建筑地下室外墙设计的研究

摘要：地下室外墙的设计是一个综合性很强的问题，涉及到很多内容。但不同的人员设计的结果往往差别很大。结合实际经验，从地下室外墙上的荷载分析，在设计时应根据不同情况采用单向板或双向板结构计算简图和计算模型， 裂缝及其控制方法，提出了可通过材料选择、及实际工程中应注意的问题等多方面进行了分析。

关键词:外墙设计；控制；注意事项

中图分类号：TU767+.5文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着我国经济的高速发展，城市化进程不断加快，迫使人们不断的开发利用地下空间，地下室外墙的计算就变成结构设计中不可或缺的重要一环。应根据具体情况具体分析考虑，使地下室外墙设计既安全可靠、经济合理，又要满足地下室特殊要求，真正解决工程的实际需要，保证其正常使用。本文就如何考虑地下室设计做一探讨，为以后的类似设计提供参考。

1 工程案例

例如某工程地下室，矩形平面，地下两层，负一层层高3.50m，负二层层高4.80m，室外地坪标高-0.20m，室外设防水位标高为 -3.50m。不考虑人防荷载，基础采用筏板基础。负一层局部楼板中空，部分地下室外墙在负一层标高处无楼板连接，视为无支座连接，取为案例对象。外墙混凝土强度等级采用 C30，钢筋采用 HRB400 级钢筋，则该地下室侧壁的配筋计算（单跨梁计算模型

2 地下室外墙设计

2.1 荷载的取值 地下室外墙受弯及受剪计算时，地下室外墙的荷载主要分两种：①竖向荷载（上层建筑传重、地下室外墙自重、顶板传来的竖向荷载）；②水平荷载（侧向土压力、地下水压力、地面活载产生的水平压力、水平地震作用）。风荷载和地震区的地面运动对外墙平面外产生的内力较小，实际工程设计中，竖向荷载、风荷载、地震作用产生的内力一般不起控制作用，可以不考虑。地下室外墙的墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定根据地下室土墙的土性不同，应分别采用不同的计算方法，砂性土采用水土分算，粘性土采用水土合算。

2.2 外墙计算模型 地下室外墙配筋计算：按扶壁柱与外墙变形协调的原理，其扶壁柱配筋偏少、外墙竖向受力筋配筋不足、外墙的水平分布筋有富余量。有的工程外墙配筋计算中，不区别扶壁柱尺寸大小，凡外墙带扶壁柱的，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。建议：要根据扶壁柱截面尺寸大小确定外墙的水平分布筋，应适当另配外侧附加短水平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强。外墙宜按竖向单向板计算配筋。竖向荷载较小的外墙扶壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。地下室外墙计算时，侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，底板抗弯能力不应小于侧壁，厚度和配筋量应适当调整，底部为固定支座（即底板作为外墙的嵌固端）；地下室无横墙但外墙上有扶壁柱时，除非柱设计时考虑了外墙传来的水平荷载，否则该柱不考虑作为外墙支座；顶部的支座条件应视主体结构形式而定：主体结构为纯框架类结构，外墙仅与首层底板相连，首层底板相对于地下室外墙来说平面外刚度很小，对外墙约束很弱，所以顶部按铰接考虑；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、上端铰接的连续梁。

2.3 地下水与抗浮 地下室抗浮设计中，有的只考虑正常使用极限状态，往往对施工过程和洪水期重视不足，因而会造成施工过程中由于抗浮不够出现局部破坏，实际上，地下水位及其变幅是地下室抗浮设计的重要依据。

2.4 裂缝及控制方法 地下室外墙受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，混凝土易出现收缩，直至出现收缩裂缝。地下室外墙裂缝宽度控制在 0.20mm 之内，其配筋量往往由裂缝宽度验算控制。地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展，采取的主要措施：①提高钢筋混凝土的抗拉能力，为在混凝土面层起强化作用，对侧壁可增加水平温度筋。侧壁受底板和顶板的约束，混凝土胀缩不一致时可在墙中设一道水平暗梁抵抗拉力。②补偿收缩混凝土，在混凝土中渗入微膨胀剂 UEA、HEA。以混凝土的最终收缩值的差值拉伸控制裂缝。③膨胀带，为实现混凝土连续浇注无缝施工而设置的补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般超过60m 设置膨胀加强带。④后浇带，作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛任用。

2.5 外墙钢筋保护层厚度 ①根据《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）4.1.6 条，迎水面钢筋保护层厚度不应小于 50mm。②根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476-2008）3.5.4 条，当保护层设计厚度超过 30mm 时，可将厚度取为 30mm 计算裂缝的最大宽度。计算时外墙钢筋保护层厚度取为 30mm，实际施工过程中外墙钢筋保护层厚度大于等于 50mm。

3 地下室外墙设计时应注意的事项

3.1不能作为墙身支座的外墙扶壁柱，考虑计算模型与实际情况存在的差异， 在配筋时应予考虑， 对该扶壁柱内外侧主筋应予以适当加强；同理， 扶壁柱处外墙水平筋也应适当加强。

3.2地下室外墙计算时底部为固端支座（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相平衡， 底板的抗弯能力不应小于侧壁， 其厚度和配筋量应匹配， 这方面问题在地下车道中最为典型， 车道侧壁为悬臂构件， 底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。

3.3地面层开洞位置（如通风井）外墙顶部无楼板支撑， 外墙墙顶为自由端， 计算模型和配筋构造均应与实际相符。

3.4车道紧靠地下室外墙时， 车道底板位于外墙中部， 应注意外墙承受车道底板传来的水平集中力作用。

4 结束语

地下室外墙设计应根据以上因素综合分析考虑，地下室外墙设计遵循安全、适用和合理的原则，满足受力要求的同时，应当严格满足裂缝控制的计算和要求。但由于各个工程的实际情况不尽相同，施工时应该安排合理，注重选材择料、施工顺序及养护，尽量控制因施工导致的问题的出现。从设计到施工，从细节开始更加合理、有效地保证其安全性，才能真正解决工程的实际需要，保证其正常使用。

参考文献：

[1]苏晓红.考虑围护结构作用的地下室外墙设计，江西科学，2010，28（，2）

[2]陈新农.地下室结构设计的影响因素与技术措施.建材技术与应用.20007.3.