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地下室外墙设计(个人对外墙设计的一些总结)

发布于：2013-10-11 12:49:11 来自：建筑结构/地下室设计 [复制转发]

本帖最后由 tmj1987 于 2013-10-14 15:03 编辑

一.荷载：包括竖向荷载、水平荷载。
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；水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载等。
室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面），活荷载可取5~10kN/m2。有特殊较重荷载时，按实际情况确定。（地面活荷载对外墙产生的压力为沿墙高度方向的均布荷载）
水压力：水位高度可按最近3~5年的最高水位确定，不包括上层滞水。
土压力：a. 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； b. 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； c. 地下水位以下土的容重，可取11kn/m2。
实际上，风荷载和地震区地面运动使土压力超过静态土压力而有所增加，但其对外墙平面外产生的内力较小，可以不予考虑。以前的算法地面活荷载取1.4外，其他包括水压力均取1.2。现依据《建筑结构荷载规范》，当活荷载占总荷载之比值不大于20%时，γG=1.35, γQ=1.40,ΨC=0.7，综合分析后外墙各项荷载分项系数均取1.30。
二.计算简图
地下室无横墙或横墙间距大于层高2倍时，其底部与刚度很大的基础底板或基础梁相连，可认为是嵌固端；顶部的支座条件应视主体结构形式而定。当与外墙对应位置的主体结构墙为剪力墙时，首层墙体与地下一层外墙连续，可以对外墙形成一定的约束。但是，主体结构的外墙往往开有较大的门窗洞口，其对外墙的约束很有限。当主体结构为框架类结构时，外墙仅与首层底板相连，首层底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。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。
地下室内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、上端铰支的连续双向板。
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，否则该柱不应作为外墙的支座。
三.墙身配筋
外墙除承受水平荷载外，还承受上部结构及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重等竖向荷载。所以，严格来讲，外墙应按偏心受压构件计算配筋。但在实际工程设计中，考虑竖向荷载产生的截面应力很小，而且为了计算方便，仅按墙板平面外受弯计算配筋。当竖向荷载很大时，也可分别按受弯和轴心受压计算墙体配筋，然后将二者叠加。
外墙按连续梁计算时，水平筋为构造。但当外墙较长时，考虑到混凝土硬化过程及温度影响产生收缩裂缝的现象极为普遍，水平筋配筋率宜适当加大，宜采用变形钢筋，直径宜小间距宜密，最大间距不宜大于200mm。
一般外墙厚度远小于基础底板，底板计算时在外墙端常按铰支座考虑，外墙计算时在底板端常按固端考虑，所以底板上下钢筋伸至外墙外侧即可，端头不必设弯钩。外墙外侧竖向钢筋在底板底部弯后直段长度满足与底板下筋搭接要求，即可形成对外墙的嵌固。
四.保护层厚度
按《地下工程防水技术规范》“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm”，为强制性条文。但实际操作有困难之处，一方面外墙截面有效厚度损失较大，另一方面外墙一般较厚，且拆模早，养护困难（为了避免开裂，在50mm厚保护层内附加Φ6~8@200构造筋，但是会导致外墙受力筋间距很小，垂直浇捣混凝土困难）；按《混凝土结构设计规范》外墙外侧环境类别为“二b”，内侧“二a”，则外侧保护层厚度25mm，内侧20mm（此也为强条）。实际操作中很多设计单位都以《混规》为准。

附加一些补充：
当建筑物两侧有高差时，如果高差不大且建筑物地基较好，可以利用建筑物外墙作为挡土构件；但是如果高差超过10m、或临空面上方稳定区域存在即有建筑时应单独修建挡土墙。
当结构两侧侧向力不对称时，应将剩余侧向力作为恒载作用于楼层标高处进行结构整体分析，荷载分项系数取1.35.
不宜采用纯框架结构作为当土结构；当各部分抗侧移刚度明显不一致时，楼板厚度不宜小于120厚，并宜双层双向配置钢筋。
当底层地下室层高较高时，采用竖向连续单向板计算可能不经济，可尝试其他设计方案，如有条件时可设置专门的竖肋作为其竖向支撑构件，此时挡土墙可按水平单向板或双向板计算，水平方向受力钢筋可根据内力变化情况沿高度方向分段设置，最底部水平连续单向板带的荷载取荷载传递三角形顶点处的土压力值。（此时竖肋应具备足够的刚度及承载力，其承载力应根据其实际承担的水平力按受弯构件计算）

地下室外墙地下室