框架结构砖砌地下室挡土墙计算.doc

(完整word)框架结构砖砌地下室挡土墙计算
18,比况建饥预术
1999年第4期（总第78期）
框架结构砖砌地下室挡土墙计算
刘玮黎虹寒军
（黑龙江省建筑设计研究院150008
【摘要】地下室外墙作为挡土墙承受墙侧土压力，在框架结构中,竖向荷载较小,计算模型为抗
弯构件.而砖砌体抗弯、抗剪承载力均较小,为使砖砌地下室外墙能够承受较大土压力而墙厚不致过
大，本文介绍了‘加圈梁减小计算高度'的方法。
【关键词】砖砌地下室外墙挡土墙抗弯构件抗弯承载力圈梁间距
，问题提出
在一般工程中，采用普通红砖砌筑地下室墙取材
方便，造价较低，是较为常用的结构方案。地下室外墙
作为挡土墙承受墙侧土压力，在框架结构中竖向荷载
较小，验算其承载力时不能象砖混结构地下室墙当作
偏心受压构件,而是作为抗弯构件来计算。墙越高土
压力越大，土压力产生的弯矩和剪力越大。但由于砖
砌体抗弯、抗剪承载力均较低，墙高受到很大限制。以
MU10红砖、M10水泥砂浆砌筑砖墙为例，当墙侧土容
重 20kN/m3，内摩擦角220,地面荷载为5kN/mz时，
490mm墙厚满足抗弯强度时墙高1。925 m； 620mm墙厚
满足抗弯强度时墙高2.278m。可见通常厚度砖墙作
为半地下室外墙尚可满足，地下室较深时则需要增加
墙厚，但层高越高时,增加墙厚对提高抗弯能力收效越
小，要么则需采取可靠构造措施,总之，提高抗弯、抗剪
承载力是砖砌地下室墙的关键问题。
2计算模型和计算方法
在实际工程设计中，通过计算可以发现墙的高度
是决定挡土墙所承受弯矩和剪力大小的主要因素，而
砖墙的承载力则相对墙高是一个定值，所以减小墙的
计算高度是解决该问题的出发点，根据这个原理我们
在设计中采用了‘加圈梁减小计算高度’的方法来解决
如上问题。当挡土墙中部一定高度加设一或几道圈梁
时,其计算模型可见图二.这样，挡土墙就由一个墙段
变成了几个墙段的组合,每个墙段独立承受该墙段侧
面土压力.圈梁的间距就是墙段的高度，在验算砖砌
地下室外墙的时候可以用确定圈梁间距的方法来控制
土压力产生的弯矩和剪力,使之小于该墙的抗弯抗剪
承载力.
为保证圈梁高跨比符合要求，必须在砖墙中每隔
一定距离设构造柱，作为圈梁支点。在本文中所设置
圈梁构造柱均为受弯构件，必须在验算砖墙强度的基
础上再另外对圈梁、构造柱强度进行验算。
3。具体计算过程
在设计中，本方法曾多次应用，现以其中一工程为
例详细介绍本方法的具体计算过程：
3。1设计资料
地下室层高3。6m,外墙厚620mm，砖标号MU10，
水泥砂浆M10，地面荷载5KN/扩，墙侧土容重20kN/
扩，内摩擦角为2200(取lm宽板带计算)
3.2中部不设圈梁时砖墙承载力验算
(1）根据（土力学基础工程》（简称<土力学》）计
算土压力:
q1二 qbtg(450一cp/2 ）=5 x 1 x tg（450-220/2)
=2.27kN/m
够=yHbtg（450—（p/2)二20 x 1 x 3.6 x tg349
=32。75kN/m
(2）根据（建筑结构静力计算手册》（简称(手
册》）计算墙内力:
Mmax二Ma二q1W/8+q2I-f/15=2。27 x 3。62/8+
32。75 x 3.夕/15二32.OkN。m
（3）根据现行之砌体结构设计规范GBJ3一88｝(简
称《砌规》)计算砖墙承载力：
［M] = ya ft<nW=yaftmbhZ/6=0.75 x 0.18 x 10 x 1
x 0。622/6二8。65kN。m
(4)验算承载力:
M> ［M］不满足强度要求
剪力验算略。
3.3中部加设一道圈梁时砖墙承载力验算
(1)根据《土力学》计算土压力:
q1二2。27kN/m
q2二yHlbtg（450-cp/2）二20 x 1 x 2.2 x tg340
二20冰/m
93=rH26tg ( 450—q）/2)二20 x 1 x 1。4 x tg340二
刘玮等:框架结构砖砌地下室挡土墙计算
12.7kN/m
（2）根据《手册》计算墙内力：
Mbc=q1H12/8+q2H12/9招二2。27 x 2.22/8+20 x
2。22/9招二7.58kN. m
Mab<Mc
Ma二(q1+q2) H22/8+13H22/15=（2。27+20） x
1。护/8+12.7 x 1.妒/15=7.12kN. m
QC二q1H1/2+q2H2/6二2。27 x 2。2/2+20 x 2.2/6
=9。83kN
Qb上二q1H1/2+q2H2/3=2.27 x 2。2/2+20 x
2.2/3二17。16kN
Qb下二(q1+q2) H2/2+q3H2/10二（2.27+20) x
1.4/2+12。7x 1。4/10二17.36kN
Qa二(q1+q2） H2/2+2q3H2/5二(2.27+20） x 1.4/
2+12。7 x1.4 x2/5=22.7kN
（3）根据《砌规》计算砖墙承载力
［M]=/a ＄mw=8.65kN。 m
[Q]=ya fvbz=0.75 x0.18 x10 x1 x2/3 x0。62
二55.8KN
(4)承载力验算
Mmax二7.58kN.m< [M」满足强度条件。
Qmax二22.7kN〈 [Q］满足强度条件.
式中：Q一地面荷载（kN/m）;
b一计算截面宽度（墙计算板带宽）（m）;
，一墙侧土内摩擦角；
y一墙侧土重度（KN/砂）；
［M〕一砖墙抗弯承载力(kN。m）；
［Q〕一砖墙抗剪承载力(kN） ；
ya一调整系数，采用水泥砂浆时取0。75;
fan一砌体弯曲抗拉强度设计值（N/mtn） ;
w一截面抵抗矩;
h一计算截面高度（墙厚)（m）;
fV一砌体抗剪强度设计值（N/mm）；
Z一内力臂，Z= 1/S，矩形截面，Z = 2h/3.
3.4圈梁构造柱计算
（1)圈梁计算
圈梁为钢筋混凝土连续梁。梁内侧受拉。
本例墙长18.00m，设四根构造柱,柱距6。00m，则
圈梁为等跨度三跨连续梁。该墙上包括墙顶及基础圈
梁共三道圈梁，现计算第二道:
梁跨度为构造柱距离：L = 6。00m
梁截面尺寸(宽x高)为:blxhl=240 x 620k mm）
梁上均布线荷（p1）为上下墙段单位长度剪力和:
pi二（Qb上+VI）下)/b二（17.10+17。36)/1二
34.46kN/m
圈梁内力：
M1=0.08 x 34。46 x夕二99.24kN.m
M2二0.10 x 34。46 x宁=124。06kN.m
M3=0.025 x 34.46 x夕二31.O1kN.m
V1二0.4 x34。46 x6=82.70kN(第一支座反力)
V2= （0。6十0.5）x34。46x6二227。44kN(第二支座
反力）
(配筋略)
（2）构造柱计算
构造柱为竖向钢筋混凝土受弯构件，柱内侧受拉。
柱上端支座铰支于楼板，下端支座嵌固于基础.
本例为四根构造柱，现计算中间两根。
跨度Hl为基顶至楼板距离：H1=3。6m
构造柱截面尺寸：62 x h2二250 x 620（mm)
集中荷载P为圈梁传至构造柱的支座反力:
P二227。44kN
构造柱内力:
Mb二227。44 x 2.2 x 1。42/（2 x 3。62) x （3一1.4/
3。6)二98.79kN"m
me二227.44 x 2.2 x 1。4/(2 x 3.6) x（1+2.2/3.6）
二156。75kN.m
（剪力计算略)(配筋略）
3.5计算结果分析
由此可见,原来不满足抗弯承载力的砖砌地下室
外墙，通过增加圈梁，确实一定的圈梁间距,减小了砖
墙的计算高度，从而减小了每个墙段上的弯矩和剪力,
使之满足抗弯抗剪强度要求。此措施即‘加圈梁减小
计算高度’的方法。
4结语
本文介绍的‘加圈梁减小计算高度’的方法,简便
易行，经济合理.但在实际应用中尚应注意以下几个
问题:
4.1圈梁和构造柱计算截面高度(hl, h2)为墙厚,是
一个已确定的数值,构造柱间距（即圈梁跨度)可参考
连续梁梁高和跨度关系确定,应使圈梁和构造柱配筋
经济合理。
4。2构造柱必须可靠地锚固于挡土墙上端楼板和基
础圈梁中，使之能够作为构造柱上端铰支座和下部固
定端约束。
参考文献
［1］唐业清等《土力学基础工程》中国铁道出版社1989
〔幻《建筑结构静力计算手册》中国建筑工业出版社1993
［3］《砌体结构设计规范》( GBJ 3一88）
收稿日期:1999 - 07一21