地下室按其使用功能可分為普通、人防和平戰(zhàn)三類,深圳裝修設(shè)計公司雍庭的設(shè)計師結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)歷,對城市建設(shè)中普通鋼筋混凝土地下室外墻設(shè)計中的一些問題進(jìn)行了討論,提出了設(shè)計建議,可供工程設(shè)計參考。
需要設(shè)置地下室的情況一般有:
①使用上需要利用地下室空間(如要求在地下室設(shè)置地下室車庫或設(shè)備用房及人民防空要求);
②高層建筑的基礎(chǔ)埋置深度需要,以保證抗傾覆和抗滑移的穩(wěn)定性;
③建筑物基礎(chǔ)的持力層較軟弱,需采用地下室作為補(bǔ)償基礎(chǔ)方案,才能滿足地基承載力和地基變形要求。
首先地下室外墻的厚度和混凝土強(qiáng)度等級,應(yīng)根據(jù)荷載情況、防水抗?jié)B和有關(guān)規(guī)范的構(gòu)造要求確定。《高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 6-99)規(guī)定,外墻厚度不應(yīng)小于250mm,混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)小于C20;《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038-2005)規(guī)定鋼筋混凝土承重外墻最小厚度為250mm,混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)小于C25。通常在工程設(shè)計中考慮混凝土強(qiáng)度等級過高,水泥用量過大,容易產(chǎn)生收縮裂縫,故一般采用C20-C30。有防水抗?jié)B要求的防水混凝土的抗?jié)B等級一般不小于0.6MPa。其次,地下室外墻的豎向和水平鋼筋,除按計算確定外每側(cè)均不應(yīng)小于受彎構(gòu)件的最小配筋率,同時考慮混凝土硬化過程及溫度影響可能產(chǎn)生收縮裂縫,水平鋼筋宜適當(dāng)增大,鋼筋直徑宜小間距宜密,最大間距不宜大于200mm。外側(cè)鋼筋與內(nèi)側(cè)鋼筋之間應(yīng)設(shè)拉接鋼筋,其直徑一般為6mm,間距不大于600mm 梅花形布置,當(dāng)為人防外墻時拉接鋼筋間距不大于500mm 梅花形布置。
計算方面首先確定地下室外墻承受的荷載。豎向荷載有上部及地下室結(jié)構(gòu)的樓蓋傳重和自重;水平荷載有地面活載、側(cè)向土壓力、地下水壓力、人防等效靜荷載。由于豎向荷載及風(fēng)荷載或地震作用對地下室外墻平面內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力一般不起控制作用,地下室外墻的配筋主要由垂直于墻面的水平荷載產(chǎn)生的彎矩控制確定,所以僅按墻板彎曲計算墻的配筋。地下室外墻的水平荷載,進(jìn)行組合:
1、地面活荷載+土側(cè)壓力;
2、地面活荷載+地下水位以上土側(cè)壓力+ 地下水位以下土側(cè)壓力+ 水壓力;
3、地面活荷載+ 土側(cè)壓力+ 人防等效靜荷載;
4、地面活荷載+ 地下水位以上土側(cè)壓力+ 地下水位以下土側(cè)
壓力+ 水壓力+ 人防等效靜荷載。
式中h———外墻室外地面以下高度(m);
h1---- 地下水位深度(m);
h2---- 外墻地下水位以下高度(m);
p---- 地面活荷載,取5-10Kn/m3;
γ---- 土的重度,取18kg/m3 ;
γ′---- 水的浮重度,取11kN/m3;
γw---- 水的重度,取10 kN/m3 ;
φ---- 土的休止角,一般取30。
荷載分項(xiàng)系數(shù)除地面活荷載的γq=1.4外,其他均為1.2。對于地下室外墻可根據(jù)墻的四邊支承情況按雙向板或單向板計算水平荷載作用下的彎矩。由于地下室內(nèi)墻間距不等,有的相距較遠(yuǎn),因此在工程設(shè)計中一般把樓板和基礎(chǔ)底板作為外墻板的支點(diǎn)按單向板(單跨、兩跨或多跨)計算,在基礎(chǔ)底板處按固端,頂板處按鉸支座。在與外墻相垂直的內(nèi)墻處,由于外墻的水平分布筋一般也有不小的數(shù)量,不再另加負(fù)彎矩構(gòu)造鋼筋。地下室外墻可按考慮塑性變形內(nèi)力重分布計算彎矩,有利配筋構(gòu)造及節(jié)省鋼筋用量。地下室外墻一般只在受拉區(qū)混凝土可能出現(xiàn)彎曲裂縫,且裂縫較細(xì)微不會貫通整個截面厚度,對防水仍有足夠抗?jié)B能力。同時通過計算裂縫寬度,可局部調(diào)整配筋(加短筋形式),以滿足規(guī)范要求的最大裂縫寬度限值。
混凝土有裂縫是絕對的,無裂縫是相對的。當(dāng)?shù)叵率议L度較長,地下室外墻會因各種原因(荷載、溫度、不均勻沉降等)產(chǎn)生裂縫,從而影響使用,這是必須避免的。減小裂縫或控制裂縫以滿足規(guī)范要求的最大裂縫寬度限值,除計算配筋和構(gòu)造方面應(yīng)滿足外,在施工中采取相應(yīng)措施,不僅可以節(jié)省造價,也可以縮短工期。地下室鋼筋混凝土墻為控制混凝土裂縫,可采取下列措施:
1、混凝土強(qiáng)度等級不宜過高,優(yōu)先采用水化熱低的水泥品種,嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量和級配。施工過程中加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。
2、采用膨脹劑配置的混凝土,利用膨脹劑的補(bǔ)償收縮功能解決混凝土收縮開裂的裂縫。例如,中國建筑材料研究院研制的UEA等系列產(chǎn)品。
3、設(shè)置施工后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶。由于外墻薄,面積大,養(yǎng)護(hù)困難等因素影響,一般采用后澆加強(qiáng)帶(2m 寬)。
4、地下一層外墻,在室外地面以上部分,應(yīng)注意設(shè)置外保溫隔熱層,避免直接暴露。
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