淺談地下室外墻設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　淺談地下室外墻設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要:本文針對(duì)目前地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟，方法進(jìn)行了總結(jié)，提出了設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 地下室外墻計(jì)算模型 受力分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b

2、>　　1引言 </b></p><p>　　隨著城市建設(shè)發(fā)展，土地資源的稀缺，建筑空間向地下拓展已經(jīng)成為新的趨勢(shì)。新建建筑為了獲得更大的綠化空間和更多的停車位，單多層地下室成為了建筑設(shè)計(jì)中必備的元素。由于地下室外側(cè)墻體直接與土壤接觸，其受力性能、配筋均不同于普通砼墻體，同時(shí)因設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量等原因造成的地下室外墻滲水破壞屢見不鮮。所以充分考慮各種影響,合理選用計(jì)算模型及設(shè)計(jì)荷載是地下室外墻設(shè)計(jì)

3、成功的關(guān)鍵。 </p><p>　　2地下室外墻設(shè)計(jì)步驟 </p><p>　　1確定墻體的厚度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)及防水要求 </p><p>　　地下室外墻的厚度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)及防水要求，應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地條件、地下水位、上部荷載、地下室層數(shù)、層高、埋深、水平荷載、使用功能等綜合考慮確定。高層建筑地下室外墻厚度應(yīng)≥250mm，多層建筑當(dāng)情況允許時(shí)可以<250mm

4、，但不應(yīng)<220mm。人防地下室外墻厚度應(yīng)≥250mm。地下室外墻的砼強(qiáng)度等級(jí)宜低不宜高，砼等級(jí)過高，水泥用量大，易產(chǎn)生收縮裂縫，高層建筑不應(yīng)低于C30，多層建筑不應(yīng)低于C25。當(dāng)?shù)叵率矣蟹浪髸r(shí)，地下室外墻的抗?jié)B等級(jí)應(yīng)由最大水頭與墻厚之比確定,但任何情況下都不應(yīng)低于0.6MPa。 </p><p><b>　　2計(jì)算模型選定 </b></p><p>　　地

5、下室外墻本質(zhì)上是豎向放置的板,其四邊的支座情況應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行簡(jiǎn)化。地下室外墻底部一般與剛度很大的基礎(chǔ)底板或基礎(chǔ)梁相連，剛度遠(yuǎn)大于墻體剛度,故可視為固定端。地下室外墻頂部與頂板相連,頂板的剛度一般略小于側(cè)墻剛度約束力較小，故頂端應(yīng)按鉸接考慮。所以一般情況下地下室外墻上下支座為上鉸下固。左右支座則需根據(jù)實(shí)際情況判斷: </p><p>　　地下室無橫墻或橫墻間距大于層高2倍時(shí),左右支座的約束作用很小,地下室外墻可

6、以按照下端嵌固上端鉸支的單向板計(jì)算。 </p><p><b>　　3荷載 </b></p><p>　　地下室外墻承擔(dān)的豎向荷載有上部及各層地下室樓蓋傳來的荷載和外墻自重;水平荷載有室外地面活荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力、人防等效靜荷載、溫度應(yīng)力等。風(fēng)荷載或水平地震作用對(duì)地下室外墻平面內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力很小一般忽略不計(jì)。豎向荷載產(chǎn)生的截面應(yīng)力對(duì)外墻的受拉區(qū)是有利的,對(duì)受壓

7、區(qū)是不利的。外墻設(shè)計(jì)受受拉區(qū)控制所以為了計(jì)算方便,可以忽略這部分有利作用。當(dāng)豎向荷載很大時(shí),板壓力不可忽略時(shí),則可按照壓彎構(gòu)件復(fù)核壓區(qū)承載力。綜上所述地下室外墻可以簡(jiǎn)化為只承擔(dān)側(cè)向荷載的平面外受彎構(gòu)件,其主要側(cè)向荷載如下: </p><p>　　室外地面活荷載:一般民用建筑的室外地面, 活荷載可取10kN/m2 </p><p>　　有特殊荷載時(shí),應(yīng)按實(shí)際情況確定。 </p>

8、<p>　　水壓力:水位的高度可以根據(jù)勘察單位提供的抗浮設(shè)計(jì)水位確定。 </p><p>　　土壓力:根據(jù)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》地下室側(cè)墻承受的土壓力宜取靜止土壓力。靜止土壓力系數(shù)宜由試驗(yàn)確定,一般取0.5。有護(hù)坡樁及相鄰地下室距離較近時(shí)可以適當(dāng)折減。 </p><p>　　核爆動(dòng)荷載:是指核武器爆炸形成的地面空氣沖擊波壓力。核爆動(dòng)荷載屬偶然荷載,具有荷載量值大、作用

9、時(shí)間短且不斷衰減等特點(diǎn)。該荷載只有人防地下室才考慮,其荷載取值應(yīng)根據(jù)其所在的位置及功能按文獻(xiàn) [ 1 ] 取值 。 </p><p>　　溫度應(yīng)力:地下室較長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生由于砼水化過程產(chǎn)生的砼自身收縮應(yīng)力以及溫度變化引起的溫度應(yīng)力,一般情況下可采取設(shè)置后澆帶、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、構(gòu)造配筋等措施來解決,但墻長(zhǎng)過長(zhǎng)時(shí)應(yīng)計(jì)入溫度應(yīng)力影響。 </p><p><b>　　4荷載組合 </b>

10、;</p><p>　　按荷載規(guī)范對(duì)于承載力應(yīng)按照承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行荷載效應(yīng)組合,分別滿足γ0S≤R及S≤C要求。 </p><p>　　承載力極限狀態(tài)荷載組合設(shè)計(jì)值S </p><p><b>　　人防工況下 </b></p><p>　　S =外墻核爆動(dòng)等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值+1.2x水土壓力標(biāo)準(zhǔn)值+1.

11、2x地面堆載產(chǎn)生的水平力標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p><b>　　非人防工況下 </b></p><p>　　S = 1.2 x水土壓力標(biāo)準(zhǔn)值+1.2 x地面堆載產(chǎn)生的水平力標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p>　　正常使用極限狀態(tài)荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值S </p><p>　　按規(guī)范人防工況下不必進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算,在非人防工況下則必須進(jìn)行裂縫

12、寬度驗(yàn)算,地下室外墻外側(cè)與水、土壤直接接觸，裂縫寬度按≤0.2mm控制。地下室外墻內(nèi)側(cè)為室內(nèi)環(huán)境,裂縫寬度按≤0.3mm控制 。標(biāo)準(zhǔn)值 S =水土壓力標(biāo)準(zhǔn)值 +地面堆載產(chǎn)生的水平力標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p>　　一般情況下裂縫寬度與承載力計(jì)算相比前者起控制作用。 </p><p><b>　　5確定計(jì)算簡(jiǎn)圖 </b></p><p>　　地下室外

13、墻按支承條件可為單向板或雙向板，在實(shí)際工程中要對(duì)這些板塊逐一進(jìn)行計(jì)算是相當(dāng)麻煩的，一般情況下工程中常用做法把地下室頂板和基礎(chǔ)底板為地下室外墻的支點(diǎn)，沿豎向取1m寬的外墻按單、雙或多跨板（視地下室層數(shù)而定）來計(jì)算地下室外墻的彎矩配筋，計(jì)算荷載簡(jiǎn)圖見圖1，2 </p><p><b>　　6配筋構(gòu)造要求 </b></p><p>　　地下室外墻應(yīng)雙面雙向配筋。豎向配筋除滿

14、足計(jì)算要求外，每側(cè)的配筋還不應(yīng)小于受彎構(gòu)件的最小配筋率。由于地下室外墻系按豎向的單跨板或多跨板計(jì)算，水平筋按構(gòu)造要求設(shè)置，考慮到有些板格水平筋受力較大，為控制裂縫開展，水平筋的配筋面積除不應(yīng)小于相應(yīng)受力筋面積的1/3外，也應(yīng)滿足受彎構(gòu)件最小配筋率的要求。當(dāng)?shù)叵率彝鈮^長(zhǎng)時(shí)，考慮混凝土收縮及溫度變化的影響，還宜適當(dāng)加大水平筋面積。地下室外墻的配筋宜采用變形鋼筋HRB335級(jí)或HRB400級(jí)，直徑不應(yīng)150mm；內(nèi)外側(cè)鋼筋之間應(yīng)設(shè)置直徑不小

15、于6mm、間距不大于600mm呈梅花形布置的拉結(jié)筋。 </p><p>　　3地下室外墻設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) </p><p>　　1鋼筋保護(hù)層厚度按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》4.1.7條規(guī)定迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。此條具體實(shí)施時(shí)爭(zhēng)議較大。一方面外墻截面有效厚度損失較大,按照0.2mm控制裂縫時(shí)配筋增量大,經(jīng)濟(jì)性不佳。筆者認(rèn)為地下室外墻迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm,因?yàn)檫@對(duì)

16、于結(jié)構(gòu)耐久性非常重要。所以筆者采用加大墻體厚度20mm的方法，這樣砼總量不會(huì)增加太多，再按照0.2mm控制裂縫配筋時(shí)鋼筋增量不大。 </p><p>　　2地下室外墻砼水化過程中產(chǎn)生收縮應(yīng)力及溫度變化引起的溫度應(yīng)力,受到結(jié)構(gòu)底板和基坑邊壁等的約束,墻身產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,易產(chǎn)生收縮裂縫,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施進(jìn)行控制:一般墻長(zhǎng)30～40m設(shè)置施工后澆帶,施工應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),減少外墻暴露時(shí)間,墻身水平筋配筋率不宜150,墻身砼強(qiáng)

17、度不宜過高,宜控制在C40之內(nèi)，并可摻入一定量的微膨脹劑減少砼自身收縮等。 </p><p>　　3地下室外墻計(jì)算時(shí)底部為固端支座，側(cè)壁底部彎矩應(yīng)與相鄰的底板彎矩相平衡,底板的抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁,其厚度和配筋量應(yīng)匹配 此問題在地下車道中最為典型,車道側(cè)壁為懸臂構(gòu)件,底板的抗彎能力不應(yīng)小于側(cè)壁底部。 </p><p>　　4不能作為墻身支座的外墻扶壁柱,考慮計(jì)算模型與實(shí)際情況存在差異,在配

18、筋時(shí)應(yīng)對(duì)扶壁柱內(nèi)外側(cè)主筋適當(dāng)加強(qiáng)，該處外墻水平筋也應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。 </p><p><b>　　4 結(jié)論 </b></p><p>　　地下室外墻要達(dá)到良好經(jīng)濟(jì)性和安全使用要求,必須根據(jù)支承條件選擇合適的計(jì)算模型，減少近似計(jì)算帶來的誤差。同時(shí)考慮砼自身收縮應(yīng)力,溫度應(yīng)力等不利因素,通過加強(qiáng)構(gòu)造措施控制墻體裂縫的產(chǎn)生。 </p><p><b

19、>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[ 1 ]人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范GB50038-2005 </p><p>　　[ 2 ]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012 </p><p>　　[ 3 ]徐至鈞 高層建筑地下室墻的設(shè)計(jì)探討 </p><p>　　[ 4 ]李國(guó)勝 多、高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中疑難問題的處理及