淺談地下室外墻設(shè)計

1、<p><b>　　淺談地下室外墻設(shè)計</b></p><p>　　摘要:本文針對目前地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟，方法進行了總結(jié)，提出了設(shè)計中需要注意的事項。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 地下室外墻計算模型 受力分析 </p><p>　　中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 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。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，同時因設(shè)計不當(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,合理選用計算模型及設(shè)計荷載是地下室外墻設(shè)計

3、成功的關(guān)鍵。 </p><p>　　2地下室外墻設(shè)計步驟 </p><p>　　1確定墻體的厚度、混凝土強度等級及防水要求 </p><p>　　地下室外墻的厚度、混凝土強度等級及防水要求，應(yīng)根據(jù)建筑場地條件、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。地下室外墻的砼強度等級宜低不宜高，砼等級過高，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，地下室外墻的抗?jié)B等級應(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)實際情況進行簡化。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,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地下室外墻平面內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力很小一般忽略不計。豎向荷載產(chǎn)生的截面應(yīng)力對外墻的受拉區(qū)是有利的,對受壓

7、區(qū)是不利的。外墻設(shè)計受受拉區(qū)控制所以為了計算方便,可以忽略這部分有利作用。當(dāng)豎向荷載很大時,板壓力不可忽略時,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,應(yīng)按實際情況確定。 </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)計水位確定。 </p><p>　　土壓力:根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計技術(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)宜由試驗確定,一般取0.5。有護坡樁及相鄰地下室距離較近時可以適當(dāng)折減。 </p><p>　　核爆動荷載:是指核武器爆炸形成的地面空氣沖擊波壓力。核爆動荷載屬偶然荷載,具有荷載量值大、作用

9、時間短且不斷衰減等特點。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:地下室較長時會產(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、加強養(yǎng)護、構(gòu)造配筋等措施來解決,但墻長過長時應(yīng)計入溫度應(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)計值S </p><p><b>　　人防工況下 </b></p><p>　　S =外墻核爆動等效靜荷載標(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行裂縫寬度驗算,在非人防工況下則必須進行裂縫

12、寬度驗算,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算相比前者起控制作用。 </p><p><b>　　5確定計算簡圖 </b></p><p>　　地下室外

13、墻按支承條件可為單向板或雙向板，在實際工程中要對這些板塊逐一進行計算是相當(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，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）來計算地下室外墻的彎矩配筋，計算荷載簡圖見圖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^長時，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級或HRB400級，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)計的注意事項 </p><p>　　1鋼筋保護層厚度按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》4.1.7條規(guī)定迎水面鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于50mm。此條具體實施時爭議較大。一方面外墻截面有效厚度損失較大,按照0.2mm控制裂縫時配筋增量大,經(jīng)濟性不佳。筆者認(rèn)為地下室外墻迎水面鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于50mm,因為這對

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，這樣砼總量不會增加太多，再按照0.2mm控制裂縫配筋時鋼筋增量不大。 </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)計時應(yīng)采取措施進行控制:一般墻長30～40m設(shè)置施工后澆帶,施工應(yīng)加強養(yǎng)護,減少外墻暴露時間,墻身水平筋配筋率不宜150,墻身砼強

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地下室外墻計算時底部為固端支座，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,考慮計算模型與實際情況存在差異,在配

18、筋時應(yīng)對扶壁柱內(nèi)外側(cè)主筋適當(dāng)加強，該處外墻水平筋也應(yīng)適當(dāng)加強。 </p><p><b>　　4 結(jié)論 </b></p><p>　　地下室外墻要達(dá)到良好經(jīng)濟性和安全使用要求,必須根據(jù)支承條件選擇合適的計算模型，減少近似計算帶來的誤差。同時考慮砼自身收縮應(yīng)力,溫度應(yīng)力等不利因素,通過加強構(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)計探討 </p><p>　　[ 4 ]李國勝 多、高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中疑難問題的處理及