地下室挡土墙结构设计分析论文
摘要:地下室挡土墙按常规设计时存在着一些安全隐患，综合考虑不同部位挡土墙的具体受力情况，对挡土墙结构设计进行分析整理与总结，并同时提出了相应的设计建议。
关键词:地下室;挡土墙;设计;建议
目前地下室设计最常用的解决土压力作用的方法即是结构自挡土，地下室挡土墙是直接接触土压力的构件，当按常规设计时，没有具体问题具体分析，因此，挡土墙设计存在着一些安全隐患。本文将从挡土墙结构设计中计算简图的选取、荷载取值、一般部位及特殊部位进行分析整理，总结了地下室挡土墙结构设计时的设计方法及要点。
1地下室挡土墙的计算简图的确定常
规设计时，将地下室各层楼板、基础底板等作为地下室挡土墙的支承，计算简图通常按下述方式处理:顶板处简化为铰接，基础底板处简化为固端，其他地下室楼层作为连续支座，将挡土墙按1m宽板带简化为多跨连续梁进行内力计算和配筋，这也是设计人员通常所采用的挡土墙的计算简图。但是还应该考虑基础底板及顶板约束作用的实际大小，否则可能会给相关部分的受力构件带来安全隐患。且地下室楼板因为使用功能的需要，在车道、楼梯、开洞等处楼板的传力途径并不直接，甚至无法作为支承。故在确定地下室外墙的计算简图时，必须熟悉地下室各层的布置和楼板的缺失情况等，考虑由外墙传来的土压力的传力途径，并保证传力途径简单直接。
2土压力的取值
2.1静止土压力
当挡土墙的刚度很大，在土压力作用下墙处于静止状态即位移为零时，墙后土体处于弹性平衡状态，因此，地下室挡土墙的土压力按静止土压力计算。土压力计算公式为:p=γhKo，静止土压力系数Ko与土性、土的密实程度等因素有关，在一般情况下，砂土Ko=0.35～0.5，黏性土Ko=0.5～0.7，计算时可近似取为0.5。地下水位以上取土的饱和容重，地下水位以下取土的浮容重并采用水土分算法进行计算。静止土压力按下述公式计算:p=K0(q+"z)(z≤hw)p=K0［q+"hw+"’(z－hw)］(z＞hw)式中q—作用于地表的室外荷载，kN/m2;"─土的重度，kN/m3;z─计算土压力点的深度，m;K0─静止土压力系数;"’─土的浮重度，kN/m3;hw─地下水的埋藏深度，m。
2.2室外堆载和消防车荷载对土压力取值
计算地下室挡土墙时，要考虑室外堆载和消防车荷载的影响，但两者不同时考虑。室外堆载荷载一般取10kN/m2;根据《全国民用建筑工程设计技术措施》［2］，明确给出停放消防车的室外地面活荷载取5kN/m2。综合考虑室外活荷载取值按10kN/m2满足各工况要求。
3一般部位地下室挡土墙受力分析与设计
3.1地下室挡土墙底部嵌固条件
当基础底板对侧墙有较好的约束时才可以满足简化计算模型中固端的条件。当仅采用柱下独立基础且没有抗水板，或者抗水板置于较软的土层上时，抗水板无法对侧墙形成有效的约束作用，此时依然采用基础底板处简化为固端的简化计算模型会导致外墙靠底板处的外侧弯矩偏大，而内侧弯矩偏小，偏不安全。因此，在进行地下室挡土墙设计时，应对这种情况的地下室侧墙跨中弯矩采取乘以放大系数的方式或者按照底部采用不动铰支座进行包络设计。
3.2水浮力的附加弯矩作用
当地下室抗浮水位很高时，由于地下水对于底板的作用，会导致底板与外侧墙相交处产生一个与侧墙根部弯矩方向相反的转动，此时底板对于侧墙的约束作用超过计算模型中固端的假定，实际的.负弯矩可能会大于按照计算模型中固端计算的负弯矩，此时应将地下室底板与侧墙弯矩共同计算设计。
3.3次梁对地下室挡土墙的约束作用
由于次梁对地下室挡土墙的约束作用，在有次梁的地方侧墙会产生一个较大的负弯矩，这种情况与侧墙上部不动铰支座的计算假定有较大的出入，而计算弯矩值较大，因此，在有次梁的地方应采取特殊的构造措施。建议将次梁的上部钢筋锚入侧墙后往下延伸一段后进行锚固。
4特殊部位地下室挡土墙受力分析与设计
4.1地下室挡土墙转角处
由于地下室挡土墙转角处形成了连续支座，按单向板计算时水平向在该处应考虑墙体的嵌固作用，应按转角处简化为固端的双向板计算支座弯矩值(水平向的计算跨度可取墙体高度的2倍)，并按该弯矩配筋。选筋时可考虑分离式配筋，不必与墙体分布筋协调，支座钢筋与水平分布钢筋采用搭接连接。
4.2临边坡道处地下室挡土墙计算
沿地下室外墙布置车道时，由于车道打断了地下室外墙的楼板支承，当考虑车道板作为外墙的支承时，应注意车道板是否能有效传递水土压力。因车道板与楼板不在一个标高，须通过柱或墙来间接传递，建议在车道板的另一侧增设钢筋混凝土墙体，以平衡车道板传来的水土压力。车道处由于车道板倾斜，地下室外墙的受力情况相对较复杂。1)车道范围地下室挡土墙各处的计算跨度均不同。2)由于车道板倾斜，与楼面标高不一致，导致支承地下外墙的水平力不能直接传递，其传力方式有:①车道板一端支承于地下室外墙，一端支承于梁上时，地下室外墙传递的水平力先传给车道板，车道梁板整体作为一个水平放置的受弯构件承受地下室外墙传来的荷载，受弯构件的跨度为车道板的斜长或有效支承间的距离;②车道板一端支承于地下室外墙，另一端支承于钢筋混凝土内墙上时，地下室外墙传递的水平力先传给车道板，车道板再将集中力传递至内墙上，即内墙需考虑承受外墙传来的水平荷载，而不仅仅是按构造配筋;③当不符合①、②两种传力方式时，则地下室外墙应作为支承于地下室底板的悬挑构件计算。针对车道处地下室外墙的受力特点，计算时对地下室外墙可采取分区段计算的方法，根据计算结果对其分区段采用不同的配筋方式或构造。然后根据车道板的支承情况，将车道梁板整体作为受弯构件进行计算，或将车道板传递的集中荷载传给地下室内墙进行计算。沿地下室外墙布置车道时，车道处外墙的高度是变数，跨度变化大，应适当分段计算并配筋，配筋方式应特别注意这一特点，对应力集中处应加强配筋构造，以优化设计。
4.3地下室外墙处楼板开洞
由于地下室外墙在楼层板处的支承楼板缺失，外墙的支承条件发生了改变，对该部分墙体的计算和配筋构造需专门分析，并采取符合实际受力特点的计算简图进行计算。对该类墙体可采用双向板的计算简图进行计算，上端简化为自由端，下端为固定端，左右为固定端并考虑弯矩折减，适当增大挡土墙内侧分布钢筋。
5结论与建议
综上所述，地下室挡土墙的设计，要达到安全、经济、合理，应该从头至尾做到正确的概念设计，准确的计算模式、构造和合理的配筋，才能够保证设计结果既安全又经济，也是减少或者避免施工过程中安全事故发生的重要举措。
参考文献:
［1］GB50010－2010混凝土结构设计规范［S］．
［2］住房和城乡建设部工程质量安全监管司．全国民用建筑工程设计技术措施(2009)－结构(地基与基础)［M］．北京:中国计划出版社，2009．
［3］张克恭，刘松玉．土力学［M］．3版．北京:中国建筑工业出版社，2010．
［4］GB50009－2012建筑结构荷载规范［S］．
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