對民用建筑地下室外墻設計要點的探討

劉朝志

（遵義建筑設計院 貴州遵義 563000）

引言

隨著土地資源壓力的逐漸加大，從而導致我國建筑結構開始向地上和地下兩個方向發(fā)展，隨著我國建筑技術的不斷提高，各種地下室建筑和超高層建筑也相繼誕生，通過對建筑空間進行合理使用給人們的生活帶來了較大的便利，但同時也存在各種問題，比如正常使用和造價等方面的隱患。比如在地下室的外墻設計中，其底端位置和頂端位置分別和地下室的底板與頂板相連接，發(fā)揮著承載、隔水、擋土等作用，應該科學設計。

1 確定初始參數(shù)

1.1 混凝土強度

在混凝土等級較高的情況下，所使用的水泥數(shù)量也逐漸增加，從而會出現(xiàn)收縮裂縫等問題，同時抗裂抗?jié)B還是地下室設計過程中主要的問題，為此應該合理控制混凝土強度，避免混凝土強度過高。在滿足相應的計算條件下，應該將混凝土強度等級設置在C40左右。當樓層比較高時，地下室外墻依然能夠延用C30-C40左右的等級，但需要在交接位置測驗局部受壓狀況。

1.2 墻體厚度

為了保證地下室的抗?jié)B效果，在建設地下室外墻的過程中，應該保證墻體的厚度大于250mm，并結合計算結果確定墻體厚度，在保證裂縫需求的基礎上，最好選擇12～18mm左右的鋼筋直徑，鋼筋間距控制在100～150mm之間比較經(jīng)濟，采用較細的鋼筋比較粗的鋼筋裂縫更小，更經(jīng)濟。當?shù)叵率覍痈咻^高時，墻厚應滿足《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ2-2010）中對剪力墻尺寸的最小構造要求。

1.3 保護層厚度

鋼筋的保護層厚度能夠對混凝土的抗?jié)B性和耐久性產(chǎn)生直接的影響，只有保護層厚度充足，才能避免鋼筋被腐蝕，提高整體結構的安全性。但對于地下室外墻，由于配筋率一般受裂縫的控制，過厚的保護層厚度使鋼筋的的配筋增加，會對工程造價的影響。

1.4 防水層

對地下室外墻的防水設計和施工應遵循“防、排、截、堵相結合，剛柔相濟、因地制宜、綜合治理”的原則，并做到定級精準、方案可靠、施工簡便、耐久使用、經(jīng)濟合理。地下建筑防水應對最高地下水位高程，實際水位高程及季節(jié)變化；地質(zhì)情況、地下水類型，區(qū)域地形地貌、天然水以及地表水、洪水和給排水系統(tǒng)資料，綜合考慮地下防水措施。根據(jù)以上環(huán)境情況確定地下防水建筑結構、防水等級、設防要求、防水形式、抗?jié)B等級、防水材料的選擇和地下排水系統(tǒng)等綜合考慮，并符合《地下工程防水技術規(guī)范》（GB50108-2008）相關要求。

對地下外墻防水設計，一般剪力墻主體結構應采用防水混凝土，根據(jù)地下室的埋置深度不同，H＜10m，抗?jié)B等級為P6；10≤H＜20m，抗?jié)B等級為 P8；20≤H＜30m，抗?jié)B等級為 P10；H≥30m，抗?jié)B等級為 P12。防水混凝土設計結構厚度應≥250mm；裂縫寬度≤0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護層厚度≥50mm；防水混凝土的環(huán)境溫度不得高于80℃，從而提高結構的使用壽命。按防水層與剪力墻主體結構的位置關系，一般防水形式為外防水，把防水層設置在迎水面，對地下防水要求高的可內(nèi)外組合防水形式。根據(jù)防水材料的選擇分為：水泥砂漿防水層、卷材防水層、防水涂料和膨脹土防水材料，不同情況選擇經(jīng)濟的防水材料，對選擇不同材料時，應對有機材料和無機材料的相容性確定材料。應對防水層做好保護層，保護層一般有：磚保護墻、阻燃輕質(zhì)然保護材料以及水泥砂漿保護層，在做保護層是和防水層應做到隔離層。對陰陽角和施工縫位置應做附加防水層，并做成45°坡角，加強層寬度宜為300～500mm，對坡度和搭接寬度其尺寸和鋪設環(huán)境溫度應根據(jù)選材確定。

1.5 鋼筋設置

由于地下室剪力墻一般有裂縫進行控制，從抗裂層面來講，和三級鋼相比，二級鋼的經(jīng)濟性較好，但是在三級鋼大力推廣下，上部結構中大多使用三級鋼，同時兩者之間的經(jīng)濟性差距也之間縮小，為此可以使用三級鋼。在地下室外墻的外側設置鋼筋的過程中，可以根據(jù)100～150mm左右的間距距離進行設置，至于跨中的鋼筋間距則可以根據(jù)支座位置的兩倍計算方法進行設置。地下室外墻設置內(nèi)側鋼筋時，應該注意其具體間距應該和外側的鋼筋設置間距的匹配性，從而為后續(xù)的拉筋布置打好基礎。

1.6 覆土重量

一般覆土取值為18kN/m2，實際情況取值為為20kN/m2。對磚保護層的回填應2：8灰土分層夯實或者素土回填夯實，在外墻地面以上還應做3～5%的散水，其寬度按工程設計。外墻附加防水層高度還應距室外地坪大于500。

2 地下室外墻的計算簡圖

在民用建筑的地下室外墻中，通常是使用簡化計算進行整體結構設計，在設計過程中也和現(xiàn)實方向更加接近。想要明確地下室外墻的設計簡圖，首先應該掌握其中的各項支撐條件。大部分情況下都將地下室外墻當作是一種豎向的擋板，隨后將各層樓板、頂板和地下室底板當作是其外墻的主要支撐。但是在將各個樓板當作是支撐部件時，應該保證連接位置的連續(xù)性和直接性連接。在地下室中的樓板為了符合相應的功能要求，而在大開洞、車道以及樓梯等位置存在不直接傳力問題時，相關設計人員應該充分結合樓板的缺失狀況以結構設置狀況確定計算簡圖，從而防止因為盲目性所導致的安全隱患問題。

在明確其中的支撐條件后，大多數(shù)會將和地下室頂板連接位置簡化成一種鉸接形式，將地下室底板中的連接位置簡化成一種固定連接狀態(tài)，剩余的地下室樓層則充當一種連續(xù)支座，隨后獲得相應的計算簡圖，在現(xiàn)實施工過程中，其實并不存在絕對的固端約束和鉸支座，這種簡化的手段在一定程度上也提高了地下室的底板硬度。此外還沒有考慮梁和頂板對于地下室底板所起到的約束影響，會讓底板附近外墻的彎矩出現(xiàn)偏大的狀態(tài)，而內(nèi)側位置呈現(xiàn)出一種偏小的狀態(tài)。隨著地下室層數(shù)的增加，地下室外墻的內(nèi)部彎矩和實際情況相比，會呈現(xiàn)出一種偏大的狀態(tài)。為此想要獲得準確的負荷結果，可以利用簡化方法。結合地下室底板和頂板的真實剛度，將其分別按照實際方向布置，添加到簡圖中計算。

3 構造要求以及配筋計算

3.1 配筋計算

因為在設計地下室外墻的過程中，水平地震、風荷載、豎向荷載等作用下的內(nèi)力不會發(fā)揮控制作用。地下室外墻在配筋過程中主要是由水平荷載下外墻彎矩所控制，同時也不會結合豎向、水平的組合荷載壓彎效果，而是根據(jù)墻板的彎曲模型進行配筋計算或是計算墻體的截面尺寸。地下室外墻設計中可以參考具體承載狀況來選擇懸臂、雙向板或是單向板等簡化模型，并對水平荷載中的彎矩數(shù)值進行準確計算，考慮到配筋構造以及鋼筋節(jié)省等因素，可以通過塑性內(nèi)力種分布方式來進行彎矩計算[1]。

3.2 配筋構造要求

在選筋過程中也可以通過選擇各種直徑的鋼筋進行合理組合，從而提高工程的經(jīng)濟性。在利用分離式方法進行配筋過程中，應該充分結合不同鋼筋直徑所產(chǎn)生的不同影響來計算鋼筋的斷點。因為地下室頂板和外墻的連接位置承擔著較大的壓力，因此應該充分考慮到地下室結構的穩(wěn)定性因素進行設計。大部分情況下，都是將地下室外墻中的外圍豎向鋼筋延伸到地下室的頂板位置。地下室外墻計算外側豎向鋼筋彎折后的整體長度時，通常是根據(jù)其搭接狀況，和底板的鋼筋進行連接。地下室外墻外部的配筋方式主要包括連續(xù)配筋和分離式配筋等兩種方法，通過分離式方法進行配筋時，利用彎矩圖來確定鋼筋的斷截點，在鋼筋數(shù)量較多的情況下，可以分成幾種不同的批次進行截斷。

4 特殊位置處理

在一些比較特殊的位置，應該適當增設水平筋，比如地下室外墻中的墻柱支座和轉角位置等。地下室外墻中豎向載荷比較小的的扶壁柱，地下室外墻內(nèi)外主筋和轉角處等應該進行一定的強化工作。在順著地下室外墻設計車道時，因為車道板呈現(xiàn)一種傾斜狀態(tài)，因此標高也和樓面的標高水平不同，地下室外墻的水平支撐力也無法直接傳遞出去[2]。

車道會打斷地下室外墻中的樓板支撐，其中荷載傳遞也經(jīng)常發(fā)生下面幾種狀況，地下室外墻作為車道板一部分支撐，而另一部分壓力則是放在梁上，地下室外墻中的水平荷載傳遞主要是被車道梁板所承擔，另一部分則是轉化到內(nèi)墻當中，經(jīng)過車道板將地下室外墻整體荷載傳遞到內(nèi)墻中。地下室外墻屬于地下室底板中發(fā)揮支撐作用的懸挑部件，結合車道板的實際受力狀況，將其作為一種受彎部件進行相應的配筋計算。根據(jù)上述幾種特點，可以對地下室外墻分區(qū)段進行計算，結合計算結果，為不同區(qū)段選擇合適的配筋方法。

5 結語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，土地資源也逐漸緊張，而各種地下室建筑也相繼增加，但是在使用過程中卻存在著使用安全和造價增加等方面的隱患，為此應該對地下室結構進行科學設計。在設計地下室外墻的過程中，首先應該對地下室附近的結構特點和布置規(guī)律進行準確的把握，同時明確各個部位的承載狀況，隨后根據(jù)現(xiàn)實條件進行科學設計。