单层地下室外墙计算模型探讨

石建华

摘要：通过对单层地下室结构模型分析，简化了考虑地下室顶板底板对于地下室外墙约束作用的计算模型，结合工程实践，选取几个算例，比较了不同的地下室顶板底板对外墙的约束作用对于结构设计的影响。

关键词：单层地下室；地下室外墙；计算模型

一、引言

在公共建筑、住宅等工程中，地下室被广泛采用以作为车库等使用。但是在工程实践中，地下室结构尤其是外墙部位，经常出现裂缝、渗漏等危害结构安全和使用的问题[1]，因此必须重视地下室外墙结构的设计问题。单层地下室结构简单而且典型，因此对于单层地下室外墙结构计算模型的探讨很有必要。

二、计算模型

单层地下室为空间连续结构，且荷载均匀连续，可截取一段作为结构分析单元，即结构计算模型1，如图1所示，地下室顶板厚度为bh1，底板厚度为bh2，外墙厚度为Qh，地下室高度为H，地下室长度为L，内部柱跨为Lx。由于结构对称，且两侧侧压力对称，可以简化为计算模型2，如图2所示。

图2计算模型2图3计算模型3

一般情况下，地下室长度相比于地下室高度要长很多，对于工程计算而言，计算模型2并不实用，考虑到地下室内部梁柱对于地下室顶板底板的约束作用，可简化为计算模型3，如图3所示，图中Lx为地下室内部柱跨。

在计算模型3中，地下室顶板与底板对于地下室外墙的约束作用为弹性约束，主要体现在两者与外墙的抗弯刚度比，但据笔者观察，大部分设计师对于地下室外墙的分析采用的下端固支，上端简支的计算模型，如图4所示的计算模型4。

图4计算模型4

三、计算例题对比

根据上文所述，结合工程实践，选取不同地下室结构参数进行分析对比，结构参数如表1所示：

表1结构参数

地下室覆土厚度为1.5m，地下水位为覆土下0.5m，采用水土分算，

不考虑结构本身的竖向荷载作用，计算结果如表2所示。

表2计算结果

从表2中可以看出，考虑顶板、底板与外墙的弹性约束，使得地下室外墙底部外侧弯矩减小，外墙顶部外侧弯矩增大，而外墙中部内侧弯矩影响不大，总的而言体现了内力的削峰作用。从例3、4中可以看出，当外墙所受外力较大，当考虑顶板对于外墙的弹性约束作用时，外墙顶部外侧弯矩不容忽略，构造配筋已不能满足受力需要。

从例1、例2中可以看出，由于实际工程中柱跨差别较小，对于刚度比影响有限，对于地下室外墙内力影响很小，而刚度的差异主要体现在顶板、底板与外墙厚度的差别上。从例5中可以看出计算模型3与计算模型4的计算结果差别很小，可以满足实际的工程需要。因此，当底板厚度不小于外墙厚度的3倍，顶板厚度不大于外墙的1/2时，计算模型3可以简化为计算模型4，即地下外墙的边界条件可以简化为下端固支，上端简支。

四、结论

1）单层地下室结构中，当地下室顶板底板与外墙厚度相差不大时，应考虑二者对于外墙的弹性约束作用，弹性约束作用使得结构内力分布趋于平缓。当地下室外墙所受外力作用较大时，外墙顶部外侧弯矩作用不容忽略。

2）经过算例计算，当底板厚度不小于外墙厚度的3倍，顶板厚度不大于外墙的1/2时，地下外墙的边界条件可以简化为下端固支，上端简支。

3）以上分析，笔者建议在实际工程中，单层地下室结构外墙计算中，考虑到地基土的嵌固作用，地下室外墙底部外侧配筋应按下端固支，上端简支计算；地下室外墙顶部外侧配筋则根据顶板厚度与地下外墙厚度的差异，按弹性约束作用计算其配筋。

参考文献：

[1]李培杰，王胜，胡文献.混凝土地下室外墙裂缝的成因与预防[J].青岛理工大学学报，第28卷第2期，2007.

[2]GB50009－2012建筑结构荷载规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2016．