地下室挡土墙的设计

第42卷第31期山西建筑Vol.42No.31
2 0 1 6 年 1 1 月SHANXI ARCHITECTURE Nov. 2016 • 51 •文章编号：1009-6825 (2016)31-0051-02
地下室挡土墙的设计
孑L鹏
(山西省建筑设计研究院，山西太原030013)
摘要:理论分析了混凝土地下室外墙的防水措施，并采用结构构造措施对两种材料的连接作了进一步加强处理，指出混凝土结 构的外墙计算要选择合理的计算模型,且需要做详细分析并加强重点受力部位的配筋。

关键词:砌体结构，混凝土结构，地下室外墙，防水措施
中图分类号:TU476.4
随着经济的发展和科学技术的不断进步，人们的生活水平也 有了不断地提高。

由于土地资源的紧张促使目前建筑朝着超高 和大深度方向不断发展。

地下建筑的开发和利用已经给我们带 来生活上的便利和舒适的享受。

地下建筑外挡墙的防水和安全 问题既影响到建筑工程造价又关系到室内的正常合理使用，故地 下外墙的合理设计与防护显得尤为重要。

1高水位地区砌体建筑地下外墙的设计
据不完全统计，华北某市城区有大量的砌体结构房屋地下室 存在不同程度的渗水现象(20世纪80年代~90年代的旧有建筑更严重一些），这造成许多地下室储物间内长期充水而不能有效 利用。

根据该市地形及地质情况研究可知漏水的砲体建筑共同 特点是地下水位相对较高及防水层严重失效。

从结构耐久性角 度讲，高水位地下建筑在防水层失效后在水压作用下容易通过建 筑砖缝的孔隙渗人建筑内部,且在北方随着季节性冻融的变化冻 土层范围内的砌体更容易受到冻融影响，随着时间的推移必将影 响到结构的耐久性。

砌体地外墙同混凝土地外墙不同，由于散体 材料的砂浆粘结及施工的不确定性，目前结构本身并没有特别有 效的抗渗措施，从GB50108—2008条款内容看，大部分条款均为 介绍混凝土部分的防水与防漏措施。

从以上分析可知，从防护的角度讲，这对建筑外防水层提出 更高要求，尤其是其耐久性的要求。

从结构角度讲，对最高水位 超过基础顶面的砲体结构用混凝土地外墙并确定抗渗等级也更 加合理。

以砌体住宅为例，砌体结构侧向刚度大，地震作用下侧向位 移小，地下层结构本身所承受的地震力小，且在仅局部地下外墙 改为较薄厚度的混凝土墙的情况下，结构地下层整体刚度增大较 小，因此局部调整情况下对结构抗震影响甚微，故抗震问题暂且
构施工应运而生。

其优点是有效地减少施工现场湿作业量，降低 劳动力和材料成本，缩短工期，减少噪声和粉尘污染，在保证质量文献标识码:A
不在这里讨论。

因砌体和混凝土材料的弹性模量的差别较大，加 之砌体为散体材料，抵抗不均匀变形的能力比一般混凝土结构差 些，故竖向荷载下地下室交接处的变形协调是突出的问题，尤其 在结构两种材料衔接部位。

这个问题理论上可以通过调整地下 室砌体材料和混凝土强度等级及混凝土墙截面尺寸来解决。

实际工程中，任何结构在结构材料相同的情况下同一楼层不 可能每个竖向构件的轴向应力都相同（如框架结构同层柱各柱的 轴压比），均为各个部位大小不等的应力分布，因此按理论分析工 程总存在竖向构件的竖向变形差，一般结构会通过结构楼层处构 件的面外变形以及地基沉降予以调节，但这个差值会随楼层的增 大而逐渐积累。

另外从基础规范5. 3. 4条可知砲体承重结构的 局部倾斜为〇.2%~0.3% ,这里是对地基变形条件下的结构变形 控制并且未考虑砲体结构的竖向压缩变形。

假如该变形是砲体 房屋内横墙的两端沉降差，则对于一般建筑外墙横向尺寸假设为 15 m(如住宅的单元分户隔墙，且一般无洞口）的砌体房屋来说，该墙两端点间的竖向变形为30 mm~45 mm，这也从侧面说明砲 体结构本身具有一定的竖向不均匀变形的调节能力。

从结构设计的角度讲，该处所说的混凝土墙和砌体墙变形不 协调问题可通过以下结构措施在结构内部予以消除。

具体原因 可说明如下:其一，既然两种材料弹性模量差别大,那就可以通过 改变上下两种材料的截面尺寸来调整，让模量小的材料截面尺寸 尽量大些，而模量大的材料截面尺寸尽量小些，在地下室部分建 筑横墙截面加大(对于住宅楼一般由240 mm变为490 mm)。

两 种材料竖向交界面处通过类似“牛腿”构造来实现竖向传力的顺 畅，在有混凝土楼板的情况下，这种方案对结构整体分析不会产 生大的影响。

其二，由于砌体结构的竖向承重墙普遍较多，结构 纵横向通过砲体咬合连接，这样实现了较大的结构空间刚度（远
的前提下，节能环保,因此说建筑装配式结构将是未来建筑业的 发展趋势。

Discussion on the assembly-style structure
development tendency of architectural industry in future
Sun Haijun
(Shanxi 2nd Construction Group Co., Ltd, Taiyuan030013, China)
Abstract ：The thesis introduces the concept of assembly-style structure,analyzes the meaning of promoting and applying assembly-style structure, explores the relationship between developing assembly-style structure and national macro-policy,and finally puts forward some strategies of promo­ting assembly-style structure by combining with current assembly-style structure utilization ratio and cost.
Key words ：assembly-style structure,engineering quality,construction safety
收稿日期=2016-08-20
作者简介:？L鹏（1983-),男，工程师
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第42卷第31期20 1 6年1 1月
山西建筑
大于框架结构的梁柱连接刚度），故在荷载向下传递的过程中砌体 结构的空间内力重分布效应更大，这有利于不同刚度构件间变形 的协调，刚度大的部分荷载自然会承担多一些。

这种有利作用因 为砌体材料的离散性较大的本性而不易在目前的空间结构软件中 实现，但确实是客观存在的，设计时需要合理把握。

其三，以上分 析的基础上再增加一些结构的构造措施来进一步减少不同刚度材 料的竖向变形差异，这对于结构是至关重要的措施。

可以在混凝 土外墙和砌体连接部位设置高度适当大一些的圈梁并配合设置离 外墙尺寸较近的横墙（即支撑墙）内构造柱以尽量改善该部分砌 体抵抗不均变形的能力。

另外地下砌体部分墙体中部可以多设几 道素混凝土带以达到置换墙体的目的，这样会进一步改善墙体抗变 形能力并且提高墙体总体的竖向变形模量(如图1，图2所示）。

第 四，如果当地条件允许,还可以尽量选用弹性模量大的砌块和砂浆 组合来加大地下部分的砌体的弹性模量，这样可以从根本上解决两 种材料变形差异的问题。

由以上可知，钢筋混凝土外墙配合建筑柔 性防水层基本上可以从理论上解决高水位地区砌体结构的地下室 防水问题。

从上述分析看，该方法在实际操作中亦具有可行性。

2混凝土建筑地下外墙的设计
目前大部分民用建筑的地下室外墙普遍采用简化的计算方法
进行结构设计。

实际工程中，混凝土挡土墙的设计应该向稍微精 细化的方向迈进。

在工程土压确定的情况下，合理确定结构的周边支承是非常 重要的。

一般情况下，挡墙较厚而楼板较薄，挡墙顶部楼板对其面 外的转动约束较弱，通常取铰接设计挡土墙;但是在有人防工况或 者楼板较厚时，楼板与挡墙厚度比较接近时两者面外刚度相差不 悬殊，可以适当考虑楼板对挡墙的约束作用。

这时挡墙和顶部楼 板连接的钢筋构造宜按固接处理。

这样可以降低挡墙中部的面外 弯矩，并且在挡墙越靠近顶部土压会线性减少的情况下，这样简化 更有利于减小挡墙厚度并因受力的合理性而降低结构含钢量。

目前，有人员活动的地下建筑出于对建筑功能的考虑普遍要 求地下室要采光及加强通风,这样就需设置窗井墙。

地下室窗井 墙要配合建筑专业要求尽可能合理确定窗井墙的纵向分段长度, 适当设置横隔可以有效减小墙厚并合理确定配筋。

窗井墙设计时 一般情况下自重可以忽略不计，这样就简化成面外受力的纯弯构
件。

曾经遇到高层住宅两层地下室，约10 m 高的窗井墙沿建筑外 墙通长设置。

原设计按照纯悬臂计算挡墙配筋造成墙厚过大并造 成配筋的极大浪费，并且结构配筋方案并不合理。

对于多层超深地
下室这种方案更不合理。

在这种情况下，将内外墙交接处混凝土 墙延伸至窗井墙以形成有效面外支承，在采用有限元软件合理模 拟边界条件的情况下计算并根据挡墙受力状态分区配置钢筋才是
更加合理的方案。

从图3，图4可知，挡墙内侧的配筋有可能起控 制作用，而悬臂板配筋计算模式下，墙内侧只受压，根本不可能出 现受拉区。

由以上可知挡土墙计算模式的假定不可以过于随意， 这样容易造成安全隐患。

设计中应根据结构的实际受力详细分 析，选择出符合结构受力的模型才是最合理的。

通常情况下，应力 分布图决定了结构配筋可采用分区域配置,一般挡墙截面尺寸不 大，可以采用双层双向配置最小配筋率（若同时为抗震墙时需在 结构抗震计算满足的前提下）局部再补充附加钢筋的方案，对重 点受力部位局部加强处理。

这不仅可以节省钢筋用量且受力合 理，还有利于防止高水位地区的外墙裂缝的开展。

对于高层框架结构或剪力墙结构的混凝土地外墙因其上部荷 载较大，故设计时宜考虑墙体轴向应力的影响。

墙体作为压弯构 件，其轴向应力有利于减小混凝土裂缝的开展。

对于框剪结构或 框架结构因地外墙的应力从框柱与混凝土墙交接部位才开始向下
扩散，这样混凝土地外墙的开间尺寸及墙体净高成为确定墙体轴 向应力的关键因素，因地外墙在竖向有非常大的竖向刚度且整体 性好，故在墙体开间和净高之比接近时可以适当考虑框柱轴向应 力的平均分布，其他情况可暂不考虑此有利因素。

为进一步增加 结构的安全度，分布应力需适度折减，设计时应根据具体情况合理 把握。

3结语
1) 高水位区常规砲体结构地下室外墙可采用较薄尺寸的混凝 土外挡墙解决结构自防水问题。

2)
混凝土建筑地下室外墙的设计应采用精细化设计,对于大
宽度及大深度的地下室挡墙应选取合适的结构方案。

挡墙采用分 区域配筋的方案更加合理且重点部位应适当加强。

3) 对于高层剪力墙、框架剪力墙结构的混凝土外墙，当开间与
净高尺寸接近时可以适当考虑墙体上部的轴向应力影响按压弯构
件设计。

参考文献：
[1 ] GB 50108—2008，
地下工程防水技术规范[S ]
•
[2]
GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S ] •
[3] 朱丙寅，娄宇，杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分
析[M ].第2版.北京：中国建筑工业出版社,2016.
The design of the retaining wall in the basement
Kong Peng
(Shanxi Architectural Design Research Institute f Taiyuan 030013 , China )
Abstract ： For masonry structure with concrete retaining wall in the basement waterproofing measures are analyzed in theory and adopts the struc ­ture measures to further strengthen the connection of two kinds of material do processing , reasonable calculation model of retaining wall of concrete structure in the basement needs to be done a detailed analysis and strengthen the reinforcement of the key mechanical parts is necessary .Key words ： masonry structure , concrete structure , retaining wall in the basement , waterproofing
measures。