房屋建筑学教案.docx
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房屋建筑学教案
房屋建筑学教案
湖南工学院备课纸
教学内容
附加说明
0 绪 论
0.1 建筑的起源和历史沿革
0.1.1 外国建筑的历史沿革简况
0.1.2中国建筑的历史沿革简况
0.1 21世纪建筑发展的趋势
0.2.1 建筑与环境
到20世纪50～60年代出现一系列的环境污染事件，人们开始从“大自然的报复”中觉醒。
1998年7月18日联合国环境规划署负责人指出：
“十大环境祸患威胁人类”。
其中：
１、土壤遭到破坏。
110个国家，承载10亿人口的可耕地的肥沃程度在降低……
２、能源浪费。
除发达国家外，发展中国家能源消费仍在继续增加。
1990～2001年亚洲和太平洋地区的能源消费增加1倍，拉丁美洲能源消费将增加30％～77％。
３、森林面积减少。
在过去数百年中，温带国家和地区失去了大部分的森林，1980-1990年世界上1.5亿公顷森林（占全球森林总面积的12％）消失。
４、淡水资源受到威胁。
据估计21世纪初开始，世界上将有1/4的地方长期缺水。
５、沿海地带被污染。
沿海地区受到了巨大的人口压力，全世界有60％的人口拥挤在沿海100公里内的地带，生态失去平衡。
以上主要是与建筑环境直接相关的问题，也是关系建筑业发展方向的重大问题。
现代建筑的设计要与环境紧密结合起来-----充分利用环境，创造环境，使建筑恰如其分的成为环境的一部分。
0.2.2 建筑与城市
城市化是人类文明的必然之路。
人口集中产生“聚集效应”----集中科学文化、生产资料和生产力。
另一方面城市又带来诸多难题和困扰----“混乱的城市化”，即人口爆炸、农用土地退化、贫穷等，也列为威胁人类的十大环境祸患之一，所有这些因素促使第三世界数以百万计的农民离开农村，聚集于大城市的贫民窟里。
20世纪的1950---1990年，世界城市人口增加10倍，从2亿到20亿。
到1990年有500万人口的城市35个，其中22个在发展中国家。
截止1997年，中国100万以上特大城市已有34个，城镇人口已占全国人口的32%左右。
现在城市消耗3/4的世界能源，生成3/4的世界污染。
尤其大城市中生存条件将进一步恶化，如拥挤、水污染、卫生条件差、无安全感等。
城市化急剧发展，已经不能就建筑论建筑，迫切需要用城市的观念来从事建筑活动。
即强调城市规划和建筑综合，从单个建筑到建筑群的规划建设，到城市与乡村规划的结合、融合，以至区域的协调发展。
探索适应新的社会组织方式的城市与乡村的建筑形态，将是21世纪最引人注目的课题。
0.2.3 建筑与科学技术
科学技术进步是推动经济发展和社会进步的积极因素，也是建筑发展的动力、达到建筑实用目的的主要手段，以及创造新的形式的活跃因素。
正因为建筑技术上的提高，才使人类祖先由天然的穴居，得以伐木垒土，营建宫室……直到现代建筑
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附加说明
当今以计算机为代表的新兴技术直接、间接地对建筑发展产生影响，人类正在向信息社会、生物遗传、外太空探索等诸多新领域发展，这些科学技术上的变革，都将深刻地影响到人类的生活方式、社会组织结构和思想价值观念，同时也必将带来建筑技术和艺术形式上的深刻变革。
0.2.4 建筑与文化艺术
建筑是人类智慧和力量的表现形式，同时也是人类文化艺术成就的综合表现形式。
例如中国传统建筑也存在着与不同历史时期的社会文化相适应的艺术风格。
文化是经济和技术进步的真正量度；文化是科学和技术发展的方向；文化是历史的积淀，存留于城市和建筑中，融会在每个人的生活之中。
文化对城市的建造、市民的观念和行为起着无形的巨大作用，决定着生活的各个层面，是建筑之魂。
21世纪将是文化的世纪；只有文化的发展，才能进一步带动经济的发展和社会的进步。
人文精神的复萌应当被看作是当代建筑发展的主要趋势之一。
综上所述,21世纪建筑发展应遵循以下五项原则：
（１）生态观：
正视生态的困境，加强生态意识；
（２）经济观：
人居环境建设与经济发展良性互动；
（３）科技观；正视科学技术的发展，推动经济发展和社会繁荣；
（４）社会观：
关怀最广大的人民群众，重视社会发展的整体利益；
（５）文化观：
在上述前提下，进一步推动文化和艺术的发展。
进人21世纪，现代的科学技术将全人类推向了资讯时代，世界文明正以前所未有的广阔领域和越来越快的速度互相交流与融合，建筑领域也同样进行着日新月异的变革。
所以要求未来的建筑师更加放眼世界，从更广阔的知识领域和视野去了解人类文明的发生与发展，建设好我们的家园。
0.3建筑的含义及构成要素
有人类历史便有建筑，建筑总是伴随着人类共存。
从建筑的起源发展到建筑文化，经历了千万年的变迁。
有许多著名的格言可以帮助我们加深对建筑的认识，如：
“建筑是石头的史书”；“建筑是一切艺术之母”；“建筑是凝固的音乐”；“建筑是住人的机器”；“建筑是城市经济制度和社会制度的自传”；“建筑是城市的重要标志”等等，在今天的信息时代，则以“语言”、“符号”来剖析建筑的构成，许多不同的认识形成了建筑的各种流派，长期以来进行着热烈的讨论。
一般是将铁路、水坝等称为“土木工程”，只有“建造适用和美好的住宅、公共建筑和城市艺术”才称为“建筑学”。
0.3.1 建筑的含义
建筑是人工创造的空间环境，通常认为是建筑物和构筑物的总称。
建筑物——直接供人们使用的建筑称为建筑物。
如住宅、学校、办公楼、影剧院、体育馆等。
构筑物——间接供人们使用的建筑称为构筑物。
如水塔、蓄水池、烟囱、贮油罐等。
我国的建筑方针是全面贯彻实施“适用、安全、经济、美观”。
这个方针又是评价建筑优劣的基本准则。
0.3.2 建筑的构成要素
构成建筑的基本要素是指在不同历史条件下的建筑功能、建筑的物质技术条件和建筑形象。
一、建筑功能
１、满足人体尺度和人体活动所需的空间尺度。
２、满足人的生理要求。
要求建筑应具有良好的朝向、保温、隔声、防潮、防水、采光及通风的性能，这也是人们进行生产和生活活动所必须的条件。
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附加说明
３、满足不同建筑有不同使用特点的要求。
不同性质的建筑物在使用上有不同的特点，例如火车站要求人流、货流畅通；影剧院要求听得清、看得见和疏散快；工业厂房要求符合产品的生产工艺流程；某些实验室对温度、湿度的要求等等，都直接影响着建筑物的使用功能。
满足功能要求也是建筑的主要目的，在构成的要素中起主导作用。
二、物质技术条件
建筑的物质技术条件是指建造房屋的手段。
包括建筑材料及制品技术、结构技术、施工技术和设备技术等，所以建筑是多门技术科学的综合产物，是建筑发展的重要因素。
三、建筑形象
构成建筑形象的因素有建筑的体型、立面形式、细部与重点的处理、材料的色彩和质感、光影和装饰处理等等，建筑形象是功能和技术的综合反映。
建筑形象处理得当，就能产生良好的艺术效果，给人以美的享受。
有些建筑使人感受到庄严雄伟、朴素大方、简洁明朗等等，这就是建筑艺术形象的魅力。
不同社会和时代、不同地域和民族的建筑都有不同的建筑形象，它反映了时代的生产水平、文化传统、民族风格等特点。
建筑三要素是相互联系、约束，又不可分割的。
在一定功能和技术条件下，充分发挥设计者的主观作用，可以使建筑形象更加美观。
历史上优秀的建筑作品，这三要素都是辩证统一的。
0.3.3建筑方针
适用、安全、经济、美观这一建筑方针是我国建筑工作者进行工作的指导方针，又是评价建筑优劣的基本准则。
作业：
1、4、5
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第一篇建筑构造
1 建筑构造概论
1.1建筑物的分类和等级划分
1.1.1建筑物的分类
一、按使用功能分类
（一）民用建筑：
指供人们工作、学习、生活、居住用的建筑物。
１、居住建筑：
如住宅、宿舍、公寓等；
２、公共建筑：
按性质不同又可分为15类之多。
（１）文教建筑；（２）托幼建筑；（３）医疗卫生建筑；（４）观演性建筑；（５）体育建筑；（６）展览建筑；（７）旅馆建筑；（８）商业建筑；（９）电信、广播电视建筑；（10）交通建筑；（11）行政办公建筑；（12）金融建筑；（13）饮食建筑；（14）园林建筑；（15）纪念建筑。
（二）工业建筑：
指为工业生产服务的生产车间及为生产服务的辅助车间、动力用房、仓贮等。
（三）农业建筑：
指供农（牧）业生产和加工用的建筑，如种子库、温室、畜禽饲养场、农副产品加工厂、农机修理厂（站）等。
二、按建筑规模和数量分类
1、大量性建筑：
指建筑规模不大，但修建数量多，与人们生活密切相关的分布面广的建筑，如住宅、中小学教学楼、医院、中小型影剧院、中小型工厂等。
2、大型性建筑：
指规模大、耗资多的建筑，如大型体育馆、大型剧院、航空港、站、博览馆、大型工厂等。
与大量性建筑相比，其修建数量是很有限的，这类建筑在一个国家或一个地区具有代表性，对城市面貌的影响也较大。
三、按建筑层数分类
1、住宅建筑按层数划分为：
1--３层为低层；
4--6层为多层；
7--9层为中高层；
10层以上为高层。
2、公共建筑及综合性建筑总高度超过24m者为高层（不包括总高度超过24m的单层主体建筑）。
3、建筑物高度超过100m时，不论住宅或公共建筑均为超高层。
四、按承重结构的材料分类
１、木结构建筑：
指以木材作房屋承重骨架的建筑。
2、砖（或石）结构建筑：
指以砖或石材为承重墙柱和楼板的建筑。
特点：
这种结构便于就地取材，能节约钢材、水泥和降低造价，但抗害性能差，自重大。
3、钢筋混凝土结构建筑：
指以钢筋混凝土作承重结构的建筑。
如框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构等，
特点：
具有坚固耐久、防火和可塑性强等优点，故应用较为广泛。
建筑物（简称建筑）：
是指供人们从事工作、生活和活动用的房屋和场所。
水塔、烟囱属于构筑物。
建筑学：
研究建筑物设计与建造的一门科学。
建筑构造：
研究建筑物各组成部分的构造组合原理和构造组成方法的学科。
构造原理：
综合多方面的技术知识，根据多种客观因素，以选材、选型、工艺、安装为依据，研究各种构、配件及其细部构造的合理性（包括适用、安全、经济、美观）以及能更有效地满足建筑使用功能的理论。
构造方法：
在理论指导下，进一步研究如何运用各种材料，有机地组合各种构、配件，并提出解决各构配件之间相互连接的方法和这些构、配件在使用过程中的各种防范措施。
建筑设计：
把人们对建筑物的物质需求和精神需求同工程技术相融合，运用相应的构造方法和装饰手段，加以创造表现。
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4、钢结构建筑：
指以型钢等钢材作为房屋承重骨架的建筑。
特点：
钢结构力学性能好，便于制作和安装，工期短，结构自重轻，适宜超高层和大跨度建筑中采用。
随着我国高层、大跨度建筑的发展，采用钢结构的趋势正在增长。
5、混合结构建筑：
指采用两种或两种以上材料作承重结构的建筑。
如砖木结构建筑；砖混结构建筑；钢混结构建筑。
其中砖混结构在大量性民用建筑中应用最广泛。
1.1.2建筑物的等级划分
建筑物的等级一般按耐久性和耐火性进行划分。
一、按耐久性能分等级
建筑物的耐久等级主要根据建筑物的重要性和规模大小划分，作为基建投资和建筑设计的重要依据。
主体结构确定的建筑耐久年限分为下列四级（见表1-1）。
建筑物耐久等级表表1-1
耐久等级
耐久年限
适用范围
一级
100年以上
适用于重要的建筑和高层建筑，如纪念馆、博物馆、国家会堂等
二级
50～100年
适用于一般性建筑，如城市火车站、宾馆、大型体育馆、大剧院等
三级
25～50年
适用于次要的建筑，如文教、交通、居住建筑及厂房等
四级
15年以下
适用于简易建筑和临时性建筑
二、按耐火性能分等级
所谓耐火等级，是衡量建筑物耐火程度的标准，它是由组成建筑物的构件的燃烧性能和耐火极限的最低值所决定的。
目的在于根据建筑物的用途不同提出不同的耐火等级要求，做到既有利于安全，又有利于节约基本建设投资。
现行《建筑设计防火规范》》（GBJ16-87）将建筑物的耐火等级划分为四级（见表1-2）。
P.23.
1、建筑构件的燃烧性能可分为如下三类：
（1）非燃烧体：
指用非燃烧材料做成的建筑构件，如天然石材、人工石材、金属材料等。
（2）燃烧体：
指用容易燃烧的材料做成的建筑构件，如木材、胶合板等。
（3）难燃烧体：
指用不易燃烧的材料做成的建筑构件，或者用燃烧材料做成，但用非燃烧材料作为保护层的构件，如沥青混凝土构件、木板条抹灰等。
2、建筑构件的耐火极限：
所谓耐火极限，是指任一建筑构件在规定的耐火试验条件下，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间，用小时表示。
只要以下三个条件中任一个条件出现，就可以确定是否达到其耐火极限。
（1）失去支持能力。
指构件在受到火焰或高温作用下，由于构件材质性能的变化，使承载能力和刚度降低，承受不了原设计的荷载而破坏。
（2）完整性被破坏。
指薄壁分隔构件在火中高温作用下，发生爆裂或局部塌落，形成穿透裂缝或孔洞，火焰穿过构件，使其背面可燃物燃烧起火。
（3）失去隔火作用。
指具有分隔作用的构件，背火面任一点的温度达到220℃时，构件失去隔火作用。
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1.2建筑模数协调统一标准
建筑模数是指选定的尺寸单位，作为尺度协调中的增值单位，也是建筑设计、建筑施工、建筑材料与制品、建筑设备、建筑组合件等各部门进行尺度协调的基础，
目的:
是使构配件安装吻合，并有互换性。
一、基本模数：
基本模数的数值规定为l00mm,表示符号为M,即1M等于l00mm，整个建筑物或其中一部分以及建筑组合件的模数化尺寸均应是基本模数的倍数。
二、扩大模数：
指基本模数的整倍数。
扩大模数的基数应符合下列规定：
1、水平扩大模数为3M、6M、12M、15M、30M、60M等6个，其相应的尺寸分别为300mm,600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm。
2、竖向扩大模数的基数为3M、6M两个，其相应的尺寸为300mm、600mm。
三、分模数：
指整数除基本模数的数值。
分模数的基数为M/10、M/5、M/2等3个，其相应的尺寸为10mm、20mm、50mm。
四、模数数列：
指由基本模数、扩大模数、分模数为基础扩展成的一系列尺寸（模数数列的幅度及适用范围如下）。
1、水平基本模数的数列幅度为（1--20）M。
主要适用于门窗洞口和构配件断面尺寸。
2、竖向基本模数的数列幅度为（1--36）M。
主要适用于建筑物的层高、门窗洞口、构配件等尺寸。
3、水平扩大模数数列的幅度：
3M为（3--75）M；6M为（6--96）M；12M为（12--120）M；15M为（15--120）M；30M为（30--360）M；60M为（60--360）M，必要时幅度不限。
主要适用于建筑物的开间或柱距、进深或跨度、构配件尺寸和门窗洞口尺寸。
4、竖向扩大模数数列的幅度不受限制。
主要适用于建筑物的高度、层高、门窗洞口尺寸。
5、分模数数列的幅度。
M/10为（1/10~2）M，M/5为（1/5~4）M；M/2为（1/2~10）M。
主要适用于缝隙、构造节点、构配件断面尺寸。
1.3建筑物的构造组成及其作用
一幢建筑，一般是由基础、墙或柱、楼地层、楼梯、屋顶和门窗等六大部分所组成（如图）。
P.26.
1、基础：
是建筑物最下部的承重构件，
作用：
承受建筑物的全部荷载，并将这些荷载传给地基。
要求：
具有足够的强度，并能抵御地下各种有害因素的侵蚀。
2、墙（或柱）：
是建筑物的承重构件和围护构件。
作为承重构件的外墙，
作用：
抵御自然界各种因素对室内的侵袭；内墙主要起分隔空间及保证舒适环境的作用。
框架或排架结构的建筑物中，柱起承重作用，墙仅起围护作用。
要求：
具有足够的强度、稳定性，保温、隔热、防水、防火、耐久及经济等性能。
3、楼板层和地坪：
楼板是水平方向的承重构件，按房间层高将整幢建筑物沿水平方向分为若干层；
作用：
⑴楼板层承受家具、设备和人体荷载以及本身的自重，并将这些荷载传给墙或柱；
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⑵对墙体起着水平支撑的作用；
⑶分隔上下楼层。
要求：
具有足够的抗弯强度、刚度和隔声、防潮、防水的性能。
地坪是底层房间与地基土层相接的构件，
作用：
承受底层房间荷载。
要求：
具有耐磨防潮、防水、防尘和保温的性能。
4、楼梯：
是楼房建筑的垂直交通设施。
作用：
供人们上下楼层和紧急疏散之用。
要求：
具有足够的通行能力，并且防滑、防火，能保证安全使用。
5、屋顶：
是建筑物顶部的围护构件和承重构件。
作用：
⑴抵抗风、雨、雪霜、冰雹等的侵袭和太阳辐射热的影响；
⑵承载，并将这些荷载传给墙或柱。
要求：
具存足够的强度、刚度及防水、保温、隔热等性能。
6、门与窗：
门与窗均属非承重构件，也称为配件。
门主要供人们出人内外交通和分隔房间建用，窗主要起通风、采光、分隔、眺望等围护作用。
处于外墙上的门窗又是围护构件的一部分，要满足热工及防水的要求；某些有特殊要求的房间，门、窗应具有保温、隔声、防火的能力。
常见的构配件有---阳台、雨篷、台阶、排烟道等。
1.4影响建筑构造的因素及设计原则
1.4.1影响建筑构造的因素
一、外界环境的影响
1、外力作用的影响----荷载
荷载可分为恒荷载（如结构自重）和活荷载（如人群、家具、风雪及地震荷载）两类；或者主要荷载（使用荷载和自重）、附加荷载（风、雨、雪、霜等）、特殊荷载（地震、水灾）。
荷载的大小是建筑结构设计的主要依据。
也是结构选型及构造设计的重要基础，起着决定构件尺度、用料多少的重要作用。
2、气候条件的影响
气象：
太阳的辐射热，自然界的风、雨、雪、霜等
地下水：
酸、碱等
在进行构造设计时，应该针对建筑物所受影响的性质与程度，对各有关构、配件及部位采取必要的防范措施，如防潮、防水、保温、隔热、设伸缩缝、设隔蒸汽层等等，以防患于未然。
3、各种人为因素的影响
火灾、爆炸、机械振动、化学腐蚀、噪声等人为因素的影响，
在进行建筑构造设计时，必须针对这些影响因素，采取相应的防火、防爆、防振、防腐、隔声等构造措施，以防止建筑物遭受不应有的损失。
二、建筑技术条件的影响---材料、结构、施工
由于建筑材料技术的日新月异，建筑结构技术的不断发展，建筑施工技术的不断进步，建筑构造技术也不断翻新、丰富多彩。
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建筑构造没有一成不变的固定模式，因而在构造设计中要以构造原理为基础，在利用原有的、标准的、典型的建筑构造的同时，不断发展或创造新的构造方案。
三、经济条件的影响
随着建筑技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对建筑的使用要求也越来越高。
建筑标准的变化带来建筑的质量标准、建筑造价等也出现较大差别。
对建筑构造的要求也将随着经济条件的改变而发生着大的变化。
1.4.2建筑构造的设计原则
在满足建筑物各项功能要求的前提下，必须综合运用有关技术知识，并遵循以下设计原则：
1、结构坚固、耐久
除按荷载大小及结构要求确定构件的基本断面尺寸外，对阳台、楼梯栏杆、顶棚、门窗与墙体的连结等构造设计，都必须保证建筑物构、配件在使用时的安全。
2、技术先进
在进行建筑构造设计时，应大力改进传统的建筑方式，从材料、结构、施工等方面引入先进技术，并注意因地制宜。
3、合理降低造价
各种构造设计，均要注重整体建筑物的经济、社会和环境的三个效益，即综合效益。
在经济上注意节约建筑造价，降低材料的能源消耗，又还必须保证工程质量，不能单纯追求效益而偷工减料，降低质量标准，应做到合理降低造价。
4、美观大方
建筑物的形象除了取决于建筑设计中的体型组合和立面处理外，一些建筑细部的构造设计对整体美观也有很大影响。
作业：
4、6、7、8
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2基础和地下室
2.1基础和地基的基本概念
基本概念
基础：
在建筑工程中，建筑物与土层直接接触的部分称为基础；
地基：
支承建筑物重量的土层叫地基。
而地基则不是建筑物的组成部分，它只是承受建筑物荷载的土壤层。
其中，具有一定的地耐力，直接支承基础，持有一定承载能力的土层称为持力层；持力层以下的土层称为下卧层。
地基土层在荷载作用下产生的变形，随着土层深度的增加而减少，到了一定深度则可忽略不计（如图）。
2.1.1基础的作用
基础是建筑物的组成部分，它承受着建筑物的全部荷载，并将其传给地基。
基础是建筑物的主要承重构件，处在建筑物地面以下，属于隐蔽工程。
基础质量的好坏，关系着建筑物的安全问题。
建筑设计中合理地选择基础极为重要。
2.1.2地基土的分类
1、按土层性质不同，分为天然地基和人工地基两大类。
天然地基：
凡天然土层具有足够的承载能力，不须经人工改良或加固，可直接在上面建造房屋的称天然地基。
人工地基：
当建筑物上部的荷载较大或地基土层的承载能力较弱，缺乏足够的稳定性，须预先对土壤进行人工加固后才能在上面建造房屋的称人工地基。
人工加固地基通常采用压实法、换土法、化学加固法和打桩法。
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2.2基础的埋置深度
2.2.1基础的埋置深度
基础的埋深：
室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋深（如图）。
分：
深基础---大于或等于4m；
浅基础----埋深小于4m；
不埋基础---当基础直接做在地表面上。
在保证安全使用的前提下，应优先选用浅基础，可降低工程造价。
但当基础埋深过小时，有可能在地基受到压力后，会把基础四周的土挤出，使基础产生滑移而失去稳定，同时易受到自然因素的侵蚀和影响，使基础破坏，故基础的埋深在一般情况下，不要小于0.5m.。
2.2.2影响基础埋深的因素
1、建筑物上部荷载的大小和性质：
多层建筑一般根据地下水位及冻土深度等来确定埋深尺寸。
一般高层建筑的基础埋置深度为地面以上建筑物总高度的1/10。
2、工程地质条件：
基础底面应尽量选在常年未经扰动而且坚实平坦的土层或岩石上，俗称“老土层”。
3、水文地质条件：
确定地下水的常年水位和最高水位，以便选择基础的埋深。
一般宜将基础落在地下常年水位和最高水位之上，这样可不需进行特殊防水处理，节省造价，还可防止或减轻地基土层的冻胀。
4、地基土壤冻胀深度：
应根据当地的气候条件了解土层的冻结深度，一般将基础的垫层部分做在土层冻结深度以下。
否则，冬天土层的冻胀力会把房屋拱起，产生变形；天气转暖，冻土解冻时又会产生陷落。
5、相邻建筑物基础的影响：
新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻的原有建筑物的基础；但当新建基础深于原有基础时，则要采取一定的措施加以处理，以保证原有建筑的安全和正常使用。
2.3基础的类型
2.3.1按材料及受力特点分类
一、刚性基础
由刚性材料制作的基础称为刚性基础。
一般指抗压强度高，而抗拉、抗剪强度较低的材料就称为刚性材料。
常用的有砖、灰土、混凝土、三合土、毛石等。
刚性角----基础在传力时只能在材料的允许范围内控制，这个控制范围的夹角称为刚性角，用α表示。
砖、石基础的刚性角控制在（1：
1.25）-（1：
1.50）（26o-33o）以内，混凝土基础刚性角控制在1：
1（45o）以内。
[刚性基础的受力、传力特点如图]
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