為了滿足抗?jié)B要求,地下室外墻(以下簡(jiǎn)稱外墻)的厚度一般不應(yīng)小于250mm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)常用C20~C30。
1.荷載:豎向荷載有上部及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重;水平荷載有室外地坪活荷載、側(cè)向土壓力、地下水壓力、人防等效靜荷載。
(1)室外地坪活荷載:一般民用建筑的室外地面(包括可能停放消防車的室外地面),活荷載可取5kN/m2。有特殊較重荷載時(shí),按實(shí)際情況確定。(京院技措2.0.6)
地面活荷載對(duì)外墻產(chǎn)生的壓力為沿墻高度方向的均布荷載Px,
Px=qx.Ka=qx/3,qx為地面活荷載
(2)水壓力:水位高度可按最近3~5年的最高水位確定,不包括上層滯水。(京院技措3.1.8)
(3)土壓力:
a.當(dāng)?shù)叵率也捎么箝_挖方式,無護(hù)坡樁或連續(xù)墻支護(hù)時(shí),地下室外墻承受的土壓力宜取靜止土壓力,土壓力系數(shù)K0,對(duì)一般固結(jié)土可取K0=1-sinφ(φ為土的有效內(nèi)摩擦角),一般情況可取0.5。(京院技措2.0.16)
b.當(dāng)?shù)叵率沂┕げ捎米o(hù)坡樁或連續(xù)墻支護(hù)時(shí),地下室外墻土壓力計(jì)算中可以考慮基坑支護(hù)與地下室外墻的共同作用,或按靜止土壓力乘以折減系數(shù)0.66近似計(jì)算,Ka=0.5x0.66=0.33,相當(dāng)于主動(dòng)土壓力。(京院技措2.0.16)
c.地下水位以下土的容重,可近似取11kn/m2。(京院技措2.0.5)實(shí)際上,風(fēng)荷載和地震區(qū)地面運(yùn)動(dòng)使土壓力超過靜態(tài)土壓力而有所增加,但其對(duì)外墻平面外產(chǎn)生的內(nèi)力較小,可以不予考慮。
2.荷載設(shè)計(jì)值:以前的算法地面活荷載取1.4外,其他包括水壓力均取1.2,F(xiàn)依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,當(dāng)活荷載占總荷載之比值不大于20%時(shí),γG=1.35,γQ=1.40,ΨC=0.7,綜合分析后外墻各項(xiàng)荷載分項(xiàng)系數(shù)均取1.30。
3.計(jì)算簡(jiǎn)圖:
(1)地下室無橫墻或橫墻間距大于層高2倍時(shí),其底部與剛度很大的基礎(chǔ)底板或基礎(chǔ)梁相連,可認(rèn)為是嵌固端;頂部的支座條件應(yīng)視主體結(jié)構(gòu)形式而定。當(dāng)與外墻對(duì)應(yīng)位置的主體結(jié)構(gòu)墻為剪力墻時(shí),首層墻體與地下一層外墻連續(xù),可以對(duì)外墻形成一定的約束。但是,主體結(jié)構(gòu)的外墻往往開有較大的門窗洞口,其對(duì)外墻的約束很有限。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)為框架類結(jié)構(gòu)(包括純框架和框剪)時(shí),外墻僅與首層底板相連,首層底板相對(duì)于外墻而言平面外剛度很小,對(duì)外墻的約束很弱。所以,外墻頂部應(yīng)按鉸接考慮。地下室中間層可按連續(xù)鉸支座考慮。這樣,地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)梁。
(2)地下室內(nèi)橫墻較多且間距不大于層高2倍時(shí),地下室外墻就如同下端嵌固、上端鉸支的連續(xù)雙向板。
(3)地下室無橫墻但外墻上有附壁柱時(shí),除非柱設(shè)計(jì)時(shí)考慮了外墻傳來的水平荷載,否則該柱不應(yīng)作為外墻的支座,仍應(yīng)按(1)考慮。
(4)有的工程基礎(chǔ)底板上有較厚的覆土,這時(shí)最下層外墻的計(jì)算高度應(yīng)視該層地面做法而定。如為混凝土面層較厚的剛性地面,且在基坑肥槽回填之前完成地面做法,則外墻計(jì)算高度可算至地下室地坪。而實(shí)際施工順序往往是出地面后肥槽立即回填,而地下室地面在完成機(jī)電管線布置后才施工,相隔很長(zhǎng)時(shí)間。這種情況下,外墻計(jì)算高度就應(yīng)算至底板上皮。為了減小外墻計(jì)算高度,可在外墻根部與基礎(chǔ)底板交接處覆土厚度范圍內(nèi)設(shè)八字角,并配構(gòu)造鋼筋,作為外墻根部的加腋,加腋坡度按1:2。這時(shí)外墻計(jì)算高度仍可算至地下室地坪。
4.為了便于配筋構(gòu)造和節(jié)省鋼筋,外墻可考慮塑性變形內(nèi)力重分布。塑性計(jì)算不僅可以在有外防水的墻體中采用,也可在混凝土自防水的墻體中采用。塑性變形可能只在截面受拉區(qū)混凝土中出現(xiàn)較細(xì)微的彎曲裂縫,不會(huì)貫通整個(gè)截面厚度,所以外墻仍有足夠的抗?jié)B能力。
5.墻配筋計(jì)算:外墻除承受水平荷載外,還承受上部結(jié)構(gòu)及各層地下室頂板傳來的荷載和外墻自重等豎向荷載。所以,嚴(yán)格來講,外墻應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算配筋。但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,考慮豎向荷載產(chǎn)生的截面應(yīng)力很小,而且為了計(jì)算方便,僅按墻板平面外受彎計(jì)算配筋。當(dāng)豎向荷載很大時(shí),也可分別按受彎和軸心受壓計(jì)算墻體配筋,然后將二者疊加。
6.外墻保護(hù)層厚度:按〈地下工程防水技術(shù)規(guī)范〉50108-2001-4.1.6條,“迎水面鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50mm。”為強(qiáng)制性條文。但實(shí)際操作有困難之處。一方面外墻截面有效厚度損失較大,另一方面外墻一般較厚,且拆模早,養(yǎng)護(hù)困難。施工單位為了避免開裂,在50mm厚保護(hù)層內(nèi)附加Φ8@200構(gòu)造筋,與外墻受力筋間距很小,垂直澆搗混凝土困難。按〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范〉50010-2002,外墻外側(cè)環(huán)境類別為“二b”,內(nèi)側(cè)“二a”,據(jù)此,外側(cè)保護(hù)層厚度25mm,內(nèi)側(cè)20mm。也是強(qiáng)制性條文。按〈混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范〉執(zhí)行。
a)水平筋:外墻按連續(xù)梁計(jì)算時(shí),水平筋為構(gòu)造。但當(dāng)外墻較長(zhǎng)時(shí),考慮到混凝土硬化過程及溫度影響產(chǎn)生收縮裂縫的現(xiàn)象極為普遍,水平筋配筋率宜適當(dāng)加大,宜采用變形鋼筋,直徑宜小間距宜密,最大間距不宜大于200mm。
b)外墻根部節(jié)點(diǎn):一般外墻厚度遠(yuǎn)小于基礎(chǔ)底板,底板計(jì)算時(shí)在外墻端常按鉸支座考慮,外墻計(jì)算時(shí)在底板端常按固端考慮,所以底板上下鋼筋伸至外墻外側(cè)即可,端頭不必設(shè)彎鉤。外墻外側(cè)豎向鋼筋在底板底部彎后直段長(zhǎng)度滿足與底板下筋搭接要求,即可形成對(duì)外墻的嵌固。


地下室頂板鋼筋應(yīng)加強(qiáng),保護(hù)層和混凝土墊層及強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按規(guī)范加注(GB50108-2001第4.1.6條)。否則就會(huì)產(chǎn)生如下類似問題:地下室外墻、底板等迎水面保護(hù)層厚40mm,底板與土接觸處鋼筋保護(hù)層厚35mm,不適合GB50108-2001第4.1.6條;柱保護(hù)層25mm,違反GB50010-2002第9.2.1條;地下室墊層采用C10混凝土,或底板下未做混凝土墊層,違反GB50108-2001第4.1.5條和第4.1.5條;未見地下混凝土構(gòu)件環(huán)境類別劃分與對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土構(gòu)件保護(hù)層厚度,不符合GB50010-2002第9.2.1條等。