1、高层建筑地下室外墙设计探讨【提要】本文针对地下室外墙不同边界条件及受荷情况的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；计算模型；水平荷载；裂缝控制 【 abstract 】 this paper different boundary conditions and basement wall by jose static analysis of corresponding calculated diagram, and put forward the basement wall design, the matters needing attentio
2、n. 【 key words 】 basement wall; Calculation model. Horizontal load; Crack control 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 随着高层建筑的大量涌现，车位需求数量增加，地下室设计已日渐成为常规项目，而在已建的地下室中，存在不少地下室外墙渗水而影响地下室的使用，渗水可能是由于设计不当、施工质量差、使用中自行改造等原因产生，但设计作为第一道关卡，是地下室质量保证的前提，充分考虑各种影响因素，合理选用计算模型及设计荷戴，是地下室外墙设计的关键。 2 计算模型选取 地下室外墙的边界支承条件应根据两者抗弯刚
3、度比值确定，一般而言，地下室墙厚小于地下室底板的厚度，而墙底均设有基础粱，可按固端假定；而地下室的顶板板厚较薄，比地 下室外墙厚度小、难以平衡地下宣墙顶弯矩、因此地下室外墙与顶板连接一般按铰接假定。地下室外墙墙体应根据扶壁柱大小确定是否作为支座。一般主楼柱截面较大，可作为支座（柱垂直墙面厚度不宜小于墙厚的 2.5 倍） ，裙房柱截面较小，不能作为支座，当柱作为外墙支座时，计算柱时应计入外墙水平荷载对柱产生的弯矩，否则柱会偏不安全。 地下室外墙根据实际情况，按照上述原则确定计算简图，以单层地下室为例，常用计算模型如下： （1）地下室外墙墙高与墙宽之比 Ly/Lx0.5 为单向板，计算模型如图 l
4、-a 所示。 （Lx 为可成为支座的扶壁柱或与外墙垂直的内墙之间距离，以下同） （2）地下室外墙墙高与墙宽之比 0.5Ly/Lx2为双向扳，计算模型如图 1-b 所示。 （3）车道板处外墙一般为悬臂板。计算模型如图 1-c 所示。 3 荷载与荷载组合 3.1 地下室外墙所受荷载 地下室墙体所承受荷载主要有上部结构传来的竖向荷载、室外地面荷载、土压力、水压力、人防等效静荷载、温度应力等。 上部结构传来的竖向荷戴：当地下室墙体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结基础时则可不考虑上部结构的竖向荷载。室外地面荷载：根据文献1，一
5、般室外地面荷载可取 5KN/m2，如有特殊较重荷载时，按实际情况确定。笔者认为如有施工堆载时室外地面荷载应不低于 10KN/m2。 土压力：根据文献1，土压力宜取静止土压力，一般取静止土压力系数 Ka=0.5，若地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时，静止土压力系数可以乘以折减系数 0.66，即 Ka=0.33。地下水位以下的土重度可近似取 11KN/m2。 水压力：根据文献1，如勘察报告已提供地下水外墙水压分布时，按勘察报告计算；如勘察报告未提供上述资料，可取历史最高水位与最近 35 年的最高水位的平均值（水位高度包括上层滞水） 。 人防等效静荷载：该荷载只有人防地下室才考虑，其荷载取值应根据其
6、所在的位置及功能按规范2取值。 3.2 地下室墙体荷载组台 根据规范3，对于承载力应按照承载力极限状态和正常使用极限状态进行荷载效应组合，分别满足 0SR 及 SC 要求。 （1）承载能力极限状态荷载组合的效应设计值 S 人防工况下: S=1.0x 人防等效静荷载标准值十 1.2x 水土压力标准值 非人防工况下 S=1.3x 水土压力标准值+1.3x 室外地面荷载产生的水平力标准值 （2）正常使用极限状态荷载组合的效应设计值 S 按规范人防工况下不必进行裂缝宽度验算，在非人防工况下则必须进行裂缝宽度验算, 根据规范4，地下室外墙外侧与水、土壤直接接触，裂缝宽度按0.2mm 控制，地下室外墙内侧
7、为室内环境，裂缝宽度按0.3mm 控制。 S=水土压力标准值+地面堆载产生的水平力准永久值 4 荷载简图分析 以图 1-a 模型为例列举室外地面、地下水与顶板不同位置时水平荷载的变化情况，如图 2 所示。 5 常见错误分析 5.1 模型选择不当出现的误差 地下室外墙板左右两侧与钢筋混凝土内隔墙相连或与截面较大的外墙扶壁柱相连，高宽比满足双向板要求时，未接双向板计算，而采用沿纵向 lm 板宽的竖向单向板计算，且配筋时水平向为构造配筋，易造成水平向负筋不足导致外墙开裂渗水。 例如：某单层外墙板，混凝土强度为 C30，左右两侧为钢筋混凝土内隔墙，间距 8m。地面标高为-0.3m，水位标高为-0.8m
8、，顶板面标高为-1.0m，底板面标高为-6.0m，墙厚度 0.35m，采用图 1-b 模型进行计算，根据文献5,计算水平向配筋为 l4150（As=1026mm2）方可满足：若采用图 l-a 模型水平向只按 min=0.21%构造配筋，即14200（As=770mm2） ，不能满足强度计算要求。 5.2 荷载选择不当出现的误差 有些设计者未考虑室外地面、地下水与顶板不同位置时荷载的变化情况，而统一采用地下室外墙高度作为侧压力的计算深度（即图 2 中的H1=H2=H3）来近似计算。当地下室埋置较深而地下水位较高时这样计算将带来较大误差，给结构计算带来不安全隐患，例如：某地下室为单层普通地下室：地
9、面标高为-0.3m，水位标高为-0.8m，顶板面标高为-1.5m，底板面标高为-5.5m。按图 1-a 模型，根据文献5，精确计算的墙底弯矩标准值为 78.5KN.m，近似计算的墙底弯矩标准值为 54.8KN.m，两者的误差为(78.5-54.8)/78.5=30.1%，超出工程允许范围。 6 地下室外墙设计时应注意的事项 （1）地下室外墙混凝土水化过程中产生收缩应力及温度变化引起的温度应力，受到结构底板和基坑边壁等的约束，墙身会产生较大的拉应力，容易产生收缩裂缝，设计时应采取措施进行控制：一般墙长 30m40m设置施工后浇带，施工应加强养护，减少外墙暴露时间，墙身水平筋配筋率可按 0.4%0
10、.5%（双侧总数） ，钢筋间距不大于 150mm，墙身砼强度不宜过高，宜控制在 C25C30，并可掺入一定量的微膨胀剂减少砼自身收缩等。 （2）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）地下室外墙计算时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，底板的抗弯能力不应小于侧壁底部。 （4）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
11、构造均应与实际相符。 （5）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。 7 结语 （1）地下室外墙设计时应根据不同支承条件选择合适的计算简图。 （2）地下室外墙的设计荷载应根据地下水位，地下室埋深等条件确定，减少近似计算带来的误差。 （3）地下室外墙设计应考虑计算模型近似产生的差异以及砼自身收缩应力，温度应力等各种因素，加强构造配筋，控制裂缝产生。 参考文献： 1全国民用建筑工程设计技术措施结构（地基与基础）2009 版 2人民防空地下室设计规范（GB50038-2005） 3建筑结构荷载规范（GB50009-2001）2006 年版 4混凝土结构设计规范（GB50010-2010） 5建筑结构静力计算手册（第二版）
