地下室外墻優(yōu)化設(shè)計分析

韓世沖

摘 要：外墻是地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵部分，對地下室的建設(shè)質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，施工單位需要保證設(shè)計的合理性與可行性才能確保地下室結(jié)構(gòu)安全。本文基于地下室外墻優(yōu)化設(shè)計的重要作用，分析了設(shè)計的基本原則與外墻上的荷載組成，并探討了外墻設(shè)計中存在的問題及其相應(yīng)的解決措施，希望能以此提升設(shè)計質(zhì)量與效率，并降低施工成本，提高施工單位的經(jīng)濟(jì)競爭力與社會競爭力。

關(guān)鍵詞：地下室；外墻結(jié)構(gòu)；外墻設(shè)計；優(yōu)化措施

中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，土地資源緊缺問題逐漸顯現(xiàn)，地下室因其節(jié)約空間、成本較低的優(yōu)勢已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑設(shè)計的重要內(nèi)容。地下室可以作為車庫、儲物間等使用，而外墻設(shè)計質(zhì)量與地下室的安全性息息相關(guān)，施工單位應(yīng)提高重視。外墻的底端連接基礎(chǔ)底板、頂端連接地下室頂板，同時具有圍護(hù)、隔土、隔水防腐蝕的功能，如果設(shè)計不合理將會直接威脅地下室的使用安全，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合經(jīng)驗與專業(yè)知識，充分考慮各種影響因素，不斷優(yōu)化設(shè)計效果，為地下室的外墻建造安全保駕護(hù)航。

1 地下室外墻設(shè)計概述

1.1 地下室外墻設(shè)計的基本原則

為了確保地下室外墻的設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計人員應(yīng)在實(shí)際工作中遵循一定的原則，以免影響外墻的各項性能。首先是環(huán)境類別，地下室外墻屬于干濕交替環(huán)境，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定可劃分為二a、二b、三a、三b等環(huán)境類別。其次是混凝土材料的耐久性要求，建設(shè)地下室外墻的混凝土需要具備一定的防腐蝕性能，使用年限要在50年以上。再次是防水混凝土的抗?jié)B等級，地下室外墻由于處于地下，其防水要求要高于地面建筑的外墻，具體要求應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定與實(shí)際情況確定。然后是混凝土的抗凍級別，進(jìn)行地下室外墻設(shè)計時應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文與地域氣候等條件。最后是裂縫控制等級，外墻建造在時使用了大量的混凝土，極易出現(xiàn)裂縫問題，為了確保外墻的牢固性，設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格控制最大裂縫寬度限值，以免影響地下室的使用安全與壽命。

1.2 地下室外墻上的荷載分析

地下室墻體所承受荷載來自諸多方面，主要包括上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向荷載、土壓力、水壓力、核爆動荷載、溫度應(yīng)力等。其中上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向荷載是整體荷載的關(guān)鍵部分，因此進(jìn)行墻身計算時應(yīng)明確豎向荷載影響。水壓力一般與地下水位有關(guān)，在南方多雨地區(qū)表現(xiàn)得更加明顯，進(jìn)行水壓力計算時應(yīng)進(jìn)行全面的實(shí)地勘察。核爆動荷載是指核武器爆炸形成的地面空氣沖擊波壓力，該種荷載具有荷載量值大、作用時間短、逐漸衰減等特點(diǎn)，在外墻建設(shè)中只是偶然存在。地下室外墻是混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土材料會因溫度不同而導(dǎo)致應(yīng)力變化，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫問題，降低了地下室的安全性能，設(shè)計人員應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注溫度應(yīng)力的影響，必要時通過安裝后澆帶、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、構(gòu)造配筋等降低溫度應(yīng)力的威脅。

2 地下室外墻設(shè)計中存在的問題

我國的地下室外墻設(shè)計研究起步較晚，與發(fā)達(dá)國家相比仍存在許多不足之處，施工單位應(yīng)明確問題所在，并加大投資力度，制定出有效的解決對策。地下室外墻設(shè)計中存在的問題之一是設(shè)計模型選擇不當(dāng)，地下室外墻板左右兩側(cè)需要通過鋼筋混凝土的內(nèi)隔墻相連，有些則通過合適截面的外墻扶壁柱相連，只有高寬比滿足雙向板要求才能確保外墻的承重性能。然而有很多施工設(shè)計單位選擇的計算模型不合理，忽視了雙向板計算的重要性與必要性，為了方便選擇豎向單向板進(jìn)行計算，容易造成配筋構(gòu)造不合理、水平向負(fù)筋不足等問題，同時設(shè)計模型選擇不當(dāng)也使?jié)B水漏水問題更加嚴(yán)重。問題之二是荷載選擇不合理，設(shè)計人員缺乏實(shí)際經(jīng)驗，一味按照理論知識計算荷載，導(dǎo)致荷載與實(shí)際應(yīng)用不符，給地下室建設(shè)埋下了巨大的安全隱患。

3 優(yōu)化地下室外墻設(shè)計的有效措施

3.1 準(zhǔn)確計算地下室外墻截面尺寸

地下室外墻截面尺寸需要依照外墻的受荷彎矩和其產(chǎn)生的裂縫寬度進(jìn)行設(shè)計。大量研究表明，地下室外墻的彎矩分布不均勻，其規(guī)律是多層地下室的下層彎矩較大，而上層彎矩則逐漸減小，此特點(diǎn)容易導(dǎo)致外墻根部出現(xiàn)裂縫。根據(jù)這一特點(diǎn)，設(shè)計人員考慮外墻截面尺寸設(shè)計時應(yīng)在地下室外墻根部進(jìn)行局部加厚，而多層地下室上部外墻厚度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減小。準(zhǔn)確的截面尺寸設(shè)計需要依靠科學(xué)的計算模型，設(shè)計人員選擇計算模型時需關(guān)注地下室的層數(shù)，原因是板構(gòu)件的支承應(yīng)與地下室層數(shù)、外墻相連壁柱、內(nèi)隔墻與底板的支承情況相適應(yīng)。舉例來說，在單層地下室結(jié)構(gòu)中，外墻壁板由于受力方向、跨度比值的差異，需要選擇雙向板受力模型和單向板受力模型共同計算，如此才能保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，有利于提高地下室外墻的設(shè)計質(zhì)量與水平。

3.2 關(guān)注施工中的裂縫問題

裂縫問題是影響地下室外墻質(zhì)量的關(guān)鍵因素，設(shè)計人員需要全面考慮導(dǎo)致裂縫的各方因素。地下室外墻構(gòu)造中的混凝土?xí)蛩F(xiàn)象而產(chǎn)生收縮應(yīng)力，也會因溫度變化產(chǎn)生溫度應(yīng)力，收縮應(yīng)力與溫度應(yīng)力會使外墻結(jié)構(gòu)受到強(qiáng)大的拉應(yīng)力作用而出現(xiàn)裂縫。為了降低裂縫問題的影響，設(shè)計人員可以設(shè)置施工后澆帶，同時注意施工完成后的混凝土養(yǎng)護(hù)工作，避免外墻長時間暴露在外。墻身水平筋配筋率應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定設(shè)計，一般高于0.5%，同時要保證鋼筋間距小于150。針對地下室外墻出現(xiàn)的非荷載裂縫，可通過控制材料質(zhì)量加以解決，工作人員需要確定合理的混凝土材料配比，并保證混凝土強(qiáng)度適中，從而有效控制混凝土的干縮變形和增長率，減少甚至是杜絕裂縫出現(xiàn)。為了減小溫度應(yīng)力，設(shè)計人員可選擇低水化熱水泥，嚴(yán)控砂石骨料的含泥量和級配，必要時還可以根據(jù)要求在混凝土中加入粉煤灰、膨脹劑來提高粘塑性與膨脹特性。在施工過程中，工作人員應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙進(jìn)行施工，確保施工順序與混凝土入模溫度合理，在混凝土澆筑完成后選擇必要的保溫保濕養(yǎng)護(hù)手段，在地下室外墻設(shè)計的全過程控制裂縫。

3.3 加強(qiáng)外墻的防水設(shè)計

針對地下室外墻易出現(xiàn)滲水漏水的問題，可通過以下4種措施加以解決。其一是采取“堵”的方法，該種做法能夠有效防止地下水深入地下室，防水效果好，但無法百分百保證漏水問題不出現(xiàn)，一旦發(fā)生漏水問題，將會給維修工作帶來較大困難。其二采用“疏”的方法，在地下室中設(shè)計排水溝，當(dāng)出現(xiàn)滲水漏水問題時，排水溝可以將水順利排出。其三是將兩種方式相結(jié)合，將“堵”與“疏”合并運(yùn)用，為防水設(shè)計提供雙重保險。其四是采取雙墻做法，雙墻結(jié)構(gòu)就是在外墻內(nèi)側(cè)隔開排水溝寬距離砌筑防潮保護(hù)砌塊墻體，并在砌塊墻體上預(yù)留排水溝出水口，該種方法能有效避免地下室的潮濕問題，在我國地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著廣泛應(yīng)用。

3.4 地下室外墻設(shè)計中的其他注意事項

除了上述內(nèi)容，優(yōu)化地下室外墻設(shè)計時還應(yīng)注意如下方面。

（1）為了保證地下室的通風(fēng)性，需要在外墻上設(shè)置通風(fēng)井，設(shè)計人員應(yīng)注意開洞位置，盡量避開承重部分，保證計算模型和配筋構(gòu)造符合實(shí)際要求。

（2）當(dāng)車道緊靠地下室外墻時，應(yīng)將車道底板設(shè)置在外墻中部。另外，還需關(guān)注外墻承受車道底板傳來的水平集中力作用。

結(jié)語

近年來，地下室外墻設(shè)計已經(jīng)成為房屋建造的重要內(nèi)容，施工單位要想在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位就需確保外墻設(shè)計安全合理，同時注意設(shè)計建造的經(jīng)濟(jì)性，爭取讓施工單位用最小的成本創(chuàng)造最大的效益。針對外墻設(shè)計中存在的問題，可通過準(zhǔn)確計算地下室外墻截面尺寸、關(guān)注施工中的裂縫問題、加強(qiáng)外墻的防水設(shè)計等措施加以解決，提高地下室外墻的安全性與堅固性，進(jìn)而促進(jìn)施工單位向著更好的方向發(fā)展。

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