地下室外墙计算

地下室外墙计算在建筑结构设计中，地下室外墙的计算是一个至关重要的环节。

地下室外墙不仅要承受上部结构传来的竖向荷载，还要承受土压力、水压力等水平荷载，以及温度变化、混凝土收缩等因素产生的内力。

因此，准确计算地下室外墙的受力情况，对于保证地下室的安全性和稳定性具有重要意义。

一、地下室外墙的受力分析地下室外墙所受的力主要包括竖向荷载和水平荷载。

竖向荷载主要来自于上部结构的自重以及地下室顶板传来的荷载。

水平荷载则包括土压力、水压力、地面活荷载产生的侧压力等。

土压力是地下室外墙承受的主要水平荷载之一。

土压力的大小和分布与土体的性质、墙体的位移情况以及地下水位等因素有关。

一般来说，土压力可以分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种。

在地下室外墙的计算中，通常根据墙体的位移情况和工程实际情况来确定采用哪种土压力计算方法。

水压力也是地下室外墙不可忽视的荷载。

当地下水位高于地下室底板时，水压力会对地下室外墙产生作用。

水压力的大小取决于地下水位的高低和水的重度。

此外，地面活荷载产生的侧压力也会对地下室外墙产生一定的影响，尤其是在靠近地面的部位。

二、地下室外墙的计算模型在进行地下室外墙的计算时，需要建立合理的计算模型。

常见的计算模型有单向板模型和双向板模型。

单向板模型适用于地下室外墙长度较长、厚度相对较小的情况。

在这种模型中，地下室外墙可以视为承受竖向荷载和水平荷载的单向板，按照单向受弯构件进行计算。

双向板模型则适用于地下室外墙长度和宽度比较接近的情况。

此时，地下室外墙需要同时考虑两个方向的弯矩和剪力，按照双向板进行计算。

在实际工程中，应根据地下室外墙的具体尺寸和边界条件选择合适的计算模型，以确保计算结果的准确性。

三、地下室外墙的计算方法1、荷载计算首先，需要准确计算作用在地下室外墙上的各种荷载。

竖向荷载可以根据上部结构的传力途径和地下室顶板的荷载分布进行计算。

水平荷载中的土压力可以采用朗肯土压力理论或库仑土压力理论进行计算，水压力则根据地下水位和水的重度进行计算。

一. 计算条件地下室层高L ＝ 4.5室内外高差b ＝0.9 地下室外墙厚h ＝300 堆载p ＝20土容重γ18 地下水位为室外地坪下a ＝1.1 混凝土强度标号C30f c =14.3N/mm 2土层内摩擦角φ=10 钢筋抗拉强度设计值360 水容重γ水＝10二. 荷载计算(取每延米板宽，按单向板计算)（一）土压力K 0=1-sin φ＝0.826352 q1=K 0(γa+(γ-10)(L-b-a))＝32.8888kN/m（二）水压力q2=γ水(L-b-a)＝25kN/m（三）堆载q3=K0*p ＝16.52704kN/m 土压力 水压力堆载压力三. 内力计算（一）土压力引起的内力β＝（L－b）/L=0.8底部负弯矩Mb ＝－(q1*(L-b)2*(4-3β+3β2/5))/24=-35.2357kN·m顶板支座处反力Ra=q1*(L-b)3*(1-β/5)/(8*L 2)=7.956459kN跨中最大弯矩Mmax＝Ra(b+2*(L-b)*(2Ra/(q1*(L-b)))0.5/3)=14.16134kN·m（二）水压力引起的内力h1=a+b=-0.2m h2=L-h1=4.7mβ＝h2/L=1.044444底部负弯矩Mb ＝－(q2*h22*(4-3β+3β2/5))/24=-35.0031kN·m 顶板支座处反力Ra=q2*h23*(1-β/5)/(8*L 2)=12.67524kN跨中最大弯矩Mmax ＝Ra*(h1+2*h2*(2Ra/(q2*h2))0.5/3)=15.91242kN·m（三）堆载引起的内力β＝（L－b）/L=0.8底部负弯矩Mb＝－(q3*(L-b)2*(2-β))/8=-38.5543kN·m顶板支座处反力Ra=q3*(L-b)3*(4-β)/(8*L2)=15.23132kN跨中最大弯矩Mmax＝Ra(b+Ra/(q3*2))=20.72678kN·m（一）基本组合（以永久荷载效应控制γG＝1.35）底部负弯矩S＝γG S Gk+γQiψci S Qik＝-132.606kN·m跨中最大弯矩S＝γG S Gk+γQiψci S Qik＝60.91182kN·mAs1=1682.868mm2As2=773.0181mm2As min=600mm2底部负弯矩实配钢筋面积753.9822mm2跨中最大弯矩实配钢筋面积753.9822mm2（一）标准组合底部负弯矩S＝S Gk+S Qik＝-108.793kN·m钢筋直径12mm间距150mmω1s,max=1.594693mm跨中最大弯矩S＝S Gk+S Qik＝50.80054kN·m钢筋直径12mm间距150mmω2s,max=0.438167mm。

为了满足抗渗要求，地下室外墙（以下简称外墙）的厚度一般不应小于250mm，混凝土强度等级常用C20~C30。
1． 荷载：竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重；水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载。
（1） 室外地坪活荷载：一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面），活荷载可取5kN/m2。有特殊较重荷载时，按实际情况确定。（京院技措2.0.6）
a》 水平筋：外墙按连续梁计算时，水平筋为构造。但当外墙较长时，考虑到混凝土硬化过程及温度影响产生收缩裂缝的现象极为普遍，水平筋配筋率宜适当加大，宜采用变形钢筋，直径宜小间距宜密，最大间距不宜大于200mm。
b》 外墙根部节点：一般外墙厚度远小于基础底板，底板计算时在外墙端常按铰支座考虑，外墙计算时在底板端常按固端考虑，所以底板上下钢筋伸至外墙外侧即可，端头不必设弯钩。外墙外侧竖向钢筋在底板底部弯后直段长度满足与底板下筋搭接要求，即可形成对外墙的嵌固。
地面活荷载对外墙产生的压力为沿墙高度方向的均布荷载Px，
Px=qx.Ka= qx/3, qx为地面活荷载
（2）水压力：水位高度可按最近3~5年的最高水位确定，不包括上层滞水。（京院技措3.1.8）
（3）土压力：a. 当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力，土压力系数K0，对一般固结土可取K0=1-sinφ(φ为土的有效内摩擦角)，一般情况可取0.5。（京院技措2.0.16）
6． 外墙保护层厚度：按〈地下工程防水技术规范〉50108-2001-4.1.6条，“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。”为强制性条文。但实际操作有困难之处。一方面外墙截面有效厚度损失较大，另一方面外墙一般较厚，且拆模早，养护困难。施工单位为了避免开裂，在50mm厚保护层内附加Φ8@200构造筋，与外墙受力筋间距很小，垂直浇捣混凝土困难。按〈混凝土结构设计规范〉50010-2002，外墙外侧环境类别为“二b”，内侧“二a”，据此，外侧保护层厚度25mm，内侧20mm。也是强制性条文。按〈混凝土结构设计规范〉执行。

αs=M/(α1*fc*b*h0^2) 0.0719 rs= 0.9626 ζ= 0.0747 <
0.55 Mk'= 68.02
As=M/(rs*fy*h0) = 742 mm^2 实配D 14 @ 150 AS= 1026 mm^2 配筋满足 6 裂缝验算 σsk =Mk/(0.87*As*h0) 304.72 N/mm^2 ρte=As/(0.5*1000*t)= 0.006842 < 0.01 ρte= 0.01 ψ=1.1-0.65ftk/(ρteσsk)= 0.63072 w=αcrψσsk/Es(1.9c+0.08d eq/ρte)= 0.417735 > 裂缝计算不满足!!! 7 另一侧和本侧的最小配筋 As,min0.2=0.2%*1000*t= 600 mm^2 实配D 12 @ 150 AS= 754 mm^2 配筋满足
3900 300 300 500 3100 18
mm mm mm mm mm KN/m^2
14.3 2.2 50 250
N/mm^2 N/mm^2 mm mm
360 N/mm^2 200000 N/mm^2
0.5 10 KN/m^2 1.40 5.0 7 KN/m a= d= l= 3.35 0.05 5 b= c= 1.65 4.95
1.20 7.20 14.88 KN/m RA= 1.00 31.00 KN/m 34.50 KN/m
15.08
13.31 KN*m 24.58 KN*m 51.21 KN*m RA= 7.237 a= d= l= 3.35 0.05 5 b= c= 1.65 4.95
M1k=q1k*0.125*H^2= 9.51 M2k=q22k*H^2/15= 7.30 M3k=RA*l-q*c*b/2= 104.70 ∑M=M1+M2+M3+M4= 64.30 KN*m ∑Mk=M1k+M2k+M3k+M4k= 121.51 KN*m