对民用建筑地下室外墙设计要点的探讨

刘朝志

（遵义建筑设计院 贵州遵义 563000）

引言

随着土地资源压力的逐渐加大，从而导致我国建筑结构开始向地上和地下两个方向发展，随着我国建筑技术的不断提高，各种地下室建筑和超高层建筑也相继诞生，通过对建筑空间进行合理使用给人们的生活带来了较大的便利，但同时也存在各种问题，比如正常使用和造价等方面的隐患。比如在地下室的外墙设计中，其底端位置和顶端位置分别和地下室的底板与顶板相连接，发挥着承载、隔水、挡土等作用，应该科学设计。

1 确定初始参数

1.1 混凝土强度

在混凝土等级较高的情况下，所使用的水泥数量也逐渐增加，从而会出现收缩裂缝等问题，同时抗裂抗渗还是地下室设计过程中主要的问题，为此应该合理控制混凝土强度，避免混凝土强度过高。在满足相应的计算条件下，应该将混凝土强度等级设置在C40左右。当楼层比较高时，地下室外墙依然能够延用C30-C40左右的等级，但需要在交接位置测验局部受压状况。

1.2 墙体厚度

为了保证地下室的抗渗效果，在建设地下室外墙的过程中，应该保证墙体的厚度大于250mm，并结合计算结果确定墙体厚度，在保证裂缝需求的基础上，最好选择12～18mm左右的钢筋直径，钢筋间距控制在100～150mm之间比较经济，采用较细的钢筋比较粗的钢筋裂缝更小，更经济。当地下室层高较高时，墙厚应满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ2-2010）中对剪力墙尺寸的最小构造要求。

1.3 保护层厚度

钢筋的保护层厚度能够对混凝土的抗渗性和耐久性产生直接的影响，只有保护层厚度充足，才能避免钢筋被腐蚀，提高整体结构的安全性。但对于地下室外墙，由于配筋率一般受裂缝的控制，过厚的保护层厚度使钢筋的的配筋增加，会对工程造价的影响。

1.4 防水层

对地下室外墙的防水设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则，并做到定级精准、方案可靠、施工简便、耐久使用、经济合理。地下建筑防水应对最高地下水位高程，实际水位高程及季节变化；地质情况、地下水类型，区域地形地貌、天然水以及地表水、洪水和给排水系统资料，综合考虑地下防水措施。根据以上环境情况确定地下防水建筑结构、防水等级、设防要求、防水形式、抗渗等级、防水材料的选择和地下排水系统等综合考虑，并符合《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）相关要求。

对地下外墙防水设计，一般剪力墙主体结构应采用防水混凝土，根据地下室的埋置深度不同，H＜10m，抗渗等级为P6；10≤H＜20m，抗渗等级为 P8；20≤H＜30m，抗渗等级为 P10；H≥30m，抗渗等级为 P12。防水混凝土设计结构厚度应≥250mm；裂缝宽度≤0.2mm，并不得贯通，迎水面钢筋保护层厚度≥50mm；防水混凝土的环境温度不得高于80℃，从而提高结构的使用寿命。按防水层与剪力墙主体结构的位置关系，一般防水形式为外防水，把防水层设置在迎水面，对地下防水要求高的可内外组合防水形式。根据防水材料的选择分为：水泥砂浆防水层、卷材防水层、防水涂料和膨胀土防水材料，不同情况选择经济的防水材料，对选择不同材料时，应对有机材料和无机材料的相容性确定材料。应对防水层做好保护层，保护层一般有：砖保护墙、阻燃轻质然保护材料以及水泥砂浆保护层，在做保护层是和防水层应做到隔离层。对阴阳角和施工缝位置应做附加防水层，并做成45°坡角，加强层宽度宜为300～500mm，对坡度和搭接宽度其尺寸和铺设环境温度应根据选材确定。

1.5 钢筋设置

由于地下室剪力墙一般有裂缝进行控制，从抗裂层面来讲，和三级钢相比，二级钢的经济性较好，但是在三级钢大力推广下，上部结构中大多使用三级钢，同时两者之间的经济性差距也之间缩小，为此可以使用三级钢。在地下室外墙的外侧设置钢筋的过程中，可以根据100～150mm左右的间距距离进行设置，至于跨中的钢筋间距则可以根据支座位置的两倍计算方法进行设置。地下室外墙设置内侧钢筋时，应该注意其具体间距应该和外侧的钢筋设置间距的匹配性，从而为后续的拉筋布置打好基础。

1.6 覆土重量

一般覆土取值为18kN/m2，实际情况取值为为20kN/m2。对砖保护层的回填应2：8灰土分层夯实或者素土回填夯实，在外墙地面以上还应做3～5%的散水，其宽度按工程设计。外墙附加防水层高度还应距室外地坪大于500。

2 地下室外墙的计算简图

在民用建筑的地下室外墙中，通常是使用简化计算进行整体结构设计，在设计过程中也和现实方向更加接近。想要明确地下室外墙的设计简图，首先应该掌握其中的各项支撑条件。大部分情况下都将地下室外墙当作是一种竖向的挡板，随后将各层楼板、顶板和地下室底板当作是其外墙的主要支撑。但是在将各个楼板当作是支撑部件时，应该保证连接位置的连续性和直接性连接。在地下室中的楼板为了符合相应的功能要求，而在大开洞、车道以及楼梯等位置存在不直接传力问题时，相关设计人员应该充分结合楼板的缺失状况以结构设置状况确定计算简图，从而防止因为盲目性所导致的安全隐患问题。

在明确其中的支撑条件后，大多数会将和地下室顶板连接位置简化成一种铰接形式，将地下室底板中的连接位置简化成一种固定连接状态，剩余的地下室楼层则充当一种连续支座，随后获得相应的计算简图，在现实施工过程中，其实并不存在绝对的固端约束和铰支座，这种简化的手段在一定程度上也提高了地下室的底板硬度。此外还没有考虑梁和顶板对于地下室底板所起到的约束影响，会让底板附近外墙的弯矩出现偏大的状态，而内侧位置呈现出一种偏小的状态。随着地下室层数的增加，地下室外墙的内部弯矩和实际情况相比，会呈现出一种偏大的状态。为此想要获得准确的负荷结果，可以利用简化方法。结合地下室底板和顶板的真实刚度，将其分别按照实际方向布置，添加到简图中计算。

3 构造要求以及配筋计算

3.1 配筋计算

因为在设计地下室外墙的过程中，水平地震、风荷载、竖向荷载等作用下的内力不会发挥控制作用。地下室外墙在配筋过程中主要是由水平荷载下外墙弯矩所控制，同时也不会结合竖向、水平的组合荷载压弯效果，而是根据墙板的弯曲模型进行配筋计算或是计算墙体的截面尺寸。地下室外墙设计中可以参考具体承载状况来选择悬臂、双向板或是单向板等简化模型，并对水平荷载中的弯矩数值进行准确计算，考虑到配筋构造以及钢筋节省等因素，可以通过塑性内力种分布方式来进行弯矩计算[1]。

3.2 配筋构造要求

在选筋过程中也可以通过选择各种直径的钢筋进行合理组合，从而提高工程的经济性。在利用分离式方法进行配筋过程中，应该充分结合不同钢筋直径所产生的不同影响来计算钢筋的断点。因为地下室顶板和外墙的连接位置承担着较大的压力，因此应该充分考虑到地下室结构的稳定性因素进行设计。大部分情况下，都是将地下室外墙中的外围竖向钢筋延伸到地下室的顶板位置。地下室外墙计算外侧竖向钢筋弯折后的整体长度时，通常是根据其搭接状况，和底板的钢筋进行连接。地下室外墙外部的配筋方式主要包括连续配筋和分离式配筋等两种方法，通过分离式方法进行配筋时，利用弯矩图来确定钢筋的断截点，在钢筋数量较多的情况下，可以分成几种不同的批次进行截断。

4 特殊位置处理

在一些比较特殊的位置，应该适当增设水平筋，比如地下室外墙中的墙柱支座和转角位置等。地下室外墙中竖向载荷比较小的的扶壁柱，地下室外墙内外主筋和转角处等应该进行一定的强化工作。在顺着地下室外墙设计车道时，因为车道板呈现一种倾斜状态，因此标高也和楼面的标高水平不同，地下室外墙的水平支撑力也无法直接传递出去[2]。

车道会打断地下室外墙中的楼板支撑，其中荷载传递也经常发生下面几种状况，地下室外墙作为车道板一部分支撑，而另一部分压力则是放在梁上，地下室外墙中的水平荷载传递主要是被车道梁板所承担，另一部分则是转化到内墙当中，经过车道板将地下室外墙整体荷载传递到内墙中。地下室外墙属于地下室底板中发挥支撑作用的悬挑部件，结合车道板的实际受力状况，将其作为一种受弯部件进行相应的配筋计算。根据上述几种特点，可以对地下室外墙分区段进行计算，结合计算结果，为不同区段选择合适的配筋方法。

5 结语

综上所述，随着我国经济的发展，土地资源也逐渐紧张，而各种地下室建筑也相继增加，但是在使用过程中却存在着使用安全和造价增加等方面的隐患，为此应该对地下室结构进行科学设计。在设计地下室外墙的过程中，首先应该对地下室附近的结构特点和布置规律进行准确的把握，同时明确各个部位的承载状况，随后根据现实条件进行科学设计。