地下室侧壁设计的几点体会

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中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

摘要：随着建设工程的日益增多，出现了大量地下室的设计。怎样在地下室侧壁设计中做到既安全又经济成为摆在结构设计人员面前的课题。对地下室侧壁裂缝控制的设计和施工措施也是本文要探讨的。本文结合工程实际经验，浅谈地下室侧壁设计的几点体会，可供同行参考。

关键词：地下室侧壁；水平荷载；设计；裂缝

Abstract: with the construction project of growing, there appear a large number of basement design. In the basement wall design how do both safe and economic become structural design personnel in front of the subject. To the basement wall crack control of the design and construction measures is also in this paper, we discuss. Combined with the engineering practice experience, showing the basement wall design some experiences of, available for reference to fellow.

Keywords: the basement wall; Horizontal load; Design; crack

在近几年的建筑工程设计中，大部分的建筑工程都设计了地下室。大量地下室的建设，有效地解决了上部建筑物使用时的配套设施的位置，如用作车库、人防、设备用房等；且满足了结构设计对建筑物基础埋深的需要。本人近年做过多个地下室的结构设计，下面就简单谈谈本人对地下室侧壁设计的几点经验和体会。

1侧壁的主要功能和设计原理

作为地下室的围护构件，地下室的侧壁主要有两个功能：一是支挡地下室以外的水和土体的压力（人防地下室还要承受人防荷载），二是作为竖向构件承担垂直荷载。大多情况下，侧壁总是以大偏心受压构件的形式出现的。作为常用的设计方法，一般按纯受弯构件，支座情况按底板固结，顶板简支进行侧壁设计，不计大偏心受压构件压力的有利影响。侧壁的厚度可根据实际情况确定，一般情况下不会小于250mm。

2侧壁荷载的选取

地下室侧壁受到的水平荷载主要有三种：土压力、水压力和由地面荷载所产生的侧压力。对于人防地下室，还有人防荷载。

水压力的计算主要看地下水的水位取值，其依据就是岩土工程勘察报告中提供的抗浮设计水位。对于人防荷载，其值按人防设计规范。

地面荷载产生的侧压力相当于当量土体产生的侧压力，当量土体的底部土压力等于地面荷载：

He=Q/γQe=He*γ*K=Q*K

上式中He为当量土体高度，Q为地面荷载，Qe为地面荷载产生的侧压力，K为侧压系数。

土压力的计算，关键问题就是侧压系数K的计算方法，不同的计算模型导致K值的差异很大，导致侧壁的配筋结果差异极大。目前常见的土压力计算方法有三种，一是按照静止土压力计算K值，二是按照主动土压力计算，三是基于库伦土压力理论的基础规范公式(GB5007的附录L)。实际上也可以采用《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)的方法。该规范规定，对于作用在开槽施工地下构筑物上的侧向土压力，应该按照主动土压力计算；主动土压力系数Ka应根据土的抗剪强度确定。当缺乏试验资料时，对砂类土或粉土，Ka取0.33；对于粘性土Ka可取0.25~0.33。从实用出发，计算土压力的K值可以取0.35左右。

当地下室侧壁有人防等效荷载组合时，可以按照人防规范的相关规定，采用弹塑性方法验算配筋。一般情况下，人防组合配筋起控制因素。

3 侧壁的裂缝控制宽度的取值

除了按照承载能力极限状态进行侧壁的配筋设计外，还应该验算正常使用极限状态下的裂缝宽度是否满足规范要求。对于深圳地区，由于地下水位较高，地下室结构的侧壁裂缝主要由水压力控制。因此，侧壁裂缝宽度的限值，不宜直接采用混凝土规范(GB50010)中3.4.5条的规定。该条的注5明确指出，对于处于液体压力下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的相关规定。这里的所说的专门标准，本人觉得可以依据的主要有两本规范：一是《地下工程防水技术规范》(GB50108)，二是《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)。该规范1.0.1条的条文解释明确指出，该规范所指的地下室适用于有人员在内工作和生活。因此，对于一般作为地下车库及设备用房的民用建筑地下室，不宜采用该规范。在此，可以 采用《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)的条文内容，该规范5.3.4条规定，对于清水池，最大裂缝宽度为0.25mm。

4 侧壁裂缝的计算方法的选取

侧壁的裂缝计算涉及两个问题，一是水位的取值，二是裂缝宽度的计算方法。裂缝计算属于正常使用极限状态的范畴，因此，作为活荷载的水，理应同荷载规范里的活荷载一样，有一个准永久系数，因此，裂缝计算时应该采用常遇地下水位。 关于裂缝宽度的计算方法，现行混凝土规范7.1.2条的条文解释明确指出，对沿截面上下或周边均匀配置纵向钢筋的构件裂缝宽度计算，由于研究尚不充分，该规范未作明确规定。因此，侧壁裂缝宽度的计算方法不应直接采用该规范的相关公式。目前，侧壁的裂缝宽度计算方法只能按照《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069)的附录A方法。该附录中的裂缝宽度计算公式为：

Wmax=1.8Ψσsq(1.5c+0.11d/ρte)(1+α1)ν/Es

Ψ=1.1-0.65ftk/ρteσsqα2

由上式可知，该规范提供的裂缝宽度计算方法与混凝土规范7.1.2条有较大的区别，一是各系数取值均比混凝土规范小，二是计算钢筋应力时采用准永久组合，而不是混凝土规范的标准组合值。因此，相比于混凝土规范，该规范的裂缝计算宽度会明显减小。另外，由于侧墙实际上均为压弯构件，真正的裂缝宽度还会小于上述按纯弯构件计算所得裂缝宽度。

5 侧壁裂缝的控制措施

目前很多地下室的长度、宽度均远远超出了相关规范的30米伸缩缝间距要求值，侧壁的裂缝越来越常见。除了正常计算外，配筋的构造也很重要。多数情况下，地下室侧壁的水平分布钢筋置于外侧，以抵抗侧壁长向的温度应力；水平分布钢筋的配筋除了满足计算要求外，其构造配筋率宜为每侧0.25%，钢筋间距不宜大于125mm。还可以对侧壁的层高中部水平钢筋予以特别加强，比如该部分的1.0米高度范围内水平钢筋加密设置。

在施工材料上，可以通过选择低水化热的水泥品种、减少水泥用量、掺加相当数量的优质粉煤灰、采用形状及级配合理的砂石材料、减少砂石材料的含泥量、控制合理的水灰比等方法，减少混凝土的水化热，提高混凝土的品质。

在施工方法上，应注意提高钢筋绑扎质量、合理选用模板材料、保证模板拼缝密实、降低入模温度、采用合理的振捣方法等。在混凝土浇筑完成后，有条件时可及早拆模，及早养护。另外选用钢模板更有利于早期裂缝的控制，因为钢模板表面光滑，对混凝土的约束远小于木制模板。

以上是本人在多个地下室设计后的几点经验和体会，不足之处，欢迎大家批评指正。