地下室外墙结构设计与分析.docx

地下室外墙结构设计与分析【摘要】地下室外墙设计与荷载取值、回填土厚度地下水压力和计算模型等有很大的关系。本文针对地下室外墙不同边界条件及受荷情况通过静力分析提供相应的计算简图并提出地下室外墙设计时应注意的事项。【关键词】地下室外墙；土压力；水压力；计算模型简图；裂缝控制（一）前言地下室外墙是结构设计中经常遇到的问题设计的是否合理是否经济是我们需要思考的问题。挡土墙设计是属于岩土工程问题还是结构工程问题目前无明确结论结构工程设计中也无法避免挡土墙的设计问题。本文就在结构设计角度阐述挡土墙的设计要求。（二）地下室外墙设计要求《地下工程防水技术规范》要求地下室防水混凝土结构厚度不应小于250mm地下工程防水混凝土迎水面钢筋保护层厚度要求不应小于50mm。并应进行裂缝宽度的计算裂缝宽度不得大于0.2mm并不得贯通。对于地下结构进行裂缝宽度验算时可考虑基础及地下室外墙建筑外防水的作用按一类环境确定基础及地下室外墙外表面的混凝土裂缝控制标准裂缝宽度可控制在0.3mm。地下室外墙的混凝土标号过高易产生收缩裂缝应根据环境类别和计算确定混凝土标号。地下室外墙当有防水要求时其抗渗等级由最大水头和墙厚度之比确定但任何情况下都不低于0.6Mpa。另外地下室外墙属于受弯构件也应满足受弯构件的相关要求。（三）地下室外墙荷载取值3.1地下室外墙荷载计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合但其分项系数均为1.0。在计算支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时应按承载能力极限状态采用作用的基本组合。此时分项系数按规范要求。地下室外墙所承受的荷载分为水平和竖向荷载。竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重对于地下室外墙属于有利作用设计时可不考虑作为安全储备；水平荷载有地面活载、侧向土压力、地下水压力。风荷载和水平地震作用对地下室外墙平面内产生的内力较小一般不起控制作用可不考虑所以墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩确定仅按墙板弯曲计算配筋即可。3.2侧向土压力地下室的外墙可视为受静止土压力的作用静止土压力系数宜由试验确定当无试验条件时对砂土可取0.34～0.45对粘性土可取0.5～0.7。参见北京市《建筑结构专业技术措施》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土压力系数K0对一般固结土可取K0=1-sinφ（φ为土的有效内摩擦角）一般情况可取0.5；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或按静止土压力乘以折减系数0.66近似计算Ka=0.5x0.66=0.33相当于主动土压力。3.3水压力水压力对地下室外墙是不利因素不但影响其地下室外墙的承载力而且对混凝土有一定的腐蚀作用。计算地下水位高度应配合地质报告。3.4地面活载地面活载一般指地面的堆载车辆荷载。一般民用建筑的室外地面活荷载可取5kN/m2。有特殊较重荷载时按实际情况确定。（四）地下室外墙计算模型假定地下室外墙的计算简图跟其周边的支承条件有很大的关系可能是单向板也可能是双向板。当地下室挡土墙作为上部剪力墙的延伸时则地下室挡土墙具有双层功能应分别计算综合配筋。作为上部剪力墙的延伸其主要功能是对上部剪力墙边缘构件及墙体钢筋的锚固。因此地下室墙体与上部剪力墙对应部位的配筋不应小于上部剪力墙；当作为地下室挡墙承受土压力及其他荷载。挡土墙可按纯弯构件进行简化计算。所以挡土墙的计算简图应根据工程具体情况确定。4.1下端固接上端铰接连续梁或单向板模型挡土墙下端支座应根据基础情况确定地下室无横墙或横墙间距大于层高2倍时当基础底板厚度不小于挡土墙厚时可按固接计算；当基础底板厚度小于挡土墙厚度时可按铰接计算。顶部的支座条件应视主体结构形式而定。地下室顶板若为无梁楼盖且有覆土一般板厚大于墙厚此时顶部按铰接计算不是很合理计算时应考虑介于固接和铰接的弹性嵌固支承处理。一般情况下首层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。多层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（见图1）。4.2下端固接上端铰接左右铰接的双向板模型地下室内混凝土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、左右铰支的连续双向板（见图2）荷载同图1。地下室无横墙但外墙上有附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