地下室擋土墻結構設計分析論文

　　摘要:地下室擋土墻按常規設計時存在著一些安全隱患，綜合考慮不同部位擋土墻的具體受力情況，對擋土墻結構設計進行分析整理與總結，并同時提出了相應的設計建議。

　　關鍵詞:地下室;擋土墻;設計;建議

　　目前地下室設計最常用的解決土壓力作用的方法即是結構自擋土，地下室擋土墻是直接接觸土壓力的構件，當按常規設計時，沒有具體問題具體分析，因此，擋土墻設計存在著一些安全隱患。本文將從擋土墻結構設計中計算簡圖的選取、荷載取值、一般部位及特殊部位進行分析整理，總結了地下室擋土墻結構設計時的設計方法及要點。

　　1地下室擋土墻的計算簡圖的確定常

　　規設計時，將地下室各層樓板、基礎底板等作為地下室擋土墻的支承，計算簡圖通常按下述方式處理:頂板處簡化為鉸接，基礎底板處簡化為固端，其他地下室樓層作為連續支座，將擋土墻按1m寬板帶簡化為多跨連續梁進行內力計算和配筋，這也是設計人員通常所采用的擋土墻的計算簡圖。但是還應該考慮基礎底板及頂板約束作用的實際大小，否則可能會給相關部分的受力構件帶來安全隱患。且地下室樓板因為使用功能的需要，在車道、樓梯、開洞等處樓板的傳力途徑并不直接，甚至無法作為支承。故在確定地下室外墻的計算簡圖時，必須熟悉地下室各層的布置和樓板的缺失情況等，考慮由外墻傳來的土壓力的傳力途徑，并保證傳力途徑簡單直接。

　　2土壓力的取值

　　2.1靜止土壓力

　　當擋土墻的剛度很大，在土壓力作用下墻處于靜止狀態即位移為零時，墻后土體處于彈性平衡狀態，因此，地下室擋土墻的土壓力按靜止土壓力計算。土壓力計算公式為:p=γhKo，靜止土壓力系數Ko與土性、土的密實程度等因素有關，在一般情況下，砂土Ko=0.35～0.5，黏性土Ko=0.5～0.7，計算時可近似取為0.5。地下水位以上取土的飽和容重，地下水位以下取土的浮容重并采用水土分算法進行計算。靜止土壓力按下述公式計算:p=K0(q+"z)(z≤hw)p=K0［q+"hw+"’(z－hw)］(z＞hw)式中q—作用于地表的室外荷載，kN/m2;"─土的重度，kN/m3;z─計算土壓力點的深度，m;K0─靜止土壓力系數;"’─土的浮重度，kN/m3;hw─地下水的埋藏深度，m。

　　2.2室外堆載和消防車荷載對土壓力取值

　　計算地下室擋土墻時，要考慮室外堆載和消防車荷載的影響，但兩者不同時考慮。室外堆載荷載一般取10kN/m2;根據《全國民用建筑工程設計技術措施》［2］，明確給出停放消防車的室外地面活荷載取5kN/m2。綜合考慮室外活荷載取值按10kN/m2滿足各工況要求。

　　3一般部位地下室擋土墻受力分析與設計

　　3.1地下室擋土墻底部嵌固條件

　　當基礎底板對側墻有較好的約束時才可以滿足簡化計算模型中固端的條件。當僅采用柱下獨立基礎且沒有抗水板，或者抗水板置于較軟的土層上時，抗水板無法對側墻形成有效的約束作用，此時依然采用基礎底板處簡化為固端的簡化計算模型會導致外墻靠底板處的外側彎矩偏大，而內側彎矩偏小，偏不安全。因此，在進行地下室擋土墻設計時，應對這種情況的地下室側墻跨中彎矩采取乘以放大系數的方式或者按照底部采用不動鉸支座進行包絡設計。

　　3.2水浮力的附加彎矩作用

　　當地下室抗浮水位很高時，由于地下水對于底板的作用，會導致底板與外側墻相交處產生一個與側墻根部彎矩方向相反的轉動，此時底板對于側墻的約束作用超過計算模型中固端的假定，實際的.負彎矩可能會大于按照計算模型中固端計算的負彎矩，此時應將地下室底板與側墻彎矩共同計算設計。

　　3.3次梁對地下室擋土墻的約束作用

　　由于次梁對地下室擋土墻的約束作用，在有次梁的地方側墻會產生一個較大的負彎矩，這種情況與側墻上部不動鉸支座的計算假定有較大的出入，而計算彎矩值較大，因此，在有次梁的地方應采取特殊的構造措施。建議將次梁的上部鋼筋錨入側墻后往下延伸一段后進行錨固。

　　4特殊部位地下室擋土墻受力分析與設計

　　4.1地下室擋土墻轉角處

　　由于地下室擋土墻轉角處形成了連續支座，按單向板計算時水平向在該處應考慮墻體的嵌固作用，應按轉角處簡化為固端的雙向板計算支座彎矩值(水平向的計算跨度可取墻體高度的2倍)，并按該彎矩配筋。選筋時可考慮分離式配筋，不必與墻體分布筋協調，支座鋼筋與水平分布鋼筋采用搭接連接。

　　4.2臨邊坡道處地下室擋土墻計算

　　沿地下室外墻布置車道時，由于車道打斷了地下室外墻的樓板支承，當考慮車道板作為外墻的支承時，應注意車道板是否能有效傳遞水土壓力。因車道板與樓板不在一個標高，須通過柱或墻來間接傳遞，建議在車道板的另一側增設鋼筋混凝土墻體，以平衡車道板傳來的水土壓力。車道處由于車道板傾斜，地下室外墻的受力情況相對較復雜。1)車道范圍地下室擋土墻各處的計算跨度均不同。2)由于車道板傾斜，與樓面標高不一致，導致支承地下外墻的水平力不能直接傳遞，其傳力方式有:①車道板一端支承于地下室外墻，一端支承于梁上時，地下室外墻傳遞的水平力先傳給車道板，車道梁板整體作為一個水平放置的受彎構件承受地下室外墻傳來的荷載，受彎構件的跨度為車道板的斜長或有效支承間的距離;②車道板一端支承于地下室外墻，另一端支承于鋼筋混凝土內墻上時，地下室外墻傳遞的水平力先傳給車道板，車道板再將集中力傳遞至內墻上，即內墻需考慮承受外墻傳來的水平荷載，而不僅僅是按構造配筋;③當不符合①、②兩種傳力方式時，則地下室外墻應作為支承于地下室底板的懸挑構件計算。針對車道處地下室外墻的受力特點，計算時對地下室外墻可采取分區段計算的方法，根據計算結果對其分區段采用不同的配筋方式或構造。然后根據車道板的支承情況，將車道梁板整體作為受彎構件進行計算，或將車道板傳遞的集中荷載傳給地下室內墻進行計算。沿地下室外墻布置車道時，車道處外墻的高度是變數，跨度變化大，應適當分段計算并配筋，配筋方式應特別注意這一特點，對應力集中處應加強配筋構造，以優化設計。

　　4.3地下室外墻處樓板開洞

　　由于地下室外墻在樓層板處的支承樓板缺失，外墻的支承條件發生了改變，對該部分墻體的計算和配筋構造需專門分析，并采取符合實際受力特點的計算簡圖進行計算。對該類墻體可采用雙向板的計算簡圖進行計算，上端簡化為自由端，下端為固定端，左右為固定端并考慮彎矩折減，適當增大擋土墻內側分布鋼筋。

　　5結論與建議

　　綜上所述，地下室擋土墻的設計，要達到安全、經濟、合理，應該從頭至尾做到正確的概念設計，準確的計算模式、構造和合理的配筋，才能夠保證設計結果既安全又經濟，也是減少或者避免施工過程中安全事故發生的重要舉措。

　　參考文獻:

　　［1］GB50010－2010混凝土結構設計規范［S］．

　　［2］住房和城鄉建設部工程質量安全監管司．全國民用建筑工程設計技術措施(2009)－結構(地基與基礎)［M］．北京:中國計劃出版社，2009．

　　［3］張克恭，劉松玉．土力學［M］．3版．北京:中國建筑工業出版社，2010．

　　［4］GB50009－2012建筑結構荷載規范［S］．

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