(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111605868.0 (22)申请日 2021.12.25 (71)申请人 中信建筑设计研究总院有限公司 地址 430014 湖北省武汉市江岸区四唯路8 号 (72)发明人 杨彦　 (74)专利代理 机构 武汉天力专利事务所 42 208 代理人 程祥 (51)Int.Cl. E02D 29/045(2006.01) E04B 1/00(2006.01) E04B 2/00(2006.01) E04B 2/64(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种无水平楼板支撑的钢筋混凝土地下室 外墙结构设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种无水平楼板支撑的钢筋混 凝土地下室外墙结构设计方法。 通过对无水平楼 板支撑的钢筋混凝土地下室外墙， 在地下室楼板 标高处增设不影 响建筑使用的外伸边梁、 在外伸 边梁两端设计作为其支座的牛腿以及沿牛腿内 伸的与地下室楼板相连的混凝土楼 面梁， 牛腿高 度不小于外伸边梁高度， 经本发 明方法分析计算 将外伸边梁设计成为无楼板支撑处地下室外墙 的水平方向支点， 从而将无水平楼板支撑地下室 外墙设计， 转换为与有水平楼板支撑地下室外墙 同样的设计方法， 本发明概念清晰， 计算模型、 计 算方法简洁， 方便手算， 实用性强， 容易被广大结 构设计人员掌握。 实践证明， 本发明设计方法简 便、 安全、 可靠 。 权利要求书3页 说明书6页 附图6页 CN 114319434 A 2022.04.12 CN 114319434 A 1.一种无水平楼板支撑的钢筋混凝土地下室外墙结构设计方法， 其主要设计的结构构 件包括无水平楼板支撑的钢筋混凝土地下室外墙、 无水平楼板支撑的地下室外墙在地下室 楼层标高处设计的不影响建筑使用的外伸边梁、 在外伸边梁两端设计的作为其支座的牛腿 以及沿牛腿内伸的与地下室楼板相连的混凝土楼面梁， 牛腿高度不小于外伸边梁高度； 其 特征在于包括以下步骤： 步骤1、 建立有楼板支撑地下室外墙分析模型， 该模型由地下室外墙单位宽度墙带和在 地下室水平楼层标高处设立的墙带不动铰支座组成的n跨连续梁结构， 其中n为地下室的实 际层数， n为不小于1的自然 数， 该连续梁 结构的第i跨计算跨度为地下第i层的实际层高Hi， 该连续梁结构的每跨截面宽度均取为同一单位宽度， 第i跨墙带截面高度为该层地下室外 墙实际厚度； 地下室外墙墙带 受到的水平推力包括地下室外土层水平推力标准值P1k~P2k、 地面竖向使用活荷载标准值Pk产生的外墙水平推力标准值取为0.5Pk； 通过常规连续梁结 构计算软件或力矩分配法， 计算出该模型外墙在各层地下室顶板处支座水平支撑力标准值 q1k、 q2k、 …、 qik 、…、 qnk； 其中i=1~n； 步骤2、 在无水平楼板支撑地下室外墙的楼板标高处设置不影响建筑使用的外伸边梁 作为外墙无楼板处水平支点、 在外伸边梁两端设置作为其支 座的牛腿以及沿牛腿内伸的与 地下室楼板相连的混凝土楼面梁； 将步骤1中计算得到的地下室第i层顶板支 座的水平支撑 力标准值qik作用在地下室第i层顶板处设置的外伸边梁上， 建立地下室第i层顶板外伸边 梁计算模型， 该计算模型可简化为一承受均布水平荷载标准值qik的简支梁； 地下室第i层 顶处外伸边梁的最大 水平向剪力设计值 Qimaxh按下式计算： Qimaxh= qik （L+a） 式中L为外伸边梁两端支座牛腿的中心 距， a为牛腿的水平宽度； 步骤3、 根据步骤2得到的最大水平剪力设计值Qimaxh计算外伸边梁两边牛腿的计算支 撑长度a0: a0= 式中Fc为地下室第i层顶板混凝土轴心抗压强度设计值， hiv为第i层顶板处外伸边梁 的竖向高度和沿牛腿内伸的与地下室楼板相连的混凝土楼面梁竖向高度的较小值； 当计算 得到的a0>a时， 将步骤2中外伸边梁的最大水平向剪力设计值Qimaxh计算公式中的a改为 a0， 重新计算 Qimaxh， 重复步骤3过程， 计算a0直至得到a0不大于a； 步骤4、 建立地下室第i层顶板外伸边梁水平受弯计算模型， 该模型为一水平简支梁， 其 中L0为外伸边梁的水平计算跨度， L0=Ln+a0， Ln为外伸边梁扣除牛腿宽度a的水平净跨长度， 外伸边梁水平受弯截面高度为 其截面水平宽度、 水平受弯截面宽度为 其竖向高度； 地下室第i层顶板处外伸边梁的最大 水平向弯 矩设计值Mimaxh按下式计算： Mimaxh= qikL02 步骤5、 根据 步骤4得到的最大水平向弯矩Mimaxh， 在抗弯截面满足 《混凝土结构 设计规 范》 GB50010要求时， 外伸边梁的内侧受力钢筋面积As按下式计算： As= 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114319434 A 2式中Fy为钢筋抗拉强度设计值，  hi0为地下室第i层顶板处外伸边梁水平方向内侧受拉 截面的有效高度； 根据计算配筋As， 布置地下室第i层顶板处外伸边梁内侧受力钢筋， 内侧受力钢筋沿外 伸边梁高度方向中心距离不小于80mm， 若钢筋沿高度方向中心距离较小， 可增加外伸边梁 高度； 外伸边梁迎土侧钢筋数量， 按0.35As配置； 根据步骤2得到的最大水平剪力设计值 Qimaxh计算 地下室第i层顶板标高处外伸边梁水平向抗剪箍筋：  = 式中Fyh为箍筋抗拉强度设计值;  Ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，  hi0为外伸边梁水 平方向内侧受拉截面的有效高度， bi为地下室第i层顶板处外伸边梁截面竖向高度，  Aish 为计算的该外伸边梁同一截面水平方向箍筋各肢的全部截面面积， s为沿该外伸边梁跨度 方向的水平箍筋间距； 步骤6、 根据步骤4和5得到的地下室第i层顶板外伸边梁内侧受力钢筋、 迎土侧钢筋， 按 2015年版 《混凝土结构设计规范》 GB50010 ‑2010第7.2节第7.2.2 ‑1公式计算该外伸边梁考 虑土压力长期作用影响的刚度B,  计算该外伸边梁的水平方向跨中挠度f: f=  式中L0为外伸边梁的水平 计算跨度， qik为步骤1中计算出的地下室第i层顶板处支座水 平支撑力标准 值； 验算地下室第i层外伸边梁 的水平方向跨中挠度f与计算跨度L0的比值f/L0是否小于 1/300,当不满足要求时， 增加外伸边梁 水平宽度、 竖向高度， 重复步骤2~步骤6， 直到满足挠 度要求； 步骤7、 计算地下室第i层顶板外伸边梁伸出地下室外墙的宽度Ci上作用的单位长度竖 向土压力标准值Rik， 该压力包括土层自重和地面活荷载， 按简支梁计算模型， 计算得到外 伸边梁Ci段竖向最大跨中弯矩设计值Mi= ikL2和两端支座牛腿处竖向剪力最大设计值 Qi= ik（L+ ） ； 根据该外伸边梁传给牛腿的竖向压力设计值Pik=Qi,计算牛腿竖向最大 弯矩设计值Mni=  Pik*Ci， 当 n时， 取Mni=  Pik*0.3 n, n为牛腿最 大高度， 计算牛腿 竖向剪力最大设计值Qni=Qi， 按现行 《混凝土结构设计规范》 GB50010确定 外伸边梁Ci段底部钢筋、 竖向箍筋和牛腿配筋； 步骤8、 外伸 边梁迎土侧、 内侧钢筋在其两侧的牛腿支座锚固长度应不小于12d， d为外 伸边梁带肋纵筋 直径;沿牛腿中线内伸设置与地下室楼板相连的混凝土楼面梁可按常规楼 面梁进行设计； 步骤9、 按上述步骤2 ‑8完成无水平楼板支撑处地下室外墙在地下各层无楼板标高处外 伸边梁、 外伸边梁两端牛腿、 沿牛腿中线内伸设置与地下室楼板相连 的混凝土楼面梁设计 后， 设计的各层外伸边梁即成为无水平楼板支撑的地下室外墙在各层地下室楼板标高处水 平支点， 从而该无水平楼板支撑地下室外墙设计按常规有楼板支撑地下室外墙设计方法确 定。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114319434 A 3