建筑地下室外墙的设计与分析

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【摘要】：本文结合工程实践对建筑地下室包括普通地下室和人防地下室外墙的设计方法及步骤进行归纳总结。

【关键词】：建筑地下室外墙；结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

引言

随着城市建设的发展，地下空间的开发利用日益受到重视，多数建筑均建有地下室。地下室的结构设计是否合理正确，直接影响工程造价和结构的安全。

本文通过对建筑地下室外墙荷载分析与确定，阐述设计过程中的注意事项。

1.地下室外墙结构设计

在工程实践中, 地下室外墙所承受荷载有：结构自重，地面堆载及活载、侧向土压力、地下水压力等，对人防地下室还存在水平人防等效静载。由于地下室埋在土内，一般可认为地震力和风荷载对地下室结构的影响很小，外墙上竖向荷载对结构安全有利且不起控制作用。因此目前在地下室外墙设计时,往往近似只考虑水平荷载的作用,而不考虑风荷载、地震和竖向荷载的作用，已能够满足工程设计的需要。

1.1地下室外墙上的荷载及其组合

由于建筑物的整体作用，地下室外墙一般不会发生变形和位移,土侧压力可按静止土压力计算。在工程设计中静止土压力系 数k。可取0.5~0.55,如考虑基坑支护桩的作用，静止土压力系数还对根据支护桩的实际情况进行折减。

当为普通地下室时,外墙上荷载为地面活载引起的侧压力与水压力、土侧压力的组合，当为人防地下室计算战时工况时，其荷载为人防等效静载与水压力、土侧压力的组合。

1.2普通地下室外墙计算简图及荷载计算简图

当建筑的地下室外墙有较大尺寸框架柱,或有垂直于外墙的钢筋混凝土墙与之相交,外墙设计按双向板计算比较合理,对建筑外墙框架柱还需考虑外墙水平荷载对柱的作用力,其它的情况应按单向板计算，这样才能符合工程实际情况。

单向板计算简图为：将地下室底板作为嵌固端,地下室各层楼板作为支点,根据地下室层数,取lm宽的外墙按竖向单跨板或多跨连续板计算,外墙计算简图见图1，外墙水平荷载简图见图2。

1.3防空地下室外墙计算简图及荷载计算简图

1.3.1平时荷载作用

平时荷载作用下的外墙计算与普通地下室的外墙计算相同。

1.3.2战时荷载作用

战时荷载作用的外墙计算简图同普通地下室的外墙计算简图 (图1)。但外墙荷载增加了核武器爆炸产生人防等效静荷载作用,见图3。

根据人防规范,土侧压力荷载分项系数和水浮力产生的侧压力荷载分项系数均取1.2。人防等效静荷载分项系数取1.0。分别计算土压力、水压力、人防等效荷载作用产生的弯矩，然后将同一截面的弯矩叠加进行截面配筋设计。

战时荷载计算土压力、水压力、人防等效荷载产生的弯矩需要注意:①材料强度设计值应取动荷载作用下的材料强度设计值;②由于外墙近似按受弯钢筋混凝土构件设计,所以不必按人防规范第4.10.5条规定将混凝土轴心抗压动力强度设计值乘以折减系数0.8。

人防地下室外墙应分别按平时和战时工况的要求，进行二种使用状态组合设计，

外墙结构的最终配筋取平时和战时荷载作用计算结果的较大值。

2.地下室外墙的裂缝宽度验算

混凝土结构的裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝。根据规范规定,结构不仅要满足承载能力极限的要求,同时也要满足正常使用极限的要求,为保证结构正常使用，应对其构件的裂缝宽度进行限制。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) [2] (简称混凝土规范)及《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008) [4] (简称防水规范)规定,地下室外墙的裂缝宽度限值为0.2mm。对于普通地下室，应对其正常使用极限状态下的裂缝宽度进行验算。

防空地下室在人防荷载作用下, 根据人防规范第4.1.6条规定对其结构变形、裂缝可不进行验算。所以对防空地下室只需考虑平时荷载作用下的裂缝宽度验算，计算方法与普通地下室的相同。

3.地下室外墙的构造

3.1地下室外墙的构造规定

地下室外墙构造应同时满足混凝土规范及防水规范的要求，外墙厚度不宜小于250mm; 防水规范规定迎水面纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于50mm，混凝土强度等级不应小于C15;最小配筋率应满足混凝土规范和人防规范的要求。地下室外墙的水平钢筋配置在外侧，竖向钢筋配置在内侧。为了更有效的防止地下室混凝土墙体裂，混凝土强度等级不宜取得太高，在混凝土中可掺入抗裂膨胀剂。

4.结束语

根据设计实践，地下室外墙是地下室结构的重要构件。在设计时,根据外墙不同的条件选取合理的计算简图，区分普通地下室与人防地下室外墙设计方法上的不同，从材料、施工、设计等多方面采取措施控制裂缝。只有这样才能保证地下室外墙结构设计的安全可靠，经济合理。

参考文献

GB50009-2012建筑结构荷载规范[S},北京:中国建筑工业出版社,2012

GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2010

GB50038-2005人民防空地下室设计规范[S].限内部发行.

GB50108-2008地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社,2008