1、地下室外墙荷载取值
地下室外墙所承受的主要荷载包括：竖向荷载:上部传来的竖向荷载、地下室楼盖传递的荷载、墙自重荷载等。侧向水平荷载: 侧向土压力、车辆荷载或地面堆载引起的侧向压力、地下水压力、人防等效静荷载等。车辆荷载指地下室外墙周边地面消防车、载重汽车等大型车辆通行时的等效均布活荷载(一般取不小于10KN/M2)产生的侧向压力。风荷载或水平地震作用对地下室外墙产生平面外内力较小；在实际工程的地下室外墙截面设计中，竖向荷载、风荷载、地震作用产生的内力一般不起控制作用，地下室外墙配筋主要由垂直于墙面的土压力、水压力、地面活荷载、人防荷载等产生的弯矩控制，一般竖向压力较小，压弯组合不起控制作用。
1.1、 土压力计算原则
(1)、地下室外墙的承载力计算时，地下一层可按静止土压力计算，地下一层（埋深不小于3.0m）以下各层可按主动土压力计算；正常使用极限状态验算时，也可按主动土压力并宜按压弯构件计算。地下室外墙取静止土压力主要考虑地震对地表一定深度范围内土压力的增大作用,这种增大作用随距地表深度的增加而减小，地下二层及其以下楼层可按主动土压力计算。
当地下室施工采用大开挖方式，无护坡或连续墙支护时，为简化设计，地下室的静止土压力系数K0，对正常固结土可取K0=1-sinф(φ–土的内摩擦角)，一般情况下静止土压力系数可取 0.5，主动土压力系数可取0.33。实际上土压力系数的大小与墙的变形能力和墙外填土的性状有直接关系，墙的刚度越大、变形越小，则主动土压力越大，填土不同，土压力系数也不相同，影响土压力的因素很多，实际上就是静止土压力系数也不是恒定值。非地震时静止土压力系数变化规律见下表。
静止土压力系数K0
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土类 |
坚硬土 |
硬–可塑粘性土、粉质黏土、砂土 |
硬–软塑粘性土 |
软塑粘性土 |
流塑粘性土 |
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K0 |
0.2-0.4 |
0.4-0.5 |
0.5-0.6 |
0.6-0.75 |
0.75-0.8 |
(2)、当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时(应排除型钢水泥土搅拌墙支护型式)，地下室外墙的土压力计算中，可以考虑基坑支护与地下室外墙的共同作用，可按静止土压力乘以折减系数0.66-1.0近似计算。
基坑支护桩对地下室外墙的土压力有明显的减弱作用，注意只能减小土压力，而不减小水压力，对土压力系数折减的大小与支护桩设置、施工完成后支护桩的完整性等多种因素有关联，对于型钢水泥土搅拌墙支护，施工完成后拔除型钢，支护结构失去了抗弯能力，不能减小土压力。
(3)、地下室外墙设计时，地下水压力和土压力可按水土分算原则计算，地下水位以下的土压力按有效重度计算，有效重度可近似取11kN/m3。有可靠依据时也可采用水土合算。承载能力极限状态计算时，地下水按抗浮设计水位计算；正常使用极限状态计算时，地下水按常见水位计算。
(4)、地下室外墙计算时，采用水土分算还是水土合算，是当前有争议的问题。一般认为，对砂土与粉土采用水土分算，黏性土采用水土合算。水土分算时采用有效应力抗剪强度;水土合算时采用总应力抗剪强度。对正常固结土，一般以室内自重固结下不排水指标求主动土压力，以不固结不排水指标求被动土压力。
何谓水土分算与合算？当有地下水位时，地下室外墙除了受土压力外，还会受到水压力作用。计算地下水位以下的水、土压力时，可采用“水土分算”或“水土合算”两种方法。所谓“水土分算”，采用浮重度计算土压力，按静水压力计算水压力，然后两部分相加。“水土合算”是对地下水位以下的土，采用饱和重度计算土压力，不再另计水压力。“水土分算”和“水土合算”有一个共同的缺点，即均未考虑水的渗流作用。所以土体中有地下水时，则地下水位以下作用在挡土墙上的土压力包括两种压力，一是静水压力，另一是有效土压力。因此土压力计算有水土分算和水土合算两种方法。
土中有地下水但未形成渗流时，作用于支护结构上的侧压力可按下列规定计算：a)对砂土和粉土按水土分算原则计算。b)对黏性土宜根据工程经验按水土分算或水土合算原则计算。
按水土分算原则计算时，作用在地下室外墙上的侧压力等于土压力和静止水压力之和，地下水位以下的土压力采用浮重度和有效应力抗剪强度指标计算。按水土合算原则计算时，地下水位以下的土压力采用饱和重度和总应力抗剪强度指标计算。
水土分算对于砂性土的适用性已被公认，概念上也比较清楚，但对于黏性土，在实际使用中还有一定困难，主要原因就是有效应力强度指标难以获得。根据工程经验，虽然水土压力合算法没有理论依据，但作为经验公式还是适用的。
(5)、有时地勘报告会单独给出地下室外墙计算建议考虑的地下水位，当地勘报告有特殊要求时需要同时满足地勘报告要求。
(6)、计算地下室外墙时，一般地面道路车辆活载可取10.0kN/m2(包括可能停放消防车的室外地面)；地面为绿化用地或人员活动场所且消防车辆或重型车辆不可能经过处，室外地面活载可取5.0kN/m2。其它有特殊较重荷载或地面堆载时，按实际情况确定。其侧压力系数均取 0.5。
1.2、荷载分项系数
地下室外墙计算时,土压力的荷载分项系数应取1.3。地下水压力的荷载分项系数应取为1.3，当地下水位变化剧烈时，可取1.5。地下水头与荷载分项系数的乘积不应超过地下室埋深;当抗浮设计水位标高高于室外地面时，地下水头与荷载分项系数的乘积不应超过抗浮设计水位。
2、地下室外墙计算模型的选取
2.1、地下室外墙应根据地下室的层数和隔墙（钢筋混凝土墙）间距等具体条件，按沿竖向单跨或多跨单向板或双向板分析其内力。地下室外墙在基础处可按固端考虑，中间楼层处有楼板时可将楼板视为侧向支承，顶部一般情况可按简支端考虑，当顶板沿外墙边缘开大洞且未采取加强措施时，应按自由端考虑。
例如：2.1.1、按以层高为计算跨度的单向板计算的情况
2.1.2、当外墙与塔楼剪力墙连在一起或有较强的侧向支承，且外墙水平方向肋墙间距与层高之比L/h小于2.0时，可按双向板计算。
2.2、当紧邻地下室外墙设有汽车(自行车)坡道，当将坡道板视作外墙的支座时，应仔细分析坡道板自身的刚度和支承条件、外墙水平力的传递途径、复核坡道板相关支承构件的强度和变形并加强构造，以保证坡道板相关结构的安全。
2.3、对地下室外墙相连楼板缺失的情形，可采用下图所示做法设置小梁和暗梁加强(暗梁按计算配筋)，此时仍可视为外墙在暗梁处有侧向支承。
3、地下室外墙裂缝计算参数设置依据
3.1、裂缝计算按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，水土压力均按恒载考虑，人防工况不计算裂缝。
3.2、地下室外墙的环境类别划分应按GB50010 第3.5.2 条要求；
3.3、计算地下室外墙裂缝宽度宜取常年水位；裂缝宽度按0.2mm 控制。
3.4、地下室外墙的裂缝宽度计算时可将保护层厚度取为30mm计算，根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）第3.5.4条规定:“ 对裂缝宽度无特殊外观要求的，当保护层设计厚度超过30mm时，可将保护层厚度取为30mm计算裂缝的最大宽度”。（当实际保护层厚度为50mm时，计算裂缝时板总厚度应减少20厚，护层厚度取为30mm计算裂缝的最大宽度符合实际。）
4、配筋及其它相关构造
4.1、地下室外墙的配筋应通过计算确定。计算外墙裂缝宽度时可考虑竖向荷载的有利影响。
4.2、当地下室外墙与上部结构剪力墙齐平时，墙体钢筋的布置宜采用水平钢筋在外侧，竖向钢筋在里侧的布筋方式，以方便施工。
4.3、地下室外墙顶部宜设置通长水平钢筋。一般情况下，墙厚不大于 300mm 时配置 2Ф18，墙厚大于300mm 时配置 4Ф18(分两排布置)，必要时可设置高度不小于墙厚的暗梁。
4.4、当墙上支承有较大跨度次梁时，可于次梁下设置暗梁或增设短钢筋以控制次梁下墙体裂缝开展。
4.5、对较长外墙通常取沿墙长方向的 1m 墙段按单向受力构件计算，此时水平钢筋一般为构造分布钢，其间距不宜大于 150mm，单侧配筋率不宜小于 0.2%。考虑到在墙体支承处实际存在的嵌固作用，可如下图所示在墙体转角处或T形相交处沿墙体高度附加Ф12的水平附加钢筋,间距与水平通长钢筋相同,间隔布置，每边伸出支座不小于墙体沿高度方向相邻支承点之间距离L0的 1/3。
地下室外墙附加水平钢筋示意图(L0为层高)
4.6、当无上部结构的地下室框架柱与外墙连为一体时,外墙计算中一般可不考虑柱的作用,此时柱宽范围沿外墙侧的配筋应不小于地下室外墙外侧所需钢筋，柱箍筋可不设加密区。
4.7、当上部结构框架柱与外墙连为整体时，墙的计算一般可不考虑柱对墙的支承作用，应按压弯构件复核框架柱的承载力。柱纵向钢筋除应满足计算要求外,柱宽范围沿外墙一侧的配筋应不小于地下室外墙外侧所需钢筋，柱箍筋应设加密区。
4.8、当上部结构剪力墙与地下室外墙重合时，地下室外墙作为上部剪力墙的支承(嵌固)结构，此时地下室墙顶应设高度为2倍墙厚、纵筋不小于4Ф18、箍筋Ф8@200 的暗梁，并应使地下室外墙在剪力墙边缘构件范围的配筋不小于上部剪力墙配筋，其余剪力墙竖向分布钢筋锚入地下室外墙Lae。
剪力墙竖向钢筋锚入地下室外墙示意图
4.9、地下室外墙的基础设计应同时考虑外墙竖向荷载和侧向荷载引起的墙底弯矩的共同作用,基础的厚度及配筋应能满足承担外墙墙底弯矩的要求，侧墙基础厚度不宜小于侧墙厚度的 1.5倍。
4.10、对纯地下室外墙扶壁柱，其基础设计可将柱轴力折算成沿墙长分布的均布荷载，按墙下条形基础进行设计。
4.11、当地下室外墙采用条形基础且地下室无整体浇注底板或底板厚度较薄时,宜适当加大外墙室内侧配筋，以考虑墙下端实际嵌固刚度不足的影响。
4.12、当地下室层高较大(如大于5米)时，宜在外墙半层高处增设高度为墙厚的暗圈梁，圈梁纵向钢筋直径不宜小于14mm，间距不宜大于150mm，箍筋不宜小于 Ф6@200。工程实践中，在地下室(特别是层高较大的超长地下结构)外墙内增设暗圈梁可有效抑制墙体混凝土收缩裂缝的开展。
4.13、重要的高大墙体(如下沉广场外围墙体等)或地下室层数较多时，地下室外墙应专门研究并进行专项设计。
4.14、地下室外墙通常情况下竖向分布钢筋应区分内外侧分别配置；外侧竖向分布钢筋应采用分离式，贯通筋配筋率宜接近构造配筋率，钢筋最大间距不宜大于200；构造水平分布筋最小配筋率（单侧）：人防时0.25%、非人防0.15%-0.25%（当外墙较长时取大值），水平分布筋间距不宜大于150。（一般地下室外墙长度大于100米称为较长）。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第12.2.5条“高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力要求，其竖向和水平分布钢筋应双层双向布置，间距不宜大于150，配筋率不宜小于0.3%”。朱丙寅先生对其‘配筋率‘可理解为每一方向总的最小配筋率，即每层每方向的配筋率不小于0.15%；2016 年《江苏省建设工程施工图审查技术问答》结构专业第四部分：多高层混凝土结构问题第12条答复：“JGJ3 第12.2.5 条系根据工程经验确定的设计要求，(配筋率不宜小于0.3%)是全截面（双侧）配筋率”。很多设计单位以此为依据配到全截面配筋率不小于0.6%是错误理解！
4.15、墙体拉结钢筋直径宜取φ6，梅花状布置，非人防构件间距不大于600，人防构件间距不大于500。
4.16、地下室外墙的混凝土强度等级，考虑到由于强度等级过高混凝土的水泥用量大，容易产生收缩裂缝，一般采用的混凝土强度等级宜低不宜高，常采用C25-C30。有的工程地下室外墙有上部结构的承重柱，此类柱在首层为控制轴压比混凝土的强度等级较高，因此在与地下室墙顶交接处应进行局部受压的验算，柱进入墙体后其截面面积已扩大，形成扶壁柱，当墙体混凝土采用低强度等级，其轴压比及承载力一般也能满足要求。
4.17、有抗震设防要求的建筑物，地下室外墙的防水护墙不采用100mm 厚的聚苯。其原因是聚苯板变形大，减弱了土体对建筑物的约束。一些建筑专业图集里常有100mm 厚聚苯护墙的做法，应注意提醒纠正，可采用实心砖护墙或6mm左右的聚乙泡沫塑料片材。
5、外墙设计计算软件
1、目前常用理正工具箱计算地下室外墙的内力。见下图：
2、最近发现《M-结构工具箱》for AutoCAD版内有计算地下室外墙的内力。见下图可从其官网下载使用，其对裂缝计算做了工作。