度; ③、当缝差在 60-120mm 时,可沿墙边挑两皮砖解决; ④、当缝差超过 200mm,则需重新选择板的规格。 ⑤、板的侧缝有 V 形缝、U 形缝、凹槽缝三种形式。 4.装配整体式钢筋混凝土楼板 (1)叠合楼板。叠合楼板是由预制板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。预制板既 是楼板结构的组成部分,又是现浇钢筋混凝土叠合层的永久性模板,现浇叠合层内应设置负弯矩钢筋, 并可在其中敷设水平设备管线。
(2)密肋填充块楼板。底面平整,隔声效果好,整体性好。 5.地面构造
地面主要由面层、垫层和基层三部分组成,可考虑增设结合层、隔层、找平层、防水层等附加层。 (五)、阳台及雨篷 1.阳台
阳台承重结构的支承方式有墙承式、悬挑式等。 墙承式 多用于凹阳台(等同于简支板) 挑梁压入墙内的长度一般为悬挑长度的 1.5 倍左右 (06)。挑梁式的阳台悬挑长度可适 挑梁式 当大些,而阳台宽度应及横墙间距(即房间开间)一致。 悬挑式 ①、是将阳台板和墙梁现浇在一起,阳台悬挑长度≤1.2m。 挑板式 ②、是将房间楼板直接向外悬挑形成阳台板。不利于排水。 ≤6 层不应低于 1.05m;≥7 层不应低于 1.1m。≥7 层住宅和寒冷、严寒地区住宅宜采用 阳台栏板或栏杆净高 实体栏板 2.雨篷 雨篷的支承方式多为悬挑式,其悬挑长度为 0.9-1.5m,按结构形式不同,雨篷有板式和粱板式两种。 板式雨蓬做成变截面形式,一般根部厚度≥70mm,板端厚度≥50mm。雨篷顶面通常采用柔性防水。
(六)、楼梯
1、钢筋混凝土楼梯按施工方法不同,主要有现浇整体式和预制装配式两类。
2、楼梯段的踏步步数一般不宜超过 18 级,且一般不宜少于 3 级(10)。 3、楼梯梯段净高≥2.20m,楼梯平台过道处的净高≥2m。
当梯段跨度不大时,常采用。 1、梁式楼梯段是由斜梁和踏步板组成。 现浇 2、踏步为水平受力构件,并把荷载传递左右斜梁,斜梁把荷载传递给及之相连的上下休息平台 梁式楼梯 梁,最后,平台梁将荷载传给墙体或柱子。 3、当荷载或梯段跨度较大时,采用梁式楼梯比较经济。 悬挑式楼梯 踏步板挑出部分多为 L 形断面,压在墙体内的部分为矩形断面 小型构件 墙承式楼梯 墙承式楼梯不需要设梯梁和平台梁。只设平台,净空大。 预制 (13) 梁承式楼梯 平台梁一般为 L 形断面。 装配 中型及大型 1、一般是由楼梯段和带有平台梁的休息平台板两大构件组合而成, 式 构件 2、楼梯段有梁板式和板式两种 大型构件 每层由第一跑及中间休息平台和第二跑及楼层休息平台板两大构件组合而成 栏杆和梯段连接 预埋铁件焊接、预留孔洞插接、螺栓连接 坡 道 室外台阶一般包括踏步和平台两部分。台阶的坡度应比楼梯小,通常踏步高度为 100~150mm, 室外台阶 宽度为 300~400mm。 板式楼梯 23 / 142
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(七)、门及窗
1、门、窗类型 组合型铝合金门窗的设计宜采用定型产品门窗作为组合单元,应根据使用和安全要求确定铝合金
门窗的风压强度性能雨水渗漏性能、空气渗透性能等综合指标。
2、门、窗的构造组成
3、门及窗尺度
门 的 尺 度 厕所、浴室门 厨房门 卧室门 住宅入户门 办公室门 教室门 700mm 800mm 900mm 1000mm 当门宽>1000mm 时(13),应根据使用要求采用双扇门、四扇门或者增加门的数量。双扇门的宽度可为 1200~ 1800mm,四扇门的宽度可为 2400~3600mm。 ①当房间使用人数超过 50 人,面积超过 60 m2 时,至少需设 2 道门。 ②大型公共建筑如影剧院的观众厅、体育馆的比赛大厅等门的数量和总宽度应按 600mm/100 防火规范 人宽计算,并结合人流通行方便,分别设双扇外开门于通道外,且每扇门宽度不应小于 1400mm。 窗扇高度为 800~1200mm,宽度≤500mm。 平开木窗 上下悬窗 推拉窗 模 数 窗扇高度为 300~600mm,中悬窗窗扇高≤1200mm,宽度≤1000mm。 高宽均≤1500mm。 各类窗的高度及宽度尺寸通常采用扩大模数 3M 数列作为洞口的标志尺寸。 窗 的 尺 度 (八)、屋顶 屋顶主要由结构层、找平层、隔汽层、找坡层、保温层、结合层、防水层、保护层等部分组成。 平屋顶 类型 坡屋顶 曲面屋顶 2、平屋顶的构造 (1).平屋顶的排水
顶是指屋面坡度在 10%以下的屋顶。最常用的排水坡度为 2%~3%。需专门设置屋面防水层。 屋顶是指屋面坡度在 10%以上的屋顶。 施工工艺复杂 (1)材料找坡(垫坡)。最薄处不低于 20mm;坡度 2% (2)结构起坡(搁置起坡)。坡度 3%。檐沟、天沟纵向找坡不应小于 1%,沟底水落差 不得超过 200mm。 可分为有组织排水和无组织排水两种方式。 (1)高层建筑屋面宜采用内排水,多层建筑屋面宜采用有组织外排水,低层建筑及檐高 小于 10m 的屋面,可采用无组织排水。多跨及汇水面积较大的屋面宜采用天沟排水,天沟 找坡较长时,宜采用中间内排水和两端外排水。 (2)采用重力排水时,屋面每个汇水面积内,雨水排水管不少于 2 根,暴雨强度较大地 区的大型屋面,宜采用虹吸式屋面雨水排水系统。严寒地区应采用内排水,寒冷地区宜采 用内排水。湿陷性黄土地区宜采用有组织排水,并应将雨雪水直接排至排水管网。 (1)、屋面落水管的布置量及屋面集水面积大小、每小时最大降雨量、排水管管径等因 素有关。F=438D2/H(11 ) 式中 F——单根落水管允许集水面积(水平投影面积㎡); D——落水管管径(cm,采用方管时面积可换算); H——每小时最大降雨量(mm/h,由当地气象部门提供)。 (2)、落水管间的距离(天沟内流水距离)以 10-15m 为宜。 平屋顶起坡方式 平屋顶排水方式
屋面落水管的布置 (2)、平屋顶柔性防水及构造 屋面防水定级和设防要求
具体做法 卷材防水层和卷材防水层;卷材防水层和涂膜防水层;复合防水层 卷材防水层;涂膜防水层;复合防水层 防水定级 建筑类别 I 级(25 年) 重要建筑和高层建筑 II 级(15 年) 一般建筑 设防要求 两道 一道 平屋顶的防水是屋顶使用功能的重要组成部分,它直接影响整个建筑的使用功能。 1)找平层。保温层上的找平层应留设分隔缝,缝宽宜为 5~20mm,纵横缝的间距≤6m。基层转 角处应抹成圆弧形,其半径不小于 50mm。
2)结合层。 3)卷材防水屋面。
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每道卷材防水层最小厚度
防水等级 合成高分子防水卷材 3.0 4.0 高聚物改性沥青防水卷材 聚酯胎、玻纤胎、聚乙烯胎 自粘聚酯胎 2.0 3.0 自粘无胎 1.5 2.0 Ⅰ级 Ⅱ级 1.2 1.5 为了防止屋面防水层出现龟裂现象,一是阻断来自室内的水蒸气,构造上常采取在屋面结构层上 的找平层表面做隔气层,阻断水蒸气向上渗透;二是在屋面防水层下保温层内设排汽通道,并使通道 开口露出屋面防水层,使防水层下水蒸气能直接从透气孔排出。
4)涂膜防水屋面。按防水层和隔热层的上下设置关系可分为正置式屋面和倒置式屋面。 防水涂料按成膜物质的主要成分,可将涂料分成聚合物水泥防水涂膜、高聚物改性沥青防水涂膜 和合成高分子防水涂料膜等。
5)复合防水屋面。防水涂膜宜设置在防水卷材的下面。 6)保护层。
7)平屋顶防水细部构造。
屋面细部构造应包括檐口、檐沟和天沟、女儿墙和山墙、水落口、变形缝等(04)。 ①檐口。卷材防水层屋面檐口 800mm 范围内的应满沾。
②檐沟和天沟。应增设附加层,附加层伸入屋面的宽度均≥250mm。
卷材、涂膜防水屋面檐沟
1—防水层;2—附加层;3 一密封材料;4—水泥钉;5—金属压条;6—保护层 ③女儿墙
女儿墙泛水处的防水层下应增设附加层,附加层在平面和立面的宽度均≥250mm。低女儿墙泛水处的防 水层可直接铺贴或涂刷至压顶下。高女墙泛水处的防水层泛水高度≥250mm,泛水上部的墙体应做防水处理。
(3)平屋顶的保温、隔热。隔热层分为种植、架空、蓄水三种形式。 3.坡屋顶的构造
屋面构造层次主要由屋顶天棚、承重结构层及屋面面层组成,必要时还应增设保温层、隔热层等。 坡屋面采用沥青瓦、块瓦、波形瓦和一级设防的压型金属板时,应设置防水垫层,及瓦屋面共同组成 防水层,防水垫层是指设置在瓦材或金属板材下面起防水、防潮作用的构造层。
(1)坡屋顶的承重结构。
1)砖墙承重。砖墙承重又叫硬山搁檩。适用于开间较小的房屋。
2)屋架承重。当坡屋面房屋内部需要较大空间时用屋架作为横向承重构件。 3)梁架结构。
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4)钢筋混凝土梁板承重。按施工方法有两种:一种是现浇钢筋混凝土梁和屋面板,另一种是预制 钢筋混凝土屋面板直接搁置在山墙上或屋架上。
对于空间跨度不大的民用建筑,钢筋混凝土折板结构是目前坡屋顶建筑使用较为普遍的一种结构形式。 (2)坡屋顶屋面 1)平瓦屋顶。 2)波形瓦屋顶。 3)小青瓦屋面。 (3)坡屋面的细部构造。
(4)坡屋顶的天棚,保温,隔热及通风。
(九)、装饰
(一)装饰构造的类别:墙面装饰、楼地面装饰、顶棚(天花)装饰 (二)墙体饰面装修构造 抹灰类 一般抹灰按质量要求分为普通抹灰、中级抹灰和高级抹灰三级。 陶瓷面砖、马赛克类装修 可用砂浆直接粘贴在基层上。常留 1.3mm 缝隙,以增加透气性 贴面类 天然或人造石板类装修 多采用绑或挂的做法. 涂料按其成膜物的不同可分无机涂料和有机涂料两大类。 涂料类 无机涂料 有机涂料 石 灰 浆 、 大 白 浆 、 水 泥 浆 及 各 种 无 机 高 分 子 涂 料 等 , 如 JH80 —1 型、 JHN84 —l 和 F832 型等 依 其 稀 释 剂 的 不 同 , 分 溶剂型 涂 料 、 水 溶 性 涂 料 和 乳胶 涂 料 等 , 如 812 建筑涂 料、 106 内 墙 涂 料 及 PA—l 型 乳 胶 涂 料 等 裱糊类 铺钉类 是由骨架和面板两部分组成,施工时先在墙面上立骨架(墙筋),然后在骨架上铺钉装饰面板 (四)顶棚装饰构造 直接式顶棚 多用于大量性工业及民用建筑中 悬吊式顶棚 照明、给排水管道、消防、广播设备等管线及其装置,均需安装在顶棚上。 (三)楼地面装饰构造 地面类型 优点 缺点 适用情况 水泥砂浆楼地面 整体浇 注地面 水磨石楼地面 菱苦土楼地面 构造简单,施工方便,造价低, 地面易起灰,无弹性,热 目前最广泛的一种低档 耐水。 传导性高,装饰效果差。 地面。 坚硬,耐磨,光洁,不透水, 不起灰,装饰效果较好。 有一定弹性,热工性能好。 坚硬耐磨,色泽稳定,易于保 持清洁,具有较好的耐水和耐酸 碱腐蚀的作用。 有较好的耐磨、耐久性能和装 饰性。 施工较复杂,无弹性,吸 人流较大的交通空间和 热性强。 房间 适用于有清洁、弹性要 不 耐 水 , 不 耐 高 温 求的房间。 (350C 以上)。 造价偏高。 造价较高。 适用于用水的房间以及 有腐蚀的房间。 陶瓷板块楼地面 (12) 板块 地面 石板楼地面 塑料板块楼地面 木楼地面 有良好的弹性、吸声能力和低 吸热性,易于保洁。 腐朽,造价较高。 耐火性差,保养不好时易 三、工业建筑构造 (一)单层厂房的结构组成 1.承重结构
卷材楼地面 涂料楼地面 (1)横向排架:由基础、柱、屋架组成,主要是承受厂房的各种竖向荷载。
(2)纵向连系构件:由吊车梁、圈梁、连系梁、基础梁等组成,及横向排架构成骨架,保证厂房 的整体性和稳定性。
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(3)支撑系统构件:支撑系统包括柱间支撑和屋盖支撑两大部分。支撑构件设置在屋架之间的称 为屋架支撑,设置在纵向柱列之间的称为柱间支撑。支撑构件主要传递水平荷载(09),起保证厂房空 间刚度和稳定性的作用。
2.围护结构
单层厂房的围护结构包括外墙、屋顶、地面、门窗、天窗、地沟、散水、坡道、消防梯、吊车梯等。 (二)单层厂房承重结构构造 1.屋盖结构
(1)屋盖结构类型。屋盖结构根据构造不同可以分为两类:有檩体系屋盖或无檩体系屋盖。 有檩体系屋面适用于中小型厂房。无檩体系屋面适用大中型厂房。 (2)屋盖的承重构件
屋架(或屋面梁)。屋盖结构的主要承重构件,直接承受屋面荷载。按制作材料分为钢筋混凝土屋 架或屋面梁、钢屋架、木屋架和钢木屋架。
①钢筋混凝土屋架或屋面梁
一般跨度 9 米以下时用单坡形,跨度 12—18 米为双坡。 普通混凝土屋面跨度≤15 米,预应力混凝土屋面梁跨度≤18 米。 ②钢屋架
无檩钢屋架的跨度一般为 6m,特点是构件的种类和数量少,安装效率高,施工进度快,易于进行 铺设保温层等屋面工序的施工。无檩钢屋架突出的优点是屋盖横向刚度大,整体性好,屋面构造简单, 较为耐久;但因屋面自重较重,对抗震不利,一般是中型以上特别是重型厂房,因其对厂房的横向刚 度要求较高,采用无檩方案比较合适。
有檩钢屋架,屋架间距就是檩条的跨度,通常为 4~6m 对于中小型厂房,特别是不需要设保温层 的厂房,采用有檩方案比较合适。
③木屋架、钢木屋架
木屋盖结构适用范围:跨度不超过 12m、室内相对湿度不大于 70%、室内温度不大于 50℃、吊车 起重量不超过 5t,悬挂吊车不超过 1t。一般全木屋架适用跨度不超过 15m,钢木屋架的下弦受力状况 好,刚度也较好,适用跨度为 18~21m。
2.柱
厂房中的柱由柱身(包括上柱和下柱)、牛腿及往上预埋铁件组成。
(1)钢筋混凝土柱。钢筋混凝土柱按截面的构造尺寸分为矩形柱(小型厂房)、工字形柱(大、 中型厂房)、双肢柱、管柱等。
(2)钢—钢混凝土组合柱。
(3)钢柱。吊车吨位大的重型厂房适合选用钢柱。
(4)柱牛腿。钢筋混凝土实腹式牛腿的构造要求要满足如下要求。
3.基础。厂房的基础一般多采用独立式基础。
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4.吊车梁
(1)T 形吊车梁。非预应力混凝土 T 型截面吊车梁一般柱距 6 米,厂房跨度>30 米、吨位<10T 的厂房;预应力适用于 10-30t 厂房。
(2)工字形吊车梁。预应力一般柱距 6 米,厂房跨度 12-33 米、吨位 5-25T
(3)鱼腹式吊车梁。预应力混凝土鱼腹式吊车梁适用于厂房柱距≤ 12m,厂房跨度 12~33m,吊 车起重量为 15~150t 的厂房。 5.支撑
单层厂房的支撑作用:可以使厂房形成整体的空间骨架,保证厂房的空间刚度;在施工和正常使 用时保证构件的稳定和安全;承受和传递吊车纵向制动力、山墙风荷载、纵向地震力等水平荷载。单 层厂房的支撑分屋架支撑和柱间支撑两类。
(1)屋架支撑。 1)屋架支撑布置原则。
2)屋架支撑的类型。包括上、下弦横向水平支撑,上下弦纵向水平支撑,垂直支撑和纵向水平系 杆(加劲杆)等。横向水平支撑和垂直支撑一般布置在厂房端部和伸缩缝两侧的第二或第一柱间上。
(2)柱间支撑。柱间支撑的作用是加强厂房纵向刚度和稳定性,将吊车纵向制动力和山墙抗风柱 经屋盖系统传来的风力经柱间支撑传至基础。布置方式:
1)有吊车或跨度小于 18m 或柱高大于 8m 的厂房,在变形缝区段中设置;有桥式吊车时,还应在 变形缝区段两端开间上加柱支撑。
2)当吊车轨顶标高大于等于 10m 时,柱间支撑应做两层;当柱截面高度大于等于 1.0m 时,下柱 支撑宜做成双肢。
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第二节 道路、桥梁、涵洞工程的分类、组成及构造(6 分)
一、道路分类及组成 (一)道路的分类及组成
1、道路的分类 城市道路应按道路在道路网中的地位、交通功能以及对沿线的服务功能等,分为快速路、主干路、 次干路和支路四个等级。
(1)快速路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的出入口。 (2)主干路应连接城市各主要分区,应以交通功能为主。
(3)次干路应及主干路结合组成干路网,应以集散交通的功能为主,兼有服务功能。
(4)支路宜及次干路和居住区、工业区、交通设施等内部道路相连接,应以解决局部地区交通, 以服务功能为主。
道路交通量达到饱和状态时的道路设计年限为:快速路、主干路(20 年)、次干路(15 年)和支 路(10-15 年)四个等级。
2、道路的组成
主要由线形和结构两部分组成。
(1)线形组成。道路线形是指道路中线的空间几何形状和尺寸。 1)机动车道。一条机动车道最小宽度应符合表 2.2.1 的规定。
2)非机动车道。及机动车道合并设置的非机动车道,车道数单向不应小于 2 条,宽度不应小于 2.5m。 专用非机动车道路面宽度应包括车道宽度及两侧路缘带宽度,单向不宜小于 3.5m,双向不宜小于 4.5m。 一条非机动车道最小宽度自行车不得小于 1.0m,三轮车不得小于 2.0m。
3)分车带。
4)人行道。人行道宽度必须满足行人安全顺畅通过的要求,并应设置无障碍设施。
人行道最小宽度
项目 各级道路 商业或公共场所集中路段 火车站、码头附近路段 长途汽车站 人行道最小宽度(m) 一般值 最小值 3.0 2.0 5.0 4.0 5.0 4.0 4.0 3.0 5)绿化带。绿化带的宽度应符合现行行业标准的相关要求,最小宽度为 1.5m。 6)设施带。
7)应急车道。当快速路单向机动车道数小于 3 条时,应设不小于 3.0m 的应急车道。
8)保护性路肩。保护性路肩宽度自路缘带外侧算起,快速路不应小于 0.75m;其他道路不应小于 0.50m;当有少量行人时,不应小于 1.50m。
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(2)、结构组成。一般分为路基、垫层、基层和面层四个部分。高级道路增加底基层和联结层。
(二)、路基 路堤:高于原地面的填方路基;路堑:低于原地面的挖方路基。
路床:路面底面以下 80cm 范围内的路基部分。 2、路基的基本要求
(1).路基结构物的整体必须具有足够的稳定性;
(2).路基必须具有足够的强度、刚度和水温稳定性。(水温稳定性是指强度和刚度在自然因素
的影响下的变化幅度)
3、路基形式(12) 填土路基 填石路基 填 方 路 基 砌石路基 (09) 护肩路基 护脚路基 挖方路基 半填半挖路基 1、填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。 2、应分层填筑,每一水平层均应采用同类填料。 不易风化的开山石料填筑的路堤 (1)砌石顶宽采用 0.8m,基底面以 1:5 向内倾斜,砌石高度为 2~15m。 (2)每隔 15~20m 设伸缩缝一道(06、12)。 (3)当基础地质条件变化时,应分段砌筑,并设沉降缝。 (4)当地基为整体岩石时,可将地基做成台阶形。 坚硬岩石地段陡山坡上的半填半挖路基,当填方不大。护肩高度一般不超过 2m。内外坡均 可直立(12),基底面以 1:5 向内倾斜(07、09)。 当山坡上的填方路基有沿斜坡下滑的倾向,或为加固,收回填方坡脚时(13),可采用护 脚路基。护脚由干砌片石砌筑,断面为梯形,顶宽≥1m,内外侧坡坡度可采用 1:0.5~1:0.75 其高度不宜超过 5m(09)。 (1)土质挖方路基。(2)石质挖掘路基。 在地面自然横坡度陡于 1:5 的斜坡上修筑路堤时,路堤基底应挖台阶,台阶宽度≥1m,台 阶底应有 2%~4%向内倾斜的坡度(12)。分期修建和改建公路加宽时,新旧路基填方边坡的 衔接处,应开挖台阶。高速公路、一级公路,台阶宽度一般为 2m(08)。
砌石路基
护肩路基
护脚路基
半填半挖路基
(三)、路面 1、路面结构
(1)面层: 应满足结构强度、高度稳定性,低温抗裂性、抗疲劳、抗水损害及耐磨、平整、
低噪音等表面特性要求。
(2)基层:起主要承重作用,应满足强度、扩散荷载的能力以及水稳定性和抗冻性的要求。 (3)垫层:应满足强度和水稳定性的要求。
面层、基层、垫层是路面结构的基本层次(06),为了保证车轮荷载的向下扩散和传递,较 下一层应比其上一层的每边宽出 0.25m(08)。
2、坡度及路面排水 路拱利于排水。道路横坡应根据路面宽度、路面类型、纵坡及气候条件确定,宜采用 1.0%~2.0%。 (1)快速路及降雨量大的地区宜采用 1.5%~2.0%;(2)严寒积雪地区、透水路面宜采用 1.0%~1.5%。 保护性路肩横坡度可比路面横坡度加大 1.0%。路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大 1%(12)。
高速公路、一级公路的路面排水,一般由路肩排水及中央分隔带排水组成;二级及二级以下 公路的路面排水,一般由路拱坡度、路肩横坡和边沟排水组成。
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3、路面的等级及分类 (1)路面等级
路面等级按面层材料的组成、结构强度、路面所能承担的交通任务和使用的品质划分为高级路面、 次高级路面、中级路面和低级路面等四个等级。
类型 水泥稳定土、石灰工业废渣稳定土、级配碎石 水泥土、石灰稳定土、二灰土、级配砾石 填隙碎石 基层 公路等级 √ ≤2 <2 高级路面 底基层 × √ (2).路面类型 1)路面基层的类型 组成 水泥稳定土 无机 结合 料稳 定类
水泥土 石灰稳定土 石灰工业 废渣稳定土 级配碎 (砾)石 填隙碎石 适用 各种交通类别的基层和底基层。 1、不应用作高级沥青路面的基层,只能作底基层; 2、高速公路和一级公路的水泥混凝土面板下,也不应用作基层 适用于各级公路路面的底基层,可作二级和二级以下的公路的基层 不适用 粒 料 类 二灰土(石灰+粉煤灰)不应用作高级沥青路面及 适用于各级公路的基层及底基层(13) 高速公路和一级公路上水泥混凝土路面的基层。 1、级配碎石:可用于各级公路的基层和底基层(11、12、13),可用作较薄沥青面层及半 刚性基层之间的中间层。 2、级配砾石:可用于二级和二级以下公路的基层(13)及各级公路的底基层。 可用于各级公路的底基层和二级以下公路的基层(13)。
2)路面面层类型 ①、沥青路面
沥青混合料 乳化沥青碎石 沥青贯入式 沥青表面处治 高速公路、一级公路沥青面层 (07、09、11) ;二、三、四级公路 的沥青面层的上面层 (08) 。 沥青碎石混合料 适用于高速公路、一级公路的过渡层及整平层。 适用于各种等级公路的沥青面层。 热拌热铺沥青混合料 适用于三级及三级以下公路的沥青面层;二级公路的罩面层施工及各级公路沥青路面的联结层 或整平层。 适用于二级及二级以下公路路面,也可作为沥青混凝土路面的联结层。 适用于三级及三级以下公路、城市道路支路、县镇道路、各级公路施工便道以及在旧沥青面层 上加铺罩面层或磨耗层。沥青表面处治厚度≤3cm。 沥青混凝土混合料
②、水泥混凝土路面 ③、各级路面所具有的面层类型及其所适用的公路等级
采用的路面等级 高级路面 次高级路面 中级路面 低级路面 面层 √ 面层类型 沥青混凝土、水泥混凝土 沥青贯入式、沥青碎石、沥青表面处治 碎、砾石(泥结或 级配 ) (13) 、半整齐石块、其他粒料 粒料加固土、其他当地材料加固或改善土 其他层面 公路等级 高速、一、二级公路 二、三级公路 四级公路 四级公路 类型 沥青混凝土混合料、热拌热铺沥青混合料 沥青碎石混合料 乳化沥青碎石 沥青贯入式 沥青表面处治 ≤3 ≤2 ≤3 仅适用于过渡层、整平层 二级公路罩面层,各级公路联结层,整平层 沥青混凝土路面的联结层 旧沥青面层上加铺罩面层或磨耗层 (四)、道路主要公用设施 1、大、中型停车场的出入口不得少于 2 个,特大型不得少于 3 个,并应设置专用人行出入口, 且 2 个机动车出入口之间的净距≥15m。单向行驶的出入口宽度≥5m,双向行驶的出入口宽≥7m。 小型停车场只有 1 个出入口时,出入口宽≥9.0m。 2、停放场的最大纵坡及通道平行方向为 1%(09),及通道垂直方向为 3%。 3、出入通道的最大纵坡为 7%,一般以≤2%为宜。 4、停放场及通道的最小纵坡一般取 0.4%-0.5%。 5、机动车出入开口位置:距离学校、医院、公交车站等人流集中的地点>30m;距离人行过街 天桥、地道、桥梁或隧道等引道口>50m;距离道路交叉口>80m。 停车场 31 / 142
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公共交通站点 道路照明 人行天桥和 人行地道 道路交通 管理设施 (11 ) 城市公共交通站点分为终点站、枢纽站和中间停靠站。车站可为直接式和港湾式(城市主、次 干路和交通流量大的支路上的车站)。 照明标准照明标准通常用水平照度和不均匀度来表示。 人行天桥易建在交通量大,行人或自行车需要横过行车带的地段或交叉口上。在城市商业网点 集中的地段(10)。 在下列情况下,可考虑修建人行地道: (1)重要建筑物及风景区附近,修人行天桥会破坏风景或城市美观。 (2)横跨的行人特别多的站前道路。 (3)修建人行地道比修人行天桥在工程费用和施工方法上有利。 (4)有障碍物影响,修建人行天桥需显著提高桥下净空时。 交通标志分为主标志和辅助标志两大类。主标志按其功能可分为警 告、禁令、指示、指路、旅游区、作业区、告示标志等。辅助标志不 得单独使用。 交通标志 一般安设在车辆行进方向道路的右侧或车行道上方。 标志板在一根支柱上并设时,应按警告、禁令、指示的顺序,先上 后下,先左后右地排列。最多不超过 4 个。 交通标线 交通标线主要是路面标线,还有少数立面标记。 按红、黄、绿,或绿、黄、红自上而下,或自左向右排列。 交通信号灯 二、桥梁工程 (一)桥梁的组成分类 1、桥梁的基本组成部分
(1).上部结构:包括桥面构造(行车道、人行道、栏杆等)、桥梁跨越部分的承载结构和桥梁支座。 (2).下部结构:包括桥墩、桥台及墩台基础。 2、桥梁的分类
(1).根据桥梁跨径总长L和单孔跨径Lk分类: 特大桥(L≥1000m或,Lk≥150m)、
大桥(1000m>L≥100m或l50m~Lk≥40m)、
中桥(100m>L>30m或40m>Lk≥20m)、 小桥(30m≥L≥8m或20m>Lk≥5m)。
(2).根据桥梁的结构形式:梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥和组合式桥。 (二)、桥梁上部结构 1、桥面构造
(1).桥面铺装及排水、防水系统 1)桥面铺装(行车道铺装、桥面保护层) ①水泥混凝土或沥青混凝土铺装
厚度为60~80mm,强度不低于行车道板混凝土的强度等级。桥上的沥青混凝土铺装可以做成单层式 的(50~80mm)或双层式的(底层40~50mm,面层30~40mm)。
②防水混凝土铺装 宜在桥面铺装层上面铺筑厚20mm的沥青表面作磨耗层。为使铺装层具有足够的强度和良好的整体
性(亦能起联系各主梁共同受力的作用),一般宜在混凝土中铺设直径为4~6mm的钢筋网(07)。
2)桥面纵横坡
①、桥上的纵坡机动车道≤4.0%,非机动车道≤2.5%;桥头引道机动车道纵坡≤5.0%。高架桥桥面 应设≥0.3%的纵坡。
②、桥面的横坡,一般采用1.5%~3%(13)。●铺设混凝土三角垫层 ●将横披直接设在墩台顶部而
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做出斜的桥面板 ●直接将行车道板做成双向斜的横披,但这样主梁构造和施工趋于复杂(09)。
3)桥面排水和防水设施 ①桥面排水
排水管道的间距可根据桥梁汇水面积和桥面纵坡大小确定:纵坡大于2%的桥面设置排水管的截面 积不宜小于60mm 2/㎡;纵坡小于1%的桥面设置排水管的截面积不宜小于100 mm2/㎡。
②防水层 桥面的防水层设置在桥面铺装层下面。 圬工桥台台身背墙、拱桥拱圈顶面及侧墙背面应设置防水层。下穿地下通道箱涵等封闭式结构顶板顶面
应设置排水横坡,坡度宜为0.5%~1%,箱体防水应采用自防水,也可在顶板顶面、侧墙外侧设置防水层。
(2)、伸缩缝
通常在两梁端之间、梁端及桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝(08)。 1)伸缩缝的构造要求
在设置伸缩缝处,栏杆及桥面铺装都要断开。人行道在桥面断缝处也必须做伸缩缝。 2)伸缩缝的类型
①镀锌薄钢板伸缩缝:在中小跨径的装配式简支梁桥上,当梁的变形量在20—40mm以内时常选用。 ②钢伸缩缝:在温差较大的地区或跨径较大的桥梁、斜桥上采用。当跨径很大时,采用梳形钢板伸缩缝 (07)。
③橡胶伸缩缝:在变形量较大的大跨度桥上,可以采用橡胶和钢板组合的伸缩缝。 (3)、人行道、栏杆、灯柱
1)安全带:不设人行道的桥上,两边应设宽度≥0.25m(06),高为0.25~0.35m的护轮安全带。 2)人行道:人行道一般高出行车道0.25~0.35m。
3)栏杆、灯柱。照明灯一般高出车道5米左右。栏杆的高度一般为0.8~1.2m,标准设计为1.0m; 栏杆间距一般为1.6~2.7m(12),标准设计为2.5m。照明灯一般高出车道5m左右。
2、承载结构
梁式桥,拱式桥,刚架桥,悬索桥,组合桥等。 (1).梁式桥:简支梁式桥、连续梁式桥、悬臂梁式桥。 1)简支梁式桥 ①、简支板桥
按施工方式的不同分为整体式简支板桥和装配式简支板桥;按桥梁跨越河流和障碍的方式可分为 正交简支板桥和斜交简支板桥。简支板桥主要用于小跨度桥梁。
跨径在4~8m时,采用钢筋混凝土实心板桥;
跨径在6~13m时,采用钢筋混凝土空心倾斜预制板桥; 跨径在8~16m时,采用预应力混凝土空心预制板桥(11)。 ②、肋梁式简支梁桥(简支梁桥)。 主要用于中等跨度的桥梁。横截面形式是由多片T形梁组成的横截面。 跨径在8-12m时,采用钢筋混凝土简支梁桥;
跨径在20-50m时,多采用预应力混凝土简支梁桥。 ③、箱形简支梁桥
用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。 2)连续梁式桥和悬臂梁式桥
悬臂桥梁相当于简支桥梁的梁体越过其支点向一端或两端延长形成梁式桥结构,其结构特点是悬
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臂跨及挂孔跨交替布置,通常为奇数跨布置。
T形刚架桥其构造特点是:
①、连续梁桥连续孔数很少超过五跨,通常三跨连续梁应用最为广泛。
挂梁的跨度一般为 主孔跨度的1/4~1/2,并不宜大于35~40m。 ② 、主梁的截面通常采用箱型截面。
③、预应力筋宜布置成波浪形曲线。
(2)拱式桥
拱式桥的特点是其桥跨的承载结构以拱圈或拱肋为主。拱式桥在竖向荷载作用下。两拱脚处不仅 产生竖向反力,还产生水平反力(推力)(08)。拱式桥对地基要求很高,适建于地质和地基条件良好 的桥址。拱桥按其结构体系分为:
1)简单体系拱桥 桥上的全部荷载由主拱单独承受,它们是桥跨结构的主要承重构件。拱的水平推力直接由墩台或基础承受。 拱上建筑按其采用的构造方式,可分为实腹式(小跨径)和空腹式两种。 在相对变形较大的位置设置伸缩缝,在相对变形较小的位置设置变形缝。桥面系均应在相应位置设置伸 缩缝或变形缝。实腹式拱桥的伸缩缝通常设在两拱脚的上方,并需在横桥方向贯通全宽及侧墙的全高。
2)组合体系拱桥
由拱和梁、桁架或刚架等两种以上的基本结构体系组合而成,拱桥的传力结构及主拱按不同的构 造方式形成整体结构,以共同承受荷载。根据构造方式及受力特点,组合体系拱桥可分为桁架拱桥、 刚架拱桥、桁式组合拱桥和拱式组合体系桥等四大类(10)。
①桁架拱桥又称拱形桁架桥:是由拱和桁架两种结构体系组合而成。
②刚架拱桥也是一种有推力的拱桥:桁架拱桥和刚架拱桥均属于整体型上承式拱桥。 ③桁式组合拱桥:也是一种有推力结构。主孔桁架一般采用斜杆式。
④拱式组合体系桥:是将拱肋和系杆组合。拱式组合体系桥可做成有推力和无推力两种形式,也 可以做成上承式、中承式或下承式三种形式。无推力的拱式组合体系桥常称为系杆拱桥,一般由拱肋、 吊杆(或立柱)、系杆、横向联结系和桥面系等组成(09),根据拱肋和系杆(梁)相对刚度的大小, 可划分为柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱和刚性系杆刚性拱三种体系。目前出现的大跨径系杆拱桥 大多采用钢筋混凝土或钢管混凝土结构,除单跨外,更多的是三跨飞燕式。
(3)刚架桥
刚架桥是由梁式桥跨结构及墩台(支柱、板墙)整体相连而形成的结构体系,其梁柱结点为刚结。 按照其静力结构体系可分为单跨或多跨的刚架桥;也可分为铰支承刚架桥和固端支承刚架桥。 (4)悬索桥
一般由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁及索鞍等主要部分组成。
1)桥塔。桥塔的高度主要由桥面标高和主缆索的垂跨比f/L确定,通常垂跨比f/L为1/9~1/12。结 构形式可分为桁架式、刚架式(箱形截面)和混合式三种。
2)锚碇。重力式和隧洞式。
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3)主缆索。可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆(大跨度吊桥)。
4)吊索(吊杆)。是将加劲梁等恒载和桥面活载传递到主缆索的主要构件。
5)加劲梁。加劲梁是承受风载和其他横向水平力的主要构件。大跨度悬索桥的加劲梁均为钢结构, 通常采用桁架梁和箱形梁。预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径500m以下的悬索桥,大多采用箱形梁。
6)索鞍。索鞍是支承主缆的重要构件。索鞍可分为塔顶索鞍和锚固索鞍。 (5)组合式桥
斜拉桥是典型的悬索结构和梁式结构组合的,由主梁、拉索及索塔组成的组合结构体系。
拉索 主梁 索塔 3、桥梁支座 1、桥墩 1、拉索是斜拉桥的主要承重构件。 2、采用平行钢丝束,钢绞线束和封闭式钢索。高强钢筋和型钢。 结构形式有连续梁、悬臂梁、悬臂和连续刚构等。 索塔主要承受轴力,有些索塔也承受较大的弯矩 (三)桥梁下部结构
实体墩 组成和分类 由墩帽、墩身和基础组成。大跨 径的墩帽厚度一般不小于 0.4m,中 小跨梁桥也不应小于 0.3m(13),并 设有 50~100mm 的檐口。 特点、要求和适用 可分为实体重力式(薄壁)桥墩。 在墩帽放置支座的部位,应布置一层多层钢筋网。 空心桥墩 一种为实体重力型结构。另一种 即采取薄壁钢筋混凝土的空格形墩 身。 空 心 墩 按 壁 厚 分 为 厚 壁 (t/D≥1/10)及薄壁两种。 柱式桥墩 由基础之上的承台、柱式墩身和 盖梁组成。 柔性墩 框架墩 1.柔性墩是桥墩轻型化的途径。 2.柔性排架桩墩分 单排架和双排 架墩。 采用压绕和绕曲结构。 在构造尺寸上应符合下列规定: ( 1)墩 身最小壁 厚,对于 钢筋混 凝土 ≥30cm, 对 于素混凝土 ≥50cm(10、11)。 (2)墩身内应设横隔板或纵、横隔板。对 40m 以上的高墩,不 论壁厚,均按 6-10m 的间距设置横隔板。 (3)墩身周围应设置适当的通风孔及泄水孔,孔的直径不宜小 于 20cm。薄壁空心墩按计算配筋,一般配筋率在 0.5%左右。 柱式桥墩的墩身沿桥横向常由 1-4 根立柱组成,柱身为 0.6~ 1.5m 的大直径圆柱或方形、六角形等。当墩身高度大于 6~7m 时,可设横系梁加强柱身横向联系。 墩柱配筋的一般要求为:纵向受力钢筋的直径不应小于 12mm; 纵向受力钢筋截面积不应小于混凝土计算截面的 0.4%;纵向受力 钢筋净距不应小于 5cm,净保护层不小于 2.5cm;箍筋直径不应 小于 6mm;在受力钢筋的接头处,箍筋间距不应大于纵向钢筋直 径的 10 倍或构件横截面的较小尺寸,亦不大于 40cm (12)。 1.柔性墩为柔性排架桩墩,多用在墩台高度 5.0-7.0m,跨径一 般不宜超过 13m 的中、小型桥梁上。 2.单排架墩一般适用于高度不超过 4.0-5.0m。 3.桩墩高度大于 5.0m 时,宜设置双排架墩。 2、桥台 重力式桥台 轻型桥台 框架式桥台 组合式桥台 常用的类型有 U 形桥台、埋置式桥台、八字式和一字式桥台。埋置式桥台将台身埋置于台 前溜坡内,不需要另设冀墙,仅由台帽两端耳墙及路堤衔接。 特点是用这种结构的抗弯能力来减少圬工体 常用的轻型桥台有薄壁轻型桥台和支撑 积而使桥台轻型化。 梁轻型桥台 承受的土压力较小,适用于地基承载力较低、 其构造形式有柱式、肋墙式、半重力式 台身较高、跨径较大的梁桥。 和双排架式、板凳式等。 为使桥台轻型化,桥台本身主要承受桥跨结构 常见的:过梁式、框架式、锚定式以及桥 传来的竖向力和水平力,而台后的土压力由其他 台及挡土墙的组合等。 结构来承受,形成组合式的桥台。 属于直接基础,是将基础底板设在直接承载地基上。 当地基浅层地质较差,持力土层埋藏较深,需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变 形和稳定性要求时,可用桩基础。当水文地质条件较复杂,特别是深水岩面不平,无覆盖层或 覆盖层很厚时,采用管柱基础比较合适。 主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、封底、填心和盖板等组成。 (三)墩台基础 扩大基础 桩及管柱基础 沉井基础 35 / 142
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三、涵洞
单孔跨径<5m,多孔跨径总长<8m的统称为涵洞。圆 管 涵 及 箱 涵 都 叫 作 涵 洞 。
1.按构造形式不同分类
圆管涵 圆管涵受力情况和适应基础的性能较好,圬工数量少,造价低,但低路堤使用受到限制。 盖板涵 盖板涵在结构形式方面有利于在低路堤上使用,当填土较小时可做成明涵 (11) 。 拱 涵 一般超载潜力较大。普遍采用. 箱 涵 适用于软土地基,但因施工困难且造价较高,一般较少采用。 2.按洞顶填土情况不同分类 明涵 洞顶无填土,适用于低路堤及浅沟渠处 (11) 。 暗涵 洞顶有填土,且最小填土厚度>50cm,适用于高路堤及深沟渠处。 3.按建筑材料不同分类:分为砖涵、石涵、混凝土涵及钢筋混凝土涵等。 4.按水力性能不同分类
无压力式涵洞 水流在涵洞全部长度上保持自由水面。 半压力式涵洞 涵洞进口被水淹没,洞内水全部或一部分为自由面 压力式涵洞 涵洞进出口被水淹没,涵洞全长范围内以全部断面泄水。 (二)涵洞的组成:基础、洞身(端墙、翼墙、护坡)、洞口、附属工程。每段之间以及洞身及端墙之间设置沉降缝。 (三)涵洞的构造 为充分发挥洞身截面的泄水能力,有时在涵洞进口处采用提高节。圆形管涵不采用提高节。 洞底有适当的纵坡,其最小值为0.4%,一般≤5%。 (1)洞底纵坡>5%时,其基础底部宜每隔3-5m设置横滑墙或将基础做成阶梯形(06); (2)洞底纵坡>10%时,涵洞洞身及基础做成阶梯形,且前后两段涵洞盖板或拱圈的搭接高度≥其厚度的1/4。 洞 圆管涵 混凝土的用量小,制造简单,移动时也很方便。1)刚性管涵。2)四铰式管涵 身 拱涵 拱涵的洞身由拱圈、侧墙(墙台)和基础组成。拱圈形状普遍采用圆弧拱。 由基础侧墙(涵台)和盖板组成。 矩形涵洞 盖板涵的过水能力较圆管涵大;及同孔径的拱涵相接近,施工期限较拱涵短,但钢材用量比 (盖板涵) 拱涵多,对地基承载力的要求较拱涵低。要求通过较大的排洪量,地质条件较差,路堤高度较 小的设涵处,常采用盖板涵,且常采用明涵 (07) 。 2.洞口建筑 涵洞洞口建筑在洞身两端,连接洞身及路基边坡。 (1)涵洞及路线正交的洞口建筑。 端墙式洞口建筑为垂直涵洞轴线的矮墙,用以挡住路堤边坡填土。构造简单,但泄水能力较小。 端墙式 适用流量较小的孔径涵洞或人工渠道及不受冲刷影响的岩石河沟上。 八字式洞口除有端墙外,端墙前洞口两侧还有张开成八字形的翼墙。八字翼墙泄水能力较端墙 八字式 式洞口好,多用于较大孔径的涵洞 (08) 。 井口式 当洞身底低于路基边沟(河沟)底时,进口可采用井口式洞口。 (2)涵洞及路线斜交的洞口建筑。 ①斜洞口。能适应水流条件,且外形较美观,虽建筑费工较多,但常被采用(09)。 ②正洞口。正洞口只在管涵或斜度较大的拱涵为避免涵洞端部施工困难时才采用。 3.涵洞的基础。涵洞的基础一般采用浅基防护办法。
圆管涵基础 拱涵基础 盖板涵基础 洞口建筑基础 圆管涵基础根据土壤性质、地下水位及冰冻深度等情况,设计为有基及无基两种。有基 涵洞采用混凝土管座。出入口端墙、翼墙及出入口管节一般都为有基。 1)岩石地基外,洞顶填土高度>5m 不得采用无基 ( 2)最大流量时,涵前积水深度>2.5m者; 3)①经常有水的河沟;②沼泽地区;③沟底纵坡>5%。 拱涵基础有整体基础及非整体基础两种。 ①整体式基础适用于小孔径涵洞; ②非整体式基础适用于涵洞孔径在2m以上,地基土壤的允许承载力≥300kPa、压缩性小 的良好土壤(包括密实中砂、粗砂、砾石、坚硬状态的粘土、坚硬砂粘土等)(10)。不 能满足要求时,可采用整体式基础,也可加深基础或采用桩基。 一般都采用整体式基础,当基岩表面接近于涵洞流水槽面标高时,孔径≥2m的盖板涵, 可采用分离式基础。 进出口应设置洞口铺砌以加固,并在铺砌层末端设置浆砌片石截水墙(垂裙)来保护铺 砌部分。 4.沉降缝:沉降缝应以有弹性和不透水的材料填塞,并应紧密填实。 5.附属工程:包括锥体护坡、河床铺砌、路基边坡铺砌及人工水道等。
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第三节 地下工程的分类、组成及构造
一、地下工程的分类
(一)按地下工程的用途分类(略) (二)按地下工程的存在环境及建造方式分类 1.岩石中的地下工程
2.土中地下工程:单建式地下工程;附建式地下工程。 (三)按地下工程的开发深度分类
浅层 中层 深层 地表至-10m -l0m--30m -30m以下 商业、文娱和部分业务空间; 地下交通、地下污水处理场及城市水、电、气、通讯等公用设施; 高速地下交通轨道,危险品仓库、冷库、油库等地下工程 (06) 。 二、主要地下工程组成及构造 (一)地下交通工程 1、地下铁路
(1)地下铁路建设的前提条件分析 真正制约地下铁路建设的因素是经济性问题。城市地下铁路建设必须考虑以下三点(10、13):
①、城市人口。城市人口100万,应作为城市地铁建设的宏观前提。
②、城市交通流量。城市交通干道是否存在单向客流量超过2万人·次/h,是判断是否修建地铁的“分水岭”(10)。 ③、城市地面、上部空间进行地铁建设的可能性。 (2)地下铁路路网的基本类型及其布置原则 1)地下铁路路网的基本类型。
①、单线式。仅在客运最繁忙的地段重点地修一、二条线路。
②、单环式。在客流量集中的道路下面设置地铁线路,并闭合成环,便于车辆运行,减少折返设备。 ③、多线式。
④、蛛网式。运送能力很大,可减少旅客的换乘次数(09),又能避免客流集中堵塞,减轻市中区换乘的负担。 ⑤、棋盘式。线路网密度大,客流量分散,但乘客换乘次数增多,增加了车站设备的复杂性。 2)地下铁路网布置的基本原则。 ①、基本走向要满足城市交通的需要。 ②、要充分利用城市现有道路网。 ③、必须考虑城市的发展远景。 ④、应考虑技术水平和施工能力。 2、地下公路
(1)地下公路的形式:地下越江(海)公路、地下立交公路、地下快速公路、半地下公路。 (2).地下公路的线路及断面特点:
①、地下公路隧道的纵坡通常应≤0.3%≤3%(12)。
②、地下公路隧道净空,是指隧道衬砌内廓线所包围的空间,它包括公路的建筑限界、通风及其 他需要的断面积。
③、地下公路的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度以及车道,人行道的净高。 公路隧道的横断面净空,除了包括建筑限界之外,还包括通过管道、照明、防灾、监控、运行管理等 附属设备所需的空间,以及富裕量和施工允许误差等(07、08)。
④、公路隧道净空断面的形状,即为衬砌的内轮廓形状,其形状的确定,应使衬砌受力合理、围
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岩稳定。在浅埋和深埋公路隧道中,多采用矩形或近椭圆形断面。
3、地下停车场 (1)地下停车场
(2)汽车停车场的构造基准:
是设计的基础尺寸,包括车道宽度、梁下有效高度、弯曲度的回转半径、斜道坡度等。(06、07、11)
车道宽度 梁下有效高度 弯曲段回转半径 斜道坡度 双向行驶的汽车道宽度应>5.5m,单向行驶车道可采用3.5m以上。 指梁底至路面的高度,在车道位置要求不低于2.3m( 12) ,在停车位置应不低于2.1m。 单向行驶的车道有效宽度应在3.5m以上,双向行驶在5.5m以上进行设计。 斜道的纵坡,一般规定在17%以下。如出入口直接相连时,应尽可能采取缓坡。 (二)、地下市政管线工程 1、市政管线工程的分类:包括供水、能源供应、通信和废弃物的排出四大系统。
一般以管线覆土深度超过1.5m作为划分深埋和浅埋的分界线(11)。各种输送管道,按承压情况 可分为:压力管道,重力流管道。
2、市政管线工程的布置方式及布置原则
设计地下工程管网,要综合考虑到远景规划期的发展。工程管网的线路要取直,并尽可能平行建 筑红线安排。城市工程管网基本上是沿着街道和道路布置。一些常规做法是:(08、09)
建筑线及红线之间的地带 (08) 用于敷设电缆; 人行道 用于敷设热力管网或通行式综合管道; 分车带 (09) 用于敷设自来水、污水、煤气管及照明电缆; 街道宽度>60m时,自来水和污水管道都应设在街道内两侧;在小区范围内,地下工程管网多数应走专门的地方。 (三)、地下工业工程 1、地下工业工程分类
2、地下工业工程的布置 (10) 遵循厂房工艺流程的基本要求 满足要求的交通运输条件 合理的工艺流程要求做到短、顺、不交叉、不逆行。主厂房布置集中或尽量靠近。 主通道一般布置在厂房的中部,也可布置在车间的一侧或两侧。通道所占的面积及车 间的总建筑面积保持适当的比例。 余热、余湿、烟尘和有害气体等车间布置在总排风通道或竖井附近是比较有利的,但 是要注意把这些部分及其他车间密闭隔离;对于发散有害气体的设备,可以设置密封罩 并通过密封管道排走。 精密生产区尽可能单独布置,远离有害的或有干扰的生产区,可以在两者之间布置通 道或辅助性生产作为缓冲或过渡。 根据生产特点进行合理分区 (四)、地下公共建筑工程 (五)、地下贮库工程
2、城市地下贮库工程的布局及要求 ①贮库最好布置在居住用地之外,离车站不远。 ②对小城市的贮库布置,起决定作用的是对外运输设备的位置; 贮库布置及交 ③大城市除了要考虑对外交通外,还要考虑市内供应线的长短问题。 通的关系 ④大库区以及批发和燃料总库,必须要考虑铁路运输。 ⑤贮库不应直接沿铁路干线两侧布置,尤其是地下部分,最好布置在生活居住区的边缘地 带,同铁路干线有一定的距离。 ② 一般危险品贮库应布置在离城10km以外的地上及地下; 贮库的分布及 居②一般食品库布置在城市交通干道上,不要在居住区内设置;地下贮库洞口(或出入口) 住区、工业区 的的周围,不能设置对环境有污染的各种贮库;性质类似的食品贮库,尽量集中布置在一起; 关系 冷库的设备多、容积大,需要铁路运输,一般多设在郊区或码头附近 (13) 。 (1)地下贮库应设置在地质条件较好的地区; (2)靠近市中心的一般性地下贮库,出入口的设置,除满足货物的进出方便外,在建筑 城市地下贮库 工程布局的基 形式上应及周围环境相协调; (3)布置在郊区的大型贮能库、军事用地下贮存库等,应注意对洞口的隐蔽性,多布置 本要求 一些绿化用地; (06、12) (4)及城市无多大关系的转运贮库,应布置在城市的下游; (5)有条件的城市,应沿江河多布置一些贮库,但应保证堤岸的工程稳定性 38 / 142
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第三章 工程材料(16)
第一节 建筑钢材
一、钢筋(钢筋混凝土结构用用钢)
(1)按扎制外形分:热扎光圆钢筋(HPB)和热扎带肋钢筋(HRB)。
(一)、热轧钢筋
(2)按钢筋相组织中晶粒度的粗细程度分:普通热扎带肋钢筋(HRB)、
细晶粒热扎带肋钢筋(HRBF)。
(H—热轧;C—冷轧;R—带肋;B—钢筋;P—光圆;F—细晶粒)
热轧钢筋分类 特 点 外观 强度/塑性 应用 (二)、冷加工钢筋 热轧光圆钢筋 HPB235、HPB300 普通热轧钢筋 HRB335、HRB400、HRB500 细晶粒热轧钢筋 HRBF335、HRBF400、HRBF500 HPB235、HPB300 钢筋由碳素结构钢轧制而成,表面光圆, 其中其余均由低合金高强度结构钢轧制而成,外表带肋。 随钢筋级别的提高,其屈服强度和极限强度逐渐增加,而其塑性则逐步下降。 非预应力钢筋混凝土可选用 HPB235 (07、12) 、HRB335 和 HRB400 钢筋 预应力钢筋混凝土则宜选用 HRB500 (07) 、HRB335 和 HRB400 钢筋。( 08、11) 冷拉可以使屈服点提高,材料变脆、屈服阶段缩短,塑性、韧性降低。保持一定时间后重新 拉伸,钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高,而塑性、韧性降低继续降低,这种现象称为冷 拉时效。(06)可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序。 冷拉热轧钢筋 冷轧带肋钢筋 冷拔低碳钢丝 分类 CRB550、CRB650、CRB800、CRB970 四个牌号 特点 有冷拉、冷拔钢筋相近的强度。 应用 CRB550 用于非预力砼(宜用作普通钢筋混凝土结构构件中的受力主筋、架立筋、箍筋和构 (12) 造箍筋);其他牌号为预力砼(宜用作中、小型预应力钢筋混凝土结构构件中的受力主筋)。 分类 Q235 或 Q215 甲、乙两级 特点 冷拔后屈服强度可提高,同时失去了低碳钢的良好塑性,变得硬脆。 应用 甲级用于预应力砼结构构件中 (12) ,乙级用于非预应力砼结构构件中 (09) 。 (三)、热处理钢筋(HRB) 应用:主要用作预应力钢筋混凝土轨枕(07),也可以用于预应力混凝土板(13)、吊车梁等构 件。
(四)、预应力混凝土用钢丝
按照加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两类,消除应力钢丝的塑性比冷拉钢丝好。消除应力 钢丝按松弛性能又分为低松弛钢丝(WLR)和普通松弛钢丝(WNR)两种;按外形分为光面钢丝(P)、 螺旋类钢丝(H)和刻痕钢丝三种。 强度高、柔性好,适用于大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大
型构件的的预应力混凝土结构。 (五)、预应力混凝土钢绞线
多用于大型屋架薄腹梁、大跨度桥梁等大负荷的预应力混凝土结构。
钢筋种类 热轧钢筋 冷轧带肋钢筋 冷拔低碳钢丝 热处理钢筋 预应力混凝土用钢丝 预应力混凝土钢绞线 预应力 HRB335,HRB400,HRB500 CRB650,CRB800,CRB970 甲级 热处理钢筋 预应力混凝土用钢丝 预应力混凝土钢绞线 CRB550 乙级 非预应力 HPB235,HRB335,HRB400 二、钢结构用钢 (一)热轧型钢
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(二)冷弯薄壁型钢:通常是用 2-6mm 厚度的薄钢板经冷弯或模压而成(07)。 (三)钢板材 (1)钢板和钢带
(2)花纹钢板:主要用于平台、过道及楼梯等的铺板 (3)压形钢板:主要用作屋面板、墙板、楼板和装饰板等 (4)彩色涂层钢板:主要用于建筑物的围护和装饰 (四)钢管和棒材
1、钢管。适用于高耸结构。钢管大多用于制作桁架、塔桅等构件,也可用于网架、网壳结构和制作 钢管混凝土。
2、棒材(圆钢)。可用于轻型钢结构的一般杆件和连接件。 三、钢材的性能
(一)抗拉性能(力学性能) (10) 屈服强度 抗拉强度 σb 伸长率 设计时,一般以屈服强度 σs 作为强度取值的依据( 08) 。 对屈服现象不明显的(中、高碳)钢,规定以 0.2%残余变形时的应力 σ0.2 作为屈服强度。 屈强比 σS/σb 能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比愈小,反映钢材受力超过屈服 点工作时可靠性愈大,因而结构的安全性愈高。太小了则反映钢材不能有效的被利用。 表征了钢材的塑性变形能力。越大越好。 (二)冷弯性能(工艺性能) 做法 用途 试件按规定条件弯曲,若弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层,即认为冷弯性能合格。 (1)能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷; (2)钢材焊接质量,能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、裂纹和夹杂物等问题。 (三)冲击韧性 钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度等都是影响冲击韧性的重要因素。发生冷脆时的温度 称为脆性临界温度,其数值越低,说明钢材的低温冲击韧性越好(04)。因此,对直接承受动荷载而且可能 在负温下工作的重要结构,必须进行冲击韧性检验,并选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。
(四)硬度。
(五)耐疲劳性。交变应力低于某一值时,交变循环次数达无限次也不会产生疲劳破坏。 (六)焊接性能。正确地选用焊接材料和焊接工艺是提高焊接质量的主要措施。 四、钢材的化学成分对性能的影响
当含碳量小于 0.8%时,C 含量增加将使抗拉强度及硬度提高,但塑性及韧性将降低,焊接性能、耐腐蚀 性能也下降。增加钢的冷脆性和时效敏感性。 当 Si≤1%时,Si 含量的增加可显著提高钢材的强度、疲劳极限、耐腐蚀性和抗氧化性,而对塑性及韧性 硅(Si) 的影响不明显。 锰(Mn) Mn 含量在 1%-2%范围内,主要作用:强度提高,但塑性、韧性和耐腐蚀性降低,焊接性能变差。 硫(S) 为有害元素,有强烈的偏析作用,使机械性能、焊接性能下降(引起热裂纹)。 为有害元素,含量的增加可提高强度,塑性及韧性显著下降。有强烈的偏析作用,引起冷脆性增大,焊 磷(P) 接性下降。但可提高耐磨性及耐腐蚀性。 氮 及碳、磷相似。 氧 有害杂质,增加热脆性,焊接性能差。 钛 提高强度,稍降低塑性。改善韧性,改善焊接性能。 碳(C) 40 / 142
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第二节 木材
一、木材的分类和性质 木材的含水率成为木材的纤维饱和点,纤维饱和点是木材物理力学性质发生变化的转折点。 木材构造的特点使其各种力学性能具有明显的方向性,木材在顺纹方向的抗拉和抗压强度都比横
纹方向高得多,其中在顺纹方向的抗拉强度是木材各种力学强度中最高的,顺纹抗压强度仅次于顺纹 抗拉和抗弯强度。
二、木材的应用
胶合板 纤维板 适用范围 用于隔墙板、天花板、门芯板、室内装修和家具等 硬质纤维板:密度大、强度高。主要用作壁板、门板、地板、家 各向同性,胀缩性小、不翘曲、不 具和室内装修等。 开裂,并有良好的保温、吸声、绝 中密度纤维板:用于家具制造和室内装修。 缘效果。 软质纤维板:表观密度小、吸声绝热性能好。用于吸声或绝热材 特点 以层数取名。消除各向异性 料使用。 胶合夹心板(细木工板):分为实心板和空心板。 适于家具制作、室内装修及预制装配式房屋。 刨花板 应用在家具制作,室内装修,车船装修等方面。 41 / 142
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第三节 气硬性胶凝材料(13)
一、石灰:(以碳酸钙为主要成分气硬性胶凝材料)
石灰的原料 石灰的技术 性质和要求 石灰在土木 建筑工程中 的应用 熟化时,体积增大。未完全熟化的石灰不得用于拌制砂浆,防止抹灰后爆灰起鼓。 (1)具有良好的可塑性,在水泥砂浆中掺入石灰浆,可使可塑性显著提高 (04) 。 (2)石灰不宜在潮湿的环境下使用,也不宜单独用于建筑物的基础。 (3)贮存生石灰要防止受潮,且不宜贮存过久。 (1)制作石灰乳涂料。主要用于室内墙面和顶棚粉刷。 (2)配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等。石灰膏还可稀释成石灰乳,用作内墙和天棚的粉刷涂料。 (3)拌制灰土或三合土。用作基础、路面或地面的垫层。其强度和耐水性高于石灰或黏土的原因: 改善了黏土的可塑性、产生了水硬性矿物、强夯提高了密实度。 (4)生产硅酸盐制品,用作墙体材料。 主要原料是天然二水石膏(CaSO4),又称软石膏。 α 型石膏(高强石膏)用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板;掺入防水剂,可 用于湿度较高的环境中。 (1)石膏的初凝。 (2)石膏的终凝。石膏开始产生结构强度,称为终凝。 ①色白质轻 ②凝结硬化快 ③微膨胀性 ④多孔性 二、石膏(以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料) (04、06) 石膏的原料及 生产 建筑石膏的硬 结过程 建筑石膏的技 术性质及应用 建筑石膏装饰制品,形状饱满密实,表面光滑细腻。 石膏制品表面密度小、保温绝热性能好、吸声性强、吸水率大, 以及抗渗性、抗冻性和耐水性差。 主要用途 ⑤防火性 ⑥耐水性、抗冻性差 制成石膏抹灰材料、各种墙体材料(如纸面石膏板、石膏空心条板、石膏砌块等),各种装 饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品等。 三、水玻璃 1.水玻璃的性质
具有较高的粘结力和强度。水玻璃具有良好的耐酸性,由于混合后易溶于碱,所以水玻璃不能在 碱性环境中使用。水玻璃不燃烧。在高温下硅酸凝胶干燥的更加强烈,强度不降低,甚至有所增加, 可用于配制水玻璃耐热混凝土和水玻璃耐热砂浆。
2.水玻璃的应用
(1)配置特种混凝土和砂浆(硫酸池、高炉基础等结构)。
(2)涂刷材料表面。水玻璃涂刷材料表面可提高材料抗风化能力。用水玻璃浸渍或涂刷砖、水泥混凝 土、石材等多孔材料,可使这些材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性有不同程度的提高。
(3)配置速凝防水剂(多用于堵漏、填缝等局部抢修,但不宜用于配制防水砂浆)。(4)加固地基基础(常用于粉土、砂土和填土的地基加固)
(5)防腐工程应用。改性水玻璃耐酸水泥是耐酸腐蚀的重要材料,可拌和成耐酸胶泥、耐酸砂浆 和耐酸混凝土。
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第四节 水泥
水泥属于水硬性胶凝材料。常用的是硅酸盐系列水泥。 一、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥
1.定义及代号
硅酸盐 水泥 普通硅酸 盐水泥 不掺混合材料的称为 I 型硅酸盐水泥,代号 P.I; 掺入不超过水泥质量 5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥,代号 P.Ⅱ。 由硅酸盐水泥熟料、6%~15%的混合材料、适量石膏磨细制成,代号 P.O。 掺活性混合材料时,最大掺量不得超过 15%,其中允许用不超过水泥质量 5%的窑灰或不超过 水泥质量 10%的非活性混合材料来代替。掺非活性混合材料时,最大掺量不得超过水泥质量的 10%。 2.硅酸盐水泥熟料的组成 3.硅酸盐水泥的凝结硬化
4.硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质 细度 凝结时间 体积安定性 强度 碱含量 水化热 直接影响水泥的活性和强度。颗粒越细,水化速度快,早期强度高,但硬化收缩较大。 硅酸盐水泥比表面积应大于 300m2/kg。 初凝时间不宜过短,终凝时间不宜过长。 硅酸盐水泥初凝时间不得早于 45min,终凝时间不得迟于 6.5h=390min(04); 普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于 45min,终凝时间不得迟于 10h。 水泥初凝时间不合要求,该水泥报废;终凝时间不合要求,视为不合格。 安定性不合格的水泥不可用于工程,应废弃 (11) 。 水泥强度是指胶砂的强度,它是评定水泥强度等级的依据。按规定制成胶砂试件,在标准温度 的水中养护,测 3d 和 28d 的试件抗折和抗压强度划分强度等级。 若使用活性骨料,用户要求提供低碱水泥时,水泥中碱含量不得大于 0.60%或由供需双方商定。 对大体积混凝土工程不利,可能产生裂缝。 5.硅酸盐水泥、普通水泥的应用 二、掺混合材料的硅酸盐水泥
1.混合材料
活性混合材料 非活性混合材料 可以改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥使用范围、提高水泥产量、利用工业 废料、降低成本,有利于环境保护。 可以增加水泥产量、降低成本、降低强度、减少水化热、改善混凝土及砂浆的和易性等。 代号 P.S。掺加粒化高炉矿渣 代号 P.P。由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料和石膏磨细制成 代号 P.F。由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、石膏磨细制成 普通硅酸盐水泥 P·O( 07、09) 矿渣水泥 火山灰质水泥 粉煤灰水泥 P·S P·P P·F 适用于 高 温 车 间 和 有 地 上 地 下 水 中 混 耐火要求的结构(06、08、 适用于 有抗 11);一般地上、地下、 渗要求的工程, 凝土工程。 水中混凝土结构。 1.适用于有抗硫酸盐侵蚀要求的—般工程。 2.适于蒸气养护的混凝土结构。 3.适于一般的混凝土工程。 4.适于大体积混凝土结构。 不适于处于 不适用于有抗碳化 干 燥 环 境 和 耐 磨 性 要 求 高 的 要求的工程 混凝土工程 1.都不适于早期强度要求高的工程; 2.都不适用于严寒地区并处于地下水升降范围内的混凝土 2.定义及代号 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 种类 3.五种水泥的主要特性及适用范围 硅酸盐水泥 P·I, P·Ⅱ (07、12) 适用 范围 适于制造地上、地下及水中的混凝土及 预应力钢筋混凝土结构,包括反复冰冻的 结构 都宜于制作快硬早强工程和高等级混 凝土。可用于冬季严寒反复冻融地区(13)。 (早期强度高 09,水化热大,耐冻性好, 耐热性差,耐腐蚀耐水性差。) 不适 宜范 围 1.不宜于大体积混凝土施工(12); 2.不宜于受化学侵蚀、压力水(软水) 作用及海水侵蚀的工程 43 / 142
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三、铝酸盐水泥
1、以前称为高铝水泥,也称矾土水泥。代号 CA。分 CA-50、60、70、80 四种。 2、铝酸盐水泥的细度要求比表面积≥300m2/kg。
3、CA-60 水泥初凝时间≤60min,终凝时间不得迟于 18h。
其他水泥初凝时间≤30min,终凝时间不得迟于 6h。
特点 适用范围 不适用范围 早期强度高,凝结硬化快,具有块硬、早强的特点,水化热高,放热快且放热量集中,同时具有 很强的抗硫酸盐腐蚀作用和较高的耐热性,但抗碱性差。 ①铝酸盐水泥可用于配制不定型耐火材料; ②及耐火粗细集料(如铬铁矿等)可制成耐高温的耐热混凝土; ,如国防、道路和特殊抢修工程等;也可用于抗硫酸盐腐蚀的工程 ③用于工期紧急的工程 (11) 和冬季施工的工程 (12) 。 ①不宜用于大体积混凝土工程; ②不能用于及碱溶液接触的工程; ③不得及未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用,不得及硅酸盐水泥或石灰混合使用; ④不能蒸汽养护,不宜高温季节施工。 四、白色和彩色硅酸盐水泥(P.W) 性质及普通硅酸盐水泥相同,分 32.5,42.5 和 52. 5 三个强度等级。白度应不低于 87%。 初凝时问不得早于 45min,终凝时间不得迟于 l0h。 主要用于建筑物内外的表面装饰工程,如地画、楼面、墙、柱及台阶等。可做成水泥拉毛、彩色 砂浆、水磨石、水刷石、斩假石等饰面。
五、硫铝酸盐水泥(P·SAC) 硫铝酸盐水泥分为快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)、低碱度硫铝酸盐水泥 (L·SAC)和自应力硫铝 酸盐水泥(S·SAC)。
快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)以 3d 抗压强度划分为 42.5、52.5、62.5 和 72.5 四个强度等级。快硬硫 铝酸盐水泥中不允许出现游离氧化钙,比表面积不得低于 380m2/kg。
初凝时间不得早于 25min.终凝时间不得迟于 3h。
硫铝酸盐水泥具有快凝、早强、不收缩的特点,宜用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐侵蚀等混凝土,适 用于浆锚、喷锚支护、抢修、抗硫酸盐腐蚀、海洋建筑等工程。不宜用于高温施工及处于高温环境的工程。
六、膨胀水泥和自应力水泥
自应力值大于 2MPa 的称为自应力水泥。
膨胀水泥适用:(1)补偿收缩混凝土,用作防渗混凝土;(2)填灌混凝土结构或构件的接缝及管 道接头,结构的加固及修补,浇注机器底座及固结地脚螺丝等。
自应力水泥适用于制作自应力钢筋混凝土压力管及配件。 七、道路硅酸盐水泥(P.R)
比表面积为 300~450m2/kg, 28d 干缩率不得大于 0.10%,其初凝时间不得早于 1.5h,终凝时间不得迟于 l0h。 道路硅酸盐水泥主要用于公路路面、机场跑道等工程结构,也可用于要求较高的工厂地面和停车 场等工程。
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第五节 混凝土
在采用预拌(商品)混凝土时要考虑混凝土的经济运距,一般以 15~20km 为宜,运输时间一般 不宜超过 lh。
一、普通混凝土组成材料 (一)水泥