地下室外墙设计

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地下室外墙设计

摘要：挡土墙作为有效的挡土结构，广泛应用于建筑、水利和交通等诸多工程领域。挡土墙设计是重要的工程问题。挡土

墙结构材料种类繁多、结构形式多样，其中地下室外墙是建筑领域最常见的挡土墙形式。本文主要从挡土墙的形式选择、墙背填土类型确定、地下室外墙设计建议等方面进行介绍，以期为工程设计提供参考。

关键词：挡土墙，地下室外墙，设计建议

1 挡土墙分类

挡土墙的分类按结构材料可分为砖砌挡土墙、毛石挡土墙、混凝土挡土墙以及钢筋混凝土挡土墙，按结构形式可分为重力

式挡土墙、扶壁式挡土墙、悬臂式挡土墙、锚杆式挡土墙、地下室及地下结构的挡土墙等。地下室及地下结构的挡土墙设计常与建筑结构相结合，由建筑结构内水平的楼板、基础底板作为支承构件。民用建筑中涉及到的挡土墙以地下室的钢筋混凝土挡土墙为主，地下室挡土墙兼具承受部分竖向荷载和墙背水、土压力的作用，是地下室结构的重要构件。

2 挡土墙形式及填土类型选择

挡土墙的形式选择主要取决于挡土墙的受力要求、性能要求、施工条件、美观及经济性因素等。挡土墙形式的选择应考虑

场地内的土层构成情况、地下水埋藏情况及其下地基土的承载力、压缩性能指标等。作用于挡土结构的土压力和水压力取值，砂性土宜按水、土压力分算来计算；黏性土宜按水、土压力合算来计算；也可按地区经验综合确定[1]。挡土墙的形式及尺寸确定时应重点考虑力的平衡条件，尽量使挡土结构的重量和填土部分的重量能平衡水、土压力的倾覆力矩。此外，挡土墙结构尚应满足结构的稳定性要求，实际设计时可依据建筑地形、地势，选取有利于增强挡土结构整体空间刚度的布置形式，如折线形布置等。地下室挡土墙应综合考虑建筑结构及基础布置，利用基础底板、楼层板和建筑内部墙体形成空间结构，提高受力性能。挡土墙设计前应有通过审查的勘察资料、填土资料。当填土由原状土构成时，应在勘探中查明其性质，若采用人工填土，应对填料以及回填方法做出对比选择。挡土墙墙背填土类型主要有以下五种：1）粗砂和砾石，2）含有一些粉土粒的砂土和砾石，3）含有相当数量的粉土粒和黏土粒的砂质土和砾质土，4）黏土和粉土，5）大块黏土。一般来说，挡土墙墙后填土材料应优先选择颗粒状材料，因为黏性土的抗剪强度随含水量变化波动较大，易造成墙体的开裂和塌陷，不应采用[2]。

3 地下室外墙设计建议

地下室外墙不仅承担建筑结构的部分自重，还要兼顾挡土、挡水的功能。地下室外墙设计时，一般采用静止土压力，静止

土压力系数取为0.5。若地下室在施工时设置了永久性护坡桩，由于护坡桩对地下室外墙的土压力有一定的降低作用，在有依据的情况下可适当考虑地下室外墙与永久性护坡桩的协同作用，按静止土压力系数的2/3取用土压力，此时土压力系数可取为0.33[2]，考虑该有利条件可减小地下室外墙的截面及配筋，达到经济性目的，节约工程成本。地下室外墙设计时，除了土压力、水压力等常规荷载以外，消防车轮压也是不可忽略的荷载。消防车的平面位置和覆土厚度会直接影响消防车荷载取值。在消防车荷载取值时，应考虑土层厚度对车轮压的扩散作用，当覆土足够厚时，可按汽车的平均重量等效计算土压力。防震缝两侧的地下室外墙之间应用粗砂填实，以使结构在地震作用下获得足够的侧向约束，地震发生时，地下室墙体通过密实的粗砂来传递水平的地震作用。此外，防震缝两侧的地下室墙体也应考虑墙间填土的局部土压力作用，一般情况下可近似按静止土压力计算，土压力系数取为0.5。

地下室外墙设计时，可采用考虑塑性内力重分布的分析方法，具体为调幅系数法以及净跨设计法。调幅系数法是上部结构

设计常用的方法，可调节支座截面和跨中截面的弯矩分配，减小支座弯矩，避免支座位置配筋过于集中，负弯矩调幅系数可取0.05~0.1。调幅系数法具体可按下列步骤：先按弹性方法计算确定地下室外墙的计算内力，再取用合适的负弯矩调幅系数，依此


确定截面配筋并验算挠度及裂缝宽度。净跨设计法则是将计算跨度取为净跨度，按墙体支座边缘的内力进行设计，不再进行内力调幅，净跨设计法是结合工程实际的一种近似算法，对解决实际问题有一定的积极作用[3]。

地下室外墙设计中，裂缝控制是关键问题之一。地下室外墙极易出现裂缝，是地下室施工中常见的工程质量通病，裂缝的

出现降低了结构的防水性和耐久性，严重影响建筑正常使用功能。一旦地下室外墙出现裂缝，其处理和裂缝修补都是非常困难的，所以在设计及施工过程中应采取有效措施重视裂缝预防，提高建筑工程施工质量。地下室外墙的裂缝一般分为荷载裂缝以及非荷载裂缝。对于荷载原因形成的裂缝，在结构设计时，应严格按照规范的要求，考虑结构的全部外部荷载，合理配置钢筋，选择钢筋时优先选用“细而密”的排布，满足规范对裂缝宽度的限值要求。对于非荷载原因的裂缝，则需要通过材料措施、设计措施、施工措施等综合措施来达到控制裂缝的目的。常用的工程措施有：1）不选用强度过高的混凝土，在满足承载力和防水要求的前提下，选择强度等级相对较低的混凝土，现在工程兼顾防水要求时一般选择C35混凝土；2）优先采用低水化热的水泥，并控制水泥的使用量以及砂石骨料的泥含量等；3）采用补偿收缩的混凝土、掺入膨胀剂等控制裂缝形成。

地下室外墙主要承受上部结构传下来的竖向荷载和墙背土压力、水压力引起的弯矩，基础设计时应考虑地下室外墙传下来

的竖向荷载和墙底弯矩的共同作用。实际设计时可遵循以下原则：当采用条形基础时，条形基础的形心应与竖向荷载和墙底弯矩的合力点重合；当采用筏板基础时，应考虑地下室外墙竖向荷载和墙底弯矩的共同作用。地下室外墙和基础的分离式设计方法会造成挡土墙和基础配筋的不协调，基础设计时漏算挡土墙的墙底弯矩，常造成设计错误。一般情况下，从构造措施的角度考虑，基础的厚度不应小于地下室外墙的厚度。地下室外墙配筋受上部结构剪力墙的配筋方式影响有一常见误区，如对地下室外墙采用与剪力墙相同的配筋方式。上部结构剪力墙主要承担地震作用及风荷载等水平作用，墙长向为其主要受力方向，一般情况下，水平钢筋配在外侧，竖向钢筋配在里侧。地下室外墙主要承受墙外土压力、水压力、消防车荷载等作用，墙厚方向为主要受力方向，通常情况下墙体以顶板、楼层板及基础底板作为侧向支承点，此时，地下室外墙的主要受力钢筋为竖向钢筋，相应的水平钢筋仅为分布钢筋，水平钢筋在里侧，竖向钢筋在外侧。当地下室的层高较高时，可增设扶壁柱作为地下室外墙的横向支承，此时挡土墙的主要受力钢筋即为墙体内的水平钢筋，相应的墙体竖向钢筋仅作为分布钢筋，水平钢筋在外侧，竖向钢筋在里侧。

4 结语

地下室外墙是地下室结构的重要构件，设计时应合理确定荷载取值，包括水、土压力及消防车荷载等。设计时可考虑塑性

内力重分布的分析方法，降低支座设计弯矩，合理配置钢筋。地下室外墙裂缝问题是地下室施工极易出现的工程问题，其处理和裂缝修补都是非常困难的，所以在设计及施工过程中应采取有效措施重视裂缝预防，提高建筑工程施工质量，主要从材料、设计、施工等方面采取措施控制裂缝。此外，应根据地下室外墙的支撑、荷载条件合理确定竖向钢筋和水平向钢筋的内、外侧布置。

5 参考文献

[1]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2011.



[2]朱炳寅.建筑地基基础设计方法及实例分析[M]．北京：中国建筑工业出版社，2018.

[3]中国工程建设标准化协会标准.钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程CECS51-93.北京：中国计划出版



社，1994.

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