對(duì)民用建筑地下室外墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探討

劉朝志

（遵義建筑設(shè)計(jì)院 貴州遵義 563000）

引言

隨著土地資源壓力的逐漸加大，從而導(dǎo)致我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)開始向地上和地下兩個(gè)方向發(fā)展，隨著我國(guó)建筑技術(shù)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(duì)建筑空間進(jìn)行合理使用給人們的生活帶來了較大的便利，但同時(shí)也存在各種問題，比如正常使用和造價(jià)等方面的隱患。比如在地下室的外墻設(shè)計(jì)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(yīng)該科學(xué)設(shè)計(jì)。

1 確定初始參數(shù)

1.1 混凝土強(qiáng)度

在混凝土等級(jí)較高的情況下，所使用的水泥數(shù)量也逐漸增加，從而會(huì)出現(xiàn)收縮裂縫等問題，同時(shí)抗裂抗?jié)B還是地下室設(shè)計(jì)過程中主要的問題，為此應(yīng)該合理控制混凝土強(qiáng)度，避免混凝土強(qiáng)度過高。在滿足相應(yīng)的計(jì)算條件下，應(yīng)該將混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)置在C40左右。當(dāng)樓層比較高時(shí)，地下室外墻依然能夠延用C30-C40左右的等級(jí)，但需要在交接位置測(cè)驗(yàn)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(shè)地下室外墻的過程中，應(yīng)該保證墻體的厚度大于250mm，并結(jié)合計(jì)算結(jié)果確定墻體厚度，在保證裂縫需求的基礎(chǔ)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(jì)，采用較細(xì)的鋼筋比較粗的鋼筋裂縫更小，更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)?shù)叵率覍痈咻^高時(shí)，墻厚應(yīng)滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ2-2010）中對(duì)剪力墻尺寸的最小構(gòu)造要求。

1.3 保護(hù)層厚度

鋼筋的保護(hù)層厚度能夠?qū)炷恋目節(jié)B性和耐久性產(chǎn)生直接的影響，只有保護(hù)層厚度充足，才能避免鋼筋被腐蝕，提高整體結(jié)構(gòu)的安全性。但對(duì)于地下室外墻，由于配筋率一般受裂縫的控制，過厚的保護(hù)層厚度使鋼筋的的配筋增加，會(huì)對(duì)工程造價(jià)的影響。

1.4 防水層

對(duì)地下室外墻的防水設(shè)計(jì)和施工應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)、因地制宜、綜合治理”的原則，并做到定級(jí)精準(zhǔn)、方案可靠、施工簡(jiǎn)便、耐久使用、經(jīng)濟(jì)合理。地下建筑防水應(yīng)對(duì)最高地下水位高程，實(shí)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(jié)構(gòu)、防水等級(jí)、設(shè)防要求、防水形式、抗?jié)B等級(jí)、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(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）相關(guān)要求。

對(duì)地下外墻防水設(shè)計(jì)，一般剪力墻主體結(jié)構(gòu)應(yīng)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(jí)為P6；10≤H＜20m，抗?jié)B等級(jí)為 P8；20≤H＜30m，抗?jié)B等級(jí)為 P10；H≥30m，抗?jié)B等級(jí)為 P12。防水混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)≥250mm；裂縫寬度≤0.2mm，并不得貫通，迎水面鋼筋保護(hù)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(jié)構(gòu)的使用壽命。按防水層與剪力墻主體結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，一般防水形式為外防水，把防水層設(shè)置在迎水面，對(duì)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(jì)的防水材料，對(duì)選擇不同材料時(shí)，應(yīng)對(duì)有機(jī)材料和無機(jī)材料的相容性確定材料。應(yīng)對(duì)防水層做好保護(hù)層，保護(hù)層一般有：磚保護(hù)墻、阻燃輕質(zhì)然保護(hù)材料以及水泥砂漿保護(hù)層，在做保護(hù)層是和防水層應(yīng)做到隔離層。對(duì)陰陽角和施工縫位置應(yīng)做附加防水層，并做成45°坡角，加強(qiáng)層寬度宜為300～500mm，對(duì)坡度和搭接寬度其尺寸和鋪設(shè)環(huán)境溫度應(yīng)根據(jù)選材確定。

1.5 鋼筋設(shè)置

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

1.6 覆土重量

一般覆土取值為18kN/m2，實(shí)際情況取值為為20kN/m2。對(duì)磚保護(hù)層的回填應(yīng)2：8灰土分層夯實(shí)或者素土回填夯實(shí)，在外墻地面以上還應(yīng)做3～5%的散水，其寬度按工程設(shè)計(jì)。外墻附加防水層高度還應(yīng)距室外地坪大于500。

2 地下室外墻的計(jì)算簡(jiǎn)圖

在民用建筑的地下室外墻中，通常是使用簡(jiǎn)化計(jì)算進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中也和現(xiàn)實(shí)方向更加接近。想要明確地下室外墻的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖，首先應(yīng)該掌握其中的各項(xiàng)支撐條件。大部分情況下都將地下室外墻當(dāng)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(dāng)作是其外墻的主要支撐。但是在將各個(gè)樓板當(dāng)作是支撐部件時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分結(jié)合樓板的缺失狀況以結(jié)構(gòu)設(shè)置狀況確定計(jì)算簡(jiǎn)圖，從而防止因?yàn)槊つ啃运鶎?dǎo)致的安全隱患問題。

在明確其中的支撐條件后，大多數(shù)會(huì)將和地下室頂板連接位置簡(jiǎn)化成一種鉸接形式，將地下室底板中的連接位置簡(jiǎn)化成一種固定連接狀態(tài)，剩余的地下室樓層則充當(dāng)一種連續(xù)支座，隨后獲得相應(yīng)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在現(xiàn)實(shí)施工過程中，其實(shí)并不存在絕對(duì)的固端約束和鉸支座，這種簡(jiǎn)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(duì)于地下室底板所起到的約束影響，會(huì)讓底板附近外墻的彎矩出現(xiàn)偏大的狀態(tài)，而內(nèi)側(cè)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(shí)際情況相比，會(huì)呈現(xiàn)出一種偏大的狀態(tài)。為此想要獲得準(zhǔn)確的負(fù)荷結(jié)果，可以利用簡(jiǎn)化方法。結(jié)合地下室底板和頂板的真實(shí)剛度，將其分別按照實(shí)際方向布置，添加到簡(jiǎn)圖中計(jì)算。

3 構(gòu)造要求以及配筋計(jì)算

3.1 配筋計(jì)算

因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)地下室外墻的過程中，水平地震、風(fēng)荷載、豎向荷載等作用下的內(nèi)力不會(huì)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(shí)也不會(huì)結(jié)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(jìn)行配筋計(jì)算或是計(jì)算墻體的截面尺寸。地下室外墻設(shè)計(jì)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(jiǎn)化模型，并對(duì)水平荷載中的彎矩?cái)?shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，考慮到配筋構(gòu)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(jìn)行彎矩計(jì)算[1]。

3.2 配筋構(gòu)造要求

在選筋過程中也可以通過選擇各種直徑的鋼筋進(jìn)行合理組合，從而提高工程的經(jīng)濟(jì)性。在利用分離式方法進(jìn)行配筋過程中，應(yīng)該充分結(jié)合不同鋼筋直徑所產(chǎn)生的不同影響來計(jì)算鋼筋的斷點(diǎn)。因?yàn)榈叵率翼敯搴屯鈮Φ倪B接位置承擔(dān)著較大的壓力，因此應(yīng)該充分考慮到地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(jì)算外側(cè)豎向鋼筋彎折后的整體長(zhǎng)度時(shí)，通常是根據(jù)其搭接狀況，和底板的鋼筋進(jìn)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(jìn)行配筋時(shí)，利用彎矩圖來確定鋼筋的斷截點(diǎn)，在鋼筋數(shù)量較多的情況下，可以分成幾種不同的批次進(jìn)行截?cái)唷?/p>

4 特殊位置處理

在一些比較特殊的位置，應(yīng)該適當(dāng)增設(shè)水平筋，比如地下室外墻中的墻柱支座和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角處等應(yīng)該進(jìn)行一定的強(qiáng)化工作。在順著地下室外墻設(shè)計(jì)車道時(shí)，因?yàn)檐嚨腊宄尸F(xiàn)一種傾斜狀態(tài)，因此標(biāo)高也和樓面的標(biāo)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(huì)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(dān)，另一部分則是轉(zhuǎn)化到內(nèi)墻當(dāng)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(jié)合車道板的實(shí)際受力狀況，將其作為一種受彎部件進(jìn)行相應(yīng)的配筋計(jì)算。根據(jù)上述幾種特點(diǎn)，可以對(duì)地下室外墻分區(qū)段進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合計(jì)算結(jié)果，為不同區(qū)段選擇合適的配筋方法。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(jià)增加等方面的隱患，為此應(yīng)該對(duì)地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)地下室外墻的過程中，首先應(yīng)該對(duì)地下室附近的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和布置規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，同時(shí)明確各個(gè)部位的承載狀況，隨后根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。