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地下墙作为结构一部分的设计

268 2021-08-25 14:42:42

为了节省投资,常把地下墙既作为施工结构,又作为建成后的构筑物一部分。因此,设计时必须验算以下两个阶段的应力∶ 

1)施工阶段地下墙作为临时挡土、截水墙,承担土压力、水压力和有关施工荷载等所产生的内力。施工阶段一般只考虑地震荷载的作用;

2) 地下墙作为构筑物建成后,应验算作用在墙体上的土压力,水压力、地震、地面荷载,以及作用在构筑物上的垂直、水平和温度等荷载产生在地下墙上的内力,这时还应该充分考虐到地下墙在施工阶段的承力能否传到整个构筑物上。考虐把地下播作为构筑物的一部分时,其设计方法应因地下墙与构筑物结合的方式不同而有差异,其主要结合方式和与之相应的设计计算方法有四种。

1.单一墙的设计

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单一墙就是把地下墙宜接用作地下结构的番直边墙的一种结构形式,见图1.3.118。一般来说,在地下墙施工 期 间,作临时挡土墙的横撑与主体结构的水平构件不一定都在同一位置上,因此,地下墙的应力也就不一定都一样。另外,地下墙在施工期间和刚竣工时,以及经过长时期使用之后,作用在地下墙背面的土压力及其内力状态都不会完全一样。图1.3.110所示为作用在单一墙上的荷载与弯矩。刚竣工时的地下墙应力是施工期间地下墙应力与竣工之后,由作用在整个构筑物上的外力产 生 的应力之和。经过长时间之后,土压力和水压力已从施工期间的状态回复到稳定的状态,此时地下墙的应力与竣工时的应力有所不同。因此,这时验算地下增的应力不再考虑因墙体位移而产生的土压力变化的因素。


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2。重合墙的设计

重合墙是把主体结构的垂直边墙重合在地下墙的内侧,在内外墙之间填充隔绝材料使之不传递剪力的结构形式,其结构见图 1.3.120。

同前所述,因为施工期间,刚竣工时和经过长时间之后,作用在墙体上的外力和结构计算简图都有所不同 (见图1.3.121),所以设计时须分别加以验算。

刚竣工时的地下墙应力是施工期间墙体应力与竣工之后由作用在构筑物(包括地下墙)上的外力产生的应力之和。实际上,地下墙与主体结构是分离开的。因此,对构筑物建成后产生的应力,一般先计算地下墙与地下主体结构边墙的截面积及其截面惯性矩,然后按刚度比例分配截面内力,如式1.3.177~178;

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经过长时间后重合墙的土压力应按静止土压力计算。重合墙的这种结合方式有可能在内外墙体之间存在大小不均的空隙。引起局部接触不良,而产生应力传递不 均 的 情 况;另外,还有可能因不均匀沉降也会相应产生附加应力等问题,这都需要认真研究加以解决的。

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3.复合墙的设计

复合墙是把地下墙与主体结构的垂直边墙做成一个整体,即把地下墙的内侧凿毛并用剪力键将地下墙与主体结构连接起来。这是一种在结合部位能够承受剪力的 结 构 形 式,其构 造 见 图 1.3.122。

复合墙结构的应力在施工期间。刚竣工时以及经过长时间后也同样各不同,其承受外力及内力的状况见 图1.3.123,复合墙竣工后的应力分布情况见图1.3.124。当地下墙施工期间 的 应力已达到某一程度快接近极限时,如果应力再增大, 地下墙就会随时受到破坏。为了防止地下墙施工完成以后所受的这种破坏,必须增加内衬的厚度,提高内墙对外墙的刚度比。但必须注意新老混凝土之间由子因干燥收缩的不同而产生应变差,这种应变差会使复合墙产生较大的应力。

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复合墙和单一墙一样,也会由于横撑位置和水平构件位置的不同而引起应力的变化或发生温度应力、收缩变形应力等。但当前对影响混凝土的温度变形、蠕变、收缩变形等的很多因素还不清楚,很难进行明确的计算。因此,对于主要的结构物,需要根据试验及其他方法进行充分的研究。不过笔者在近年来设计并实施的几个地下墙深井复合构筑物,都采取一般凿毛地下墙内侧,现浇内衬钢筋混凝七的作法,这些地下墙经使用到现在尚未发现有质量问题。由此看来,采取这种简单作法施工的复合结构对·一般构筑物莱说还是安全可靠的。

 4.分离墙的设计

分离墙是一种在结构上将地下墙和结构分开使用 的 结 构 形式,一般在主体结构物的水平构件上设置支点,如图1.3。125所示。根据具体情况,也可设在垂直边墙的中间,见图1.3.125 (b)。把地下墙作为主体结构支点上的连续墙板,用以直接 抵抗 外 来压力。同群,地下墙的应力在施工期间,刚竣工时以及经过长时间后是不相同的,见图1.3.126。

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分离式地下墙是以把支点设置在主体结构水平构件的位置上为原则。但当外墙的强度不足时,内墙便要达到相应的刚度及强度;并在水平构件位置上设几个中间支点,即可补充外墙强度的不足。

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分离式地下墙和结构物之间只是相互传递横撑的轴向力,无需考虑结构物的应力向地下墙上转移的问题。