防空地下室外墙结构优化设计探讨

防空地下室外墙结构优化设计探讨

林来飞

杭州军拓建筑设计有限公司

摘要：防空地下室的外墙结构设计在防空地下室结构设计中是非常关键的，加强对其的结构设计，尤为重要。如果在外墙结构设计过程中没有进行科学合理的优化设计，就会造成外墙结构设计存在着严重的质量问题，所以加强对防空地下室外墙的结构设计优化是非常关键和重要的。文章就对此加以简要的分析和论述。

关键词：防空地下室；外墙；结构设计；优化

一、防空地下室外墙结构设计的要求

对防空地下室的外墙进行结构设计，需要对荷载、水土压力加以验算，需要遵循如下几点要求：

1、外墙结构的荷载要求。防空地下室的外墙主要承受的荷载分为是水平荷载及竖向荷载。而竖向荷载则主要包括的上部以及地下室结构的楼盖传重以及自身的重量，水平荷载则主要包括的是地面上的荷载、侧向的土压力以及人防等各种效静的荷载。在实际的防空地下室工程的设计过程中，产生的竖向荷载以及风荷载或者是受到地震的作用力所产生的内力通常不会起到相应的控制作用，而地下室工程的墙体配筋则主要是由垂直墙面的水平荷载产生的弯矩加以确定的，并且一般不考虑其和竖向荷载组合产生的压弯作用，仅仅是按照墙板的弯曲计算弯曲的配筋。

2、地下室外墙的配筋要求。在进行防空地下室工程的实际设计过程时，尤其是在进行外墙的配筋计算过程中，针对部分带有扶壁柱的地下室工程外墙，并不是结合扶壁柱的尺寸的实际大小加以计算的，并且其都是按照双向板来加以配筋计算的；而针对地下室工程扶壁柱其主要是按照地下室的结构从整体电算加以分析研究的结果，然后再对其进行配筋计算，并不是依据外墙的双向板传递出的荷载验算扶壁柱的配筋。结合地下室工程外墙和扶壁柱的变形协调的种种原理，此种设计当时主要是把使得外墙竖向受力筋配筋不足的情况、存在的扶壁柱配筋相对比较偏少的状况,针对地下室工程外墙的水平分布筋还具有富余量。所以，在防空地下室工程的外墙配筋进行计算时，针对外墙垂直方向的有钢筋混凝土的内隔墙相连的外墙板块或者是外墙扶壁柱的截面尺寸相对比较大的外墙板块，其内外侧主筋也应予以适当加强。外墙的水平分布筋应根据扶壁柱截面尺寸的大小，适当地配以外侧附加短水平负筋加强，外墙转角处也应适当加强。

二、防空地下室的外墙结构设计的主要步骤

1、对地下室工程墙的厚度加以确定，对工程混凝土的强度等级和其防水要求加以确定：需要结合建筑的场地条件、地下水位的高低与否、上部结构的荷载，例如上部结构的层数和结构类型等，及地下室的具体的层数、实际的层高、具体的埋深程度、承受的水平荷载的实际大小、综合的使用功能等加以综合化的考虑与确定。需要明确的是，防空地下室的外墙其厚度通常应当大于250mm。

2、确定作用于地下室外墙的荷载。地下室外墙的配筋主要由垂直于墙面荷载（包括室外地面活荷载产生的测压力、地基土的测压力、地下水压力等）控制，近似按受弯构件设计。地下室外墙的垂直于墙面的地基土测压力作用下，通常不会发生整体侧移，土压力类似于静止土压力，工程上一般取静止土压力系数Ka=0.5来进行计算。

3、针对防空地下室的外墙计算简图加以确定。防空地下室的底部和刚度相对比较大的基础底板或者是与基础梁进行相连时，这样便能被作为是嵌固端。所以地下室工程的顶部的支座环境和条件必须要被看作是主体的结构形式来加以确定：需要遵循如下几方面的要求：首先就是当其和外墙的对应位置的主体结构墙作为是剪力墙的时候，因此便可以对外墙产生相应的约束效应。其次，一般地下室工程的主体结构是框架类的结构时，主要包括纯框架以及框剪时，外墙也就是和首层的底板加以连接，所以此时首层的底板针对于外墙来说，它的平面外刚度就变得比较小，因此其对外墙产生的约束就变得十分的微弱。

4、防空地下室墙体的配筋计算。防空地下室工程的外墙应遵循双面双向的配筋方式。外墙不但需要承受水平的荷载之外，还要承受上部的结构以及各层地下室的顶板所传来的荷载以及外墙自重等产生的竖向荷载等。然而在实际的地下室工程的外墙结构设计过程中，考虑到产生的竖向荷载的截面的应力相对比较的小，并且为了方便进行计算，仅按墙板平面外受弯计算配筋。

三、防空地下室外墙结构的优化设计要点

针对防空地下室的外墙结构的优化设计，需要进行设置地下室的状况通常主要有：第一，在地下室工程的使用问题上需要充分对地下室的空间加以利用；第二，受到上层建筑物的基础埋置深度的根本需求，应当需要确保抗倾覆以及抗滑移的稳定性；第三，由于建筑物的基础持力层相对属于比较软弱的性质，因此必须要采用地下室将其当做是补偿的最为基础的方案，最终方可满足地基的承载力以及的地基变形基本的要求。

1、地下室外墙的厚度和混凝土强度等级，应根据荷载情况、防水抗渗和有关规范的构造要求确定。通常在工程设计中考虑混凝土强度等级过高，当水泥的用量相对比较大的时候，非常容易产生各种收缩裂缝，因此通常会采用C20-C30的水泥。有些防空地下室其具有防水抗渗的基本要求，因此防水混凝土的抗渗等级通常不小于0.6MPa。再者，防空地下室的外墙其竖向及水平钢筋，除过结合计算加以确定外每侧都不应当小于受弯构件的最小配筋率，而且还应当充分考虑到混凝土的硬化过程以及温度的影响有可能导致的收缩裂缝，因此对于水平钢筋需要进行适当的增大，并且钢筋直径应当是小间距且宜密，所以最大的间距不应当大于200mm。

2、针对防空地下室的外墙设计，应当根据墙的四边所支承的实际情况结合双向板或者是单向板进行计算水平荷载作用下的弯矩。因为防空地下室的内墙间距并不相等，有的则属于相距比较远的，所以在地下室工程的外墙结构的设计过程中，通常将楼板以及基础底板看作是外墙板的支点，同时也主要根据单向板(单跨、两跨或多跨)来加以计算，继而在基础底板处进行固端，顶板处按铰支座。在外墙的施工以及使用过程中，产生混凝土的裂缝是无法避免的，而要说无裂缝也是相对的。一般如果防空地下室的长度相对比较的长的时候。可以采取减小裂缝或者是控制裂缝用以满足规范的基本要求的最大裂缝的宽度限值，除过计算配筋以及构造等各个方面应当满足的基本要求之外，在具体的外墙工程的施工中采取相应措施，不仅可以节省造价，也可以缩短工期。

3、针对防空地下室钢筋混凝土外墙的混凝土的裂缝控制，主要应当采取如下几点措施：其一，需要明确所使用的混凝土的强度等级不能够过高，因此材料选取中应当优先使用水化热相对比较低的水泥品种，因此对于砂石以及骨料的含泥量几级配问题要加以严格的控制。在地下室工程的施工环节中针对混凝土还应当加强对其的养护作业。其二，施工过程中主要采用的膨胀剂配置的混凝土，借助膨胀剂具有的补偿收缩功能，对于混凝土的收缩开裂的裂缝加以解决。第三，在外墙的结构设计与施工过程中，设置施工后浇带或者是膨胀加强带。因为外墙的厚度相对比较薄，并且面积也比较大，如果因为存在着比较大的养护困难，各种因素的综合影响，通常主要采用的是后浇加强带设计技术。

四、结论

综上所述，在防空地下室的外墙结构优化设计过程中，设计环节要格外关注设计标准，确保设计满足结构设计的要求，实现对人防工程质量的优化与提升。

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