地基
地基指的是承受上部結(jié)構(gòu)荷載影響的那一部分,基礎(chǔ)下面承受建筑物全部荷載的土體或巖體。對保證建筑物的堅固耐久具有非常重要的作用。
地基的分類
地基分為天然地基和人工地基。
天然地基:不需要對地基進行處理就可以直接放置基礎(chǔ)的天然土層。當(dāng)土層的地質(zhì)狀況較好,承載力較強時可以采用天然地基。巖石、碎石土、砂土、黏性土等,一般可作為天然地基。
人工地基:地質(zhì)狀況不佳的條件下,如坡地、沙地或淤泥地質(zhì),或雖然土層質(zhì)地較好,但上部荷載過大時,為使地基具有足夠的承載能力,則要采用人工加固地基,即人工地基。
地基的處理方法
古建筑地基處理一般比較簡單,主要為原土夯實。當(dāng)遇到軟弱地基時,則綜合采用多種處理手段。從已掌握的實物資料看主要有兩種,一種是換土法,另一種為密實加固法。
換土法:就是在所要建造建筑物的地下測試其土的性能,若檢測得到地下的土不適于承載建筑物,則采用換填的方法進行處理,即將原先不適合承載的土挖去,然后換上無侵蝕性而且具有低壓縮性散體材料,接著進行人工夯實。一般是分層進行夯實,被夯實后的土層作為地基的土層。
在地基土壤中加入一定量的燒土制品,如瓦礫、磚渣、鐵渣等,經(jīng)夯打后強度有顯著提高,我國現(xiàn)存最早的木結(jié)構(gòu)建筑——山西五臺山唐代南禪寺大殿,其做法就是在黃土中摻入約1/3的瓦碴和碎磚,然后分層夯實。還有如下幾例采用同種方法:
密實加固法:主要是應(yīng)用打樁技術(shù)對土層進行加固,這種方法適用于粉砂層的土層。用樁的數(shù)量密度以及直徑粗細程度由場地地質(zhì)條件的不同和要求地基承載的大小決定。古代土質(zhì)比較松軟的地帶常常采用打地樁的方法,進行土層的密實和加固,目的是形成一個堅固的持力層,持力層包括樁、土以及砂。樁的布置形式通常有梅花樁(每組5根樁)、馬牙樁(每組三根樁)、排樁等。
基礎(chǔ)
基礎(chǔ)是建筑物的地下結(jié)構(gòu)部分,它承受建筑上部結(jié)構(gòu)傳來的全部荷載,并將這些荷載連同本身的自重一起傳遞到下部地基之上,是保證建筑物穩(wěn)固的重要部分。古建筑的基礎(chǔ)是指木柱以下的部分,有柱礎(chǔ)、磉墩。通常也將磉墩下面的人工地基算在基礎(chǔ)之內(nèi)。
古建筑的基礎(chǔ)是隨建筑的發(fā)展變化而不斷形成和進步的。西安半坡村遺址中結(jié)構(gòu)柱柱腳都是埋在土中;新石器時代的建筑遺址中則已發(fā)現(xiàn)木柱柱腳洞內(nèi)有卵石和碎石;河南安陽殷墟遺址中發(fā)現(xiàn)有殘存排列成行、成列的石柱礎(chǔ)。由此可得知,古人對建筑基礎(chǔ)的認識是逐步提高并逐步完善的。
基礎(chǔ)的類型
基礎(chǔ)有很多種類型,有夯筑基礎(chǔ)、砌筑基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、天然石基礎(chǔ),在現(xiàn)代仿古建筑中,又借鑒現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)做法,出現(xiàn)了條形基礎(chǔ)和筏片基礎(chǔ)等形式。
1:夯筑基礎(chǔ)
又包括夯土基礎(chǔ)、碎磚基礎(chǔ)和灰土基礎(chǔ)。
①夯土基礎(chǔ):利用夯土做基礎(chǔ)。明代人們對地基的處理采用夯土技術(shù)的一般是將素土進行夯實,到了清代,素土夯實技術(shù)不能滿足結(jié)構(gòu)的承載力要求,但是部分少數(shù)人,一些次要建筑以及臨時構(gòu)建物還是會使用素土進行夯實基礎(chǔ)。
②碎磚基礎(chǔ):碎磚粘土技術(shù)的基礎(chǔ)就是夯土技術(shù)的改良方案。不再以素土直接進行夯實,一般在素土中摻雜一些碎磚、瓦片以及石渣等廢棄的粗骨料,對于建筑物的強度的提高有一定的幫助。古文獻中記載戰(zhàn)國時期的城墻的基礎(chǔ)在進行夯土務(wù)實的時候就摻雜了碎磚粘土用來提高地基的強度。同樣位于山西省五臺山的南禪寺在柱地基的處理下加入了瓦片以及碎磚等物。
③灰土基礎(chǔ):是將寶黃土和白灰按照一定的比例進行拌合使用,然后鋪于基槽內(nèi),之后分層進行夯實,這樣就形成了灰土基礎(chǔ)。古建筑中常見的有三七灰土(3:7)、二八灰土(2:8)、四六灰土(4:6)。
古建筑灰土墊層應(yīng)分層夯筑。每一層叫做“一步”,有幾層就叫做幾步,最后一步稱為“頂步”。小式建筑的灰土步數(shù)一般為1~2步。一般大式建筑的灰土步數(shù)為2~3步,清代陵寢建筑的灰土多為十幾步做法,紫禁城內(nèi)的一些宮殿灰土步數(shù)甚至多達三十層。
2:砌筑基礎(chǔ):
砌筑基礎(chǔ)常為用磚或用石材(卵、方石)砌筑的磉墩(及柱礎(chǔ)下的砌體),以及磚磉墩之間砌筑的攔土墻,也有滿堂砌筑的。使用砌體作為建筑基礎(chǔ)最早見于明代建筑。
3:樁基礎(chǔ):
樁,在我國古代為打入土層的木制構(gòu)件,一般用于土質(zhì)松軟的基礎(chǔ)、人工土山的建筑基礎(chǔ)。其受力情況有兩種,一種為摩擦型樁,利用土和樁的摩檫力將上部建筑荷載擴散至樁周圍的土層。另一種為端承型樁,使樁通過松軟土層,落在下部承載力較好的土層之上。打樁做法最遲在宋代建筑中就已出現(xiàn),是基礎(chǔ)做法的重大突破。
4:天然石基礎(chǔ)
天然石基礎(chǔ)主要使用的是自然的巖石作為建筑物的基礎(chǔ)。使用天然石作為地基首先必須對天然石的特性進行了解,然后才可以用于地基的處理,了解巖石要從巖石的構(gòu)成以及是否有足夠的承載力入手,其目的是為了維護上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。地處山西省五臺縣的佛光寺就是采用的天然石基礎(chǔ)進行對地基的處理。
5:條形基礎(chǔ)
基礎(chǔ)為連續(xù)的帶形,也叫帶形基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗鶙l件較好、基礎(chǔ)埋置深度較淺時,墻承式的建筑多采用帶形基礎(chǔ),以便傳遞連續(xù)的條形荷載。條形基礎(chǔ)常用磚、石、混凝土等材料建造。
6:筏片基礎(chǔ)
在現(xiàn)代建筑中有一個專業(yè)術(shù)語叫做“承臺”,方形或者是圓形的斷面形式,基礎(chǔ)是整齊的排木。底部是木樁,木樁頂上縱向、橫向鋪著兩層排木,構(gòu)成承臺。適用于土質(zhì)條件不好的而且上部建筑的重量偏大的建筑物的構(gòu)造,使用筏形基礎(chǔ)可以有效的防止建筑物地基的不均勻沉降。