框架结构砖砌地下室挡土墙计算

18，比况建饥预术

1999年第4期(总第78期)

框架结构砖砌地下室挡土墙计算

刘玮黎虹寒军

(黑龙江省建筑设计研究院150008

【摘要】地下室外墙作为挡土墙承受墙侧土压力，在框架结构中，竖向荷载较小，计算模型为抗

弯构件。而砖砌体抗弯、抗剪承载力均较小，为使砖砌地下室外墙能够承受较大土压力而墙厚不致过

大，本文介绍了‘加圈梁减小计算高度’的方法。

【关键词】砖砌地下室外墙挡土墙抗弯构件抗弯承载力圈梁间距

，问题提出

在一般工程中，采用普通红砖砌筑地下室墙取材

方便，造价较低，是较为常用的结构方案。地下室外墙

作为挡土墙承受墙侧土压力，在框架结构中竖向荷载

较小，验算其承载力时不能象砖混结构地下室墙当作

偏心受压构件，而是作为抗弯构件来计算。墙越高土

压力越大，土压力产生的弯矩和剪力越大。但由于砖

砌体抗弯、抗剪承载力均较低，墙高受到很大限制。以

MU10红砖、M10水泥砂浆砌筑砖墙为例，当墙侧土容

重 20kN/m3，内摩擦角220，地面荷载为5kN/mz时，

490mm墙厚满足抗弯强度时墙高1.925 m; 620mm墙厚

满足抗弯强度时墙高2.278m。可见通常厚度砖墙作

为半地下室外墙尚可满足，地下室较深时则需要增加

墙厚，但层高越高时，增加墙厚对提高抗弯能力收效越

小，要么则需采取可靠构造措施，总之，提高抗弯、抗剪

承载力是砖砌地下室墙的关键问题。

2计算模型和计算方法

在实际工程设计中，通过计算可以发现墙的高度

是决定挡土墙所承受弯矩和剪力大小的主要因素，而

砖墙的承载力则相对墙高是一个定值，所以减小墙的

计算高度是解决该问题的出发点，根据这个原理我们

在设计中采用了‘加圈梁减小计算高度’的方法来解决

如上问题。当挡土墙中部一定高度加设一或几道圈梁

时，其计算模型可见图二。这样，挡土墙就由一个墙段

变成了几个墙段的组合，每个墙段独立承受该墙段侧

面土压力。圈梁的间距就是墙段的高度，在验算砖砌

地下室外墙的时候可以用确定圈梁间距的方法来控制

土压力产生的弯矩和剪力，使之小于该墙的抗弯抗剪

承载力。

为保证圈梁高跨比符合要求，必须在砖墙中每隔

一定距离设构造柱，作为圈梁支点。在本文中所设置

圈梁构造柱均为受弯构件，必须在验算砖墙强度的基

础上再另外对圈梁、构造柱强度进行验算。

3.具体计算过程

在设计中，本方法曾多次应用，现以其中一工程为

例详细介绍本方法的具体计算过程:

3.1设计资料

地下室层高3.6m，外墙厚620mm，砖标号MU10,

水泥砂浆M10，地面荷载5KN/扩，墙侧土容重20kN/

扩，内摩擦角为2200(取lm宽板带计算)

3.2中部不设圈梁时砖墙承载力验算

(1)根据(土力学基础工程》(简称<土力学》)计

算土压力:

q1二 qbtg(450一cp/2 )=5 x 1 x tg(450-220/2) =2.27kN/m

够=yHbtg(450-(p/2)二20 x 1 x 3.6 x tg349

=32.75kN/m

(2)根据(建筑结构静力计算手册》(简称(手

册》)计算墙内力:

Mmax二Ma二q1W/8+q2I-f/15=2.27 x 3.62/8+

32.75 x 3.夕/15二32.OkN.m

(3)根据现行之砌体结构设计规范GBJ3一88}(简

称《砌规》)计算砖墙承载力:

[M] = ya ft

(4)验算承载力:

M> [M]不满足强度要求

剪力验算略。

3.3中部加设一道圈梁时砖墙承载力验算

(1)根据《土力学》计算土压力:

q1二2.27kN/m

q2二yHlbtg(450-cp/2)二20 x 1 x 2.2 x tg340 二20冰/m

93=rH26tg ( 450-q)/2)二20 x 1 x 1.4 x tg340二刘玮等:框架结构砖砌地下室挡土墙计算

12.7kN/m

(2)根据《手册》计算墙内力:

Mbc=q1H12/8+q2H12/9招二2.27 x 2.22/8+20 x

2.22/9招二7.58kN. m

Mab

Ma二(q1+q2) H22/8+13H22/15=(2.27+20) x

1.护/8+1

2.7 x 1.妒/15=7.12kN. m

QC二q1H1/2+q2H2/6二2.27 x 2.2/2+20 x 2.2/6 =9.83kN

Qb上二q1H1/2+q2H2/3=2.27 x 2.2/2+20 x

2.2/3二17.16kN

Qb下二(q1+q2) H2/2+q3H2/10二(2.27+20) x

1.4/2+1

2.7x 1.4/10二17.36kN

Qa二(q1+q2) H2/2+2q3H2/5二(2.27+20) x 1.4/ 2+12.7 x1.4 x2/5=22.7kN

(3)根据《砌规》计算砖墙承载力

[M]=/a $mw=8.65kN. m

[Q]=ya fvbz=0.75 x0.18 x10 x1 x2/3 x0.62

二55.8KN

(4)承载力验算

Mmax二7.58kN.m< [M」满足强度条件。

Qmax二22.7kN< [Q]满足强度条件。

式中:Q一地面荷载(kN/m);

b一计算截面宽度(墙计算板带宽)(m);

，一墙侧土内摩擦角;

y一墙侧土重度(KN/砂);

[M〕一砖墙抗弯承载力(kN.m);

[Q〕一砖墙抗剪承载力(kN) ;

ya一调整系数，采用水泥砂浆时取0.75;

fan一砌体弯曲抗拉强度设计值(N/mtn) ;

w一截面抵抗矩;

h一计算截面高度(墙厚)(m);

fV一砌体抗剪强度设计值(N/mm);

Z一内力臂，Z= 1/S，矩形截面，Z = 2h/3.

3.4圈梁构造柱计算

(1)圈梁计算

圈梁为钢筋混凝土连续梁。梁内侧受拉。

本例墙长18.00m，设四根构造柱，柱距6.00m，则圈梁为等跨度三跨连续梁。该墙上包括墙顶及基础圈梁共三道圈梁，现计算第二道:

梁跨度为构造柱距离:L = 6.00m

梁截面尺寸(宽x高)为:blxhl=240 x 620k mm)

梁上均布线荷(p1)为上下墙段单位长度剪力和: pi二(Qb上+VI)下)/b二(17.10+17.36)/1二

34.46kN/m

圈梁内力:

M1=0.08 x 34.46 x夕二99.24kN.m

M2二0.10 x 34.46 x宁=124.06kN.m

M3=0.025 x 34.46 x夕二31.O1kN.m

V1二0.4 x34.46 x6=82.70kN(第一支座反力)

V2= (0.6十0.5)x34.46x6二227.44kN(第二支座反力)

(配筋略)

(2)构造柱计算

构造柱为竖向钢筋混凝土受弯构件，柱内侧受拉。柱上端支座铰支于楼板，下端支座嵌固于基础。