地下室外墙结构设计浅析 紫金何洪浦 摘要：本文分析介绍了高层建筑地下室结构设计中外墙 平负筋予以加强，外墙转角处也同此予以适当加强。 设计的一些常见问题，对结构设计中外墙的荷载取值、计算模 式、构造要求等一系列问题进行了讨论和分析 地下室外墙计算时底部为固定支座（即底板作为外墙的 嵌固端），侧壁底部弯矩与相邻的底板弯矩大小一样，底板的 关键词：地下室外墙荷载计算模式配筋构造要求 现代高层建筑由于技术、经济等各方面的因素，为了满足 建筑使用功能上的需要以及充分利用基础埋深的空间，高层 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，车道侧壁为悬臂构件，底板的抗弯能 力不应小于侧壁底部。地下室底板标高变化处也经常发现类 似问题：标高变化处仅设一梁，梁宽甚至小于底板厚度，梁内 仅靠两侧箍筋传递板的支座弯矩难以满足要求。地面层开洞 位置（如楼梯间）外墙顶部无楼板支撑，计算模型和配筋构造均 建筑一般都设有地下室，通常为一、二层，地下室面积约占整 个建筑面积的１Ｏ％左右。随着建筑物高度的不断增加，地下 室的层数也随之增加。地下室结构的设计也比较复杂，各个构 件在设计中所遇到的问题都是复杂多样的，本文针对地下室 结构设计的外墙设计进行分析。 荷载的选取 应与实际相符。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，该荷载 经常遗漏。 １地下室无横墙或横墙间距大于层高２倍时，其底部与 一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 （包括纯框架和框剪）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 地下室外墙的荷载地下室外墙所受的荷载分两种：竖向荷 载（上层建筑传重、地下室外墙的自重及顶板传来的竖向荷 载）：水平荷载（侧向土压力、地下水压力、地面活荷载产生的水 平压力、水平地震作用及人防等效静荷载如无人防不计此项， 且与消防车活荷载及地震作用不同时计取）［２］。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。在实际工程设计中，竖向荷载、风 荷载或地震作用产生的内力一般不起控制作用，可以不予考 虑，墙体配筋主要由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩（图１）确 定，而且通常不考虑与竖向荷载组合的压弯作用，仅按墙板弯 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。 ２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。 ３地下室无横墙但外墙上有附壁柱时，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，仍 应按（１）考虑。 曲计算弯曲的配筋。 二计算模型 为了便于配筋构造和节省钢筋，外墙可考虑塑性变形内 ４有的工程基础底板上有较厚的覆土，这时最下层外墙 的计算高度应视该层地面做法而定。如为混凝土面层较厚的 力重分布。塑性计算不仅可以在有外防水的墙体中采用，也可 在混凝土自防水的墙体中采用。塑性变形可能只在截面受拉 区混凝土中出现较细微的弯曲裂缝，不会贯通整个截面厚度， 刚性地面，且在基坑肥槽回填之前完成地面做法，则外墙计算 高度可算至地下室地坪。而实际施工顺序往往是出地面后肥 所以外墙仍有足够的抗渗能力。 槽立即回填，而地下室地面在完成机电管线布置后才施工，相 地下室外墙配筋计算：有的工程外墙配筋计算中，凡外墙 带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配 筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外 墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协 调的原理，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外 墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋 隔很长时间。这种情况下，外墙计算高度就应算至底板上皮。 为了减４￣ｙｌ－墙计算高度，可在外墙根部与基础底板交接处覆 土厚度范围内设八字角，并配构造钢筋，作为外墙根部的加 腋，加腋坡度按１：２。这时外墙计算高度仍可算至地下室地坪。 ５外墙保护层厚度，《混凝土结构耐久性设计规范》 ＧＢ／Ｔ５０４７６—２００８第３ ５ ４条规定：在荷载作用下配筋混凝 混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大（如 高层建筑外框架柱之间）外墙板块按双向板计算配筋外，其余 的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。竖向荷载（轴力）较小的 土构件的表面裂缝最大宽度计算值不应超过表３ ５ ４中的限 值。对裂缝宽度无特殊外观要求的，当保护层设计厚度超过 ３０ｍｍ时，可将厚度取为３Ｏｍｍ计算裂缝的最大宽度。而依据 外墙扶壁桩，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分 布筋要根据扶壁柱截面尺寸大小，可适当另配外侧附加短水 《地下工程防水技术规范｝５０１０８—２００１—４．１．６条，防水混凝土 结构，迎水面钢筋保护层厚度不应小于５０ｒａｍ。因此，在施工 ８７— 弯矩设计他（无人防荷载） ｆ ：： ｋＮｇ＇：ｎｌ／ＩＩＩ Ｐ＝５ｋＮ／ｍ＊ｍ 图１ 由 、 地下第 １层 层高Ｈ＝４．５０ｍ 墙厚ｈ＝３５０ｍｍ ｆｃ－－Ｃ３０ ｆｙ＝３００Ｎ／ｍｍ ２ Ｈ＝７．５０ｍ ｒ １８．０ｋＮ／ｍ ３ ＝３０．Ｏ度 Ｃ ＝５．０ｋＮ／ｍ ２ 地下第２层 层高Ｈ－．－４．２０ｍ 墙厚ｈ＝４００ｒａｍ ｆｃ＝Ｃ３０ Ｈ＝０．７５阳 ｆｙ＝３００Ｎ／ｍｍ ２ ｒ １８．０ｋＮ／ｍ ３ ｔ 一一 一● — 图２ ——ｃ＝５．０ｋＮ／ｍ￣２８８—— 图３ ５０ｍｍ。防水混凝土结构底板混凝土垫层，强度等级不应小 于Ｃ１５，厚度不小于１００ｍｍ，在软弱土层中不应小于 １ ５０ｍｍ。工程实践表明如果结构厚度或迎水面钢筋保护层 厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的常见原因，因 此规范修订以后对限值作了相应的提高，应引起注意。 外墙水平钢筋，外墙按连续梁（单向板）模型计算 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。但是，在外墙遇到转 角或遇垂直于外墙有砼墙时，该处外墙已经能够形成外 墙的支座，对外墙具有约束作用，该处水平钢筋应能够 抵抗在转角或内墙支座处的支座负弯矩，一般可采取 （图２）的大样进行支座筋的加强处理。 外墙根部节点：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。外墙开洞：如果地下室不参与抗震计算（地下室 层数在操作软件中已定义）。这时，地下室外墙按开洞设 计还是按不开洞设计，差别不大，从理论上也应当没有 多大影响。但此时，须保证地下室侧向刚度是一层的两 倍及以上。否则地下室应参与抗震计算。假如地下室参 与抗震计算。外墙设计开洞与不开洞对上部结构抗震分 析，可能有不同的结果，要视工程具体情况而定，不能一 概而论。 原则上要保证上下刚度中心位置尽量一致，不发生扭 转。 要注意剪力墙地震作用的分配差距不宜过大。混凝 土高层规范规定：剪力墙布置不宜过分集中，每道剪力 墙承受的水平力不宜超过总水平力的４０％。 不应由于地下室剪力墙分布不合理，造成对上部结 构的不利影响。 四工程实例 一地下室，地下两层，负一层层高为４．５ｍ，负二层 层高为４ｌ２ｍ，外地坪标高为一０ ４５ｍ，室外设防水位标 高为一１ ０ｍ，不考虑人防荷载，基础采用筏板基础。外墙 砼采用Ｃ３０、钢筋采用ＨＲＢ３３５级钢筋，则该地下室侧 壁的配筋计算（采用连续梁的计算模型）为（图４）。 图４墙体配筋示意图 ２Ｏ０９ １２ 外墙的保护层的厚度应该去不小于５０ｍｍ，但在对外墙迎水 面的裂缝进行验算时。外墙的保护层厚度可取３０ｍｍ。 三构造要求 参考文献： …郑张玉．地下室侧墙板设计研究武汉理工大学，２００６ 【２】纪福宏、郭惠琴混凝土结构地下室外墙的设计．山西建 筑．２００５ 《地下工程防水技术规范））（ＧＢ５０１０８—２００１）对防水混凝 土结构规定：结构厚度不应小于２５０ｍｍ；裂缝宽度不得大于 ０ ２ｍｍ，并不得贯通；迎水面钢筋保护层厚度不应小于 —【３】赵国选．高层建筑地下室外墙配筋的实用计算方法．建 筑结构，１９９９．７ ８９—
