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分类：建筑设计论文发表 时间：2013-01-06 10:04 关注：(1)
摘要：关于地下室的设计在实际工程中会遇到很多问题，特别是地下室外墙需要考虑的因素比较多，比如计算模型的选取、承受的荷载取值与传递、外墙的保护层厚度以及外墙钢筋和外墙抗裂性的问题。
关键词：地下室 外墙计算模型 荷载取值
目前，人们的居住水平越来越好，楼房建设发展的越来越迅速，高层建筑越来越多，城市化 规模越来越明显，地下空间的利用越来越重要。建造最多的就是地下室，地下室可作为车库、储藏间、自行车库或是设备用房使用，这样避免了在地面上建仓库或自行车棚，增加小区绿化和公共场地面积，节约了土地面积的使用率，对住户来说也经济适用，是很受欢迎的。然而由于潮湿，通风采光较差使得地下室外墙的设计极其重要。在实际的设计过程中，具体情况具体分析，对地下室的顶板、底板、内隔墙、壁柱进行合理的评价，从而选择相应的支座类型，通过分析选择合理的简化模型，只有这样，才能保证选择的计算模型符合实际，才能保证地下室外墙结构的经济与安全。对于设计地下室外墙来说，计算模型的选取和荷载取值都十分重要，最后还要注意是否由裂缝控制变形。
1 计算模型
(1) 地下室无横墙或横墙间距大于层高2倍时，其底部与刚度很大的基础底板或基础梁相连，可认为是嵌固端;顶部的支座条件应视主体结构形式而定。当与外墙对应位置的主体结构墙为剪力墙时，首层墙体与地下一层外墙连续，可以对外墙形成一定的约束。但是，主体结构的外墙开有较大的门窗洞口时，其对外墙的约束很有限。当主体结构为框架类结构(包括纯框架和框-剪结构)时，外墙仅与首层底板相连，首层底板相对于外墙而言平面外刚度很小，对外墙的约束很弱。所以，外墙顶部应按铰接考虑。地下室中间层可按连续铰支座考虑。这样，地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续梁。
另外，如果地下室顶板处有采光井或室外车道等开洞时，该处外墙与顶板的连接应按自由端考虑[1]。
(2) 地下室内横墙较多且间距不大于层高2倍时，地下室外墙就如同下端嵌固、上端铰支的连续双向板。
(3) 有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向由钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱之间)外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。地下室外墙计算时底部为固定支座(即底板作为外墙的嵌固端)，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，底板的抗弯能力不应小于侧壁，其厚度和配筋量应匹配[2]。地下室无横墙但外墙上有壁柱时，除非柱设计时考虑了外墙传来的水平荷载，否则该柱不应作为外墙的支座，仍应按(1)考虑。对于侧墙，主要考虑影响地下室结构刚度，在计算时地震力会变大。
(4) 有的工程基础底板上有较厚的覆土，这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法确定。如为混凝土面层较厚的刚性地面，且在基坑肥槽回填之前完成地面做法，则外墙的计算高度可算至地下室地坪。而实际施工顺序往往是出地面后肥槽立即回填，而地下室地面在完成机电管线布置后才施工，相隔很长时间。这种情况下，外墙计算高度就应算至底板上皮。为了减小外墙计算高度，可在外墙根部与基础底板交接处覆土厚度范围内设八字角，并配构造钢筋，作为外墙根部的加腋，加腋坡度按1：2。这时外墙计算高度仍可算至地下室地坪[6]。
2 荷载
地下室外墙所承受的荷载分为水平和竖向荷载。竖向荷载有上部及地下室结构的楼盖传重和自重，水平荷载有地面活载、侧向土压力、人防等效静荷载。当地下室外墙直接承受上部结构的竖向荷载时，墙身计算应计入竖向荷载影响，否则偏不安全;当上部结构的竖向荷载由扶壁柱直接传递给基础时，可不考虑上部结构的竖向荷载[1]。风荷载或水平地震作用对地下室外墙平面内产生的内力较小。在实际工程设计中，竖向荷载及风荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯曲计算弯曲的配筋。当竖向荷载很大时，也可分别按受弯和轴心受压计算墙体配筋，然后将二者叠加。计算侧向水压力时要注意地下水位的选取。非人防工况时，应考虑地下水位一般随季节变化，水压力的计算不能完全依靠地质报告中的常年地下水位计算，应根据建筑物最高涝水位确定。侧向土压力的计算：a. 当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力。b. 当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时，地下室外墙土压力计算中可以考虑基坑支护与地下室外墙的共同作用，宜取主动土压力。c. 地下水位以下土的容重，可近似取11 kN/ m [1]。
3 外墙保护层厚度
按《地下工程防水技术规范》“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm”。但因外墙截面有效厚度损失较大，厚度比较厚，且拆模早，养护困难，为了避免开裂，则在保护层内附加Φ8@200构造筋，与外墙受力筋间距很小，垂直浇捣混凝土困难。按《混凝土结构设计规范》，外墙外侧环境类别为“二类b”，内侧“二类a”，据此，外侧保护层厚度25mm，内侧20mm[9]。
4 外墙钢筋
水平筋：外墙按连续梁计算时，水平筋为构造配筋。但当外墙较长时，考虑到混凝土硬化过程及温度影响产生收缩裂缝的现象极为普遍，水平钢筋配筋率宜适当加大，宜采用变形钢筋，直径宜小间距宜密，最大间距不宜大于200mm。外墙的水平分布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水平负筋加强，外墙转角处也同此适当加强，考虑外墙水平钢筋受力时应注意满足最小配筋率要求。
外墙根部节点：一般外墙厚度远小于基础底板，底板计算时在外墙端常按铰支座考虑，外墙计算时在底板端常按固端考虑，所以底板上下钢筋伸至外墙外侧，端头不必设弯钩。外墙外侧竖向钢筋在底板底部弯后直段长度满足与底板下筋搭接要求，即可形成对外墙的嵌固[6]。
5 地下室外墙抗裂性验算
按正常使用极限状态下进行裂缝宽度验算。外墙的厚度目前做得比较薄，外墙钢筋保护层比较厚，其裂缝宽度控制在0.2mm之内，往往配筋量由裂缝宽度验算控制。
参考文献
[1]. 沈燕华.浅谈高层建筑地下室外墙设计.山西建筑.2010,10
[2]. 梁月清，张清波，唐国庆.浅谈普通地下室设计.山西建筑，2010，11
[3]. 蔡舒.浅析地下室外墙计算和设计.Value Engineering.2011
[4]. 储加健，地下室外墙计算模型的选择.中国高新技术企业，2009,08
[5]. GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].
[6]. GB 50009-2001, 建筑结构荷载规范[S].
[7]. GB 50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S].
[8]. GB 50010-2002, 混凝土结构设计规范[S].
[9]. GB50108—2001，地下工程防水技术规范[S]
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