墻體材料應(yīng)滿足的幾點(diǎn)要求

1、墻體應(yīng)滿足的幾點(diǎn)要求一、結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求主要表現(xiàn)在強(qiáng)度和穩(wěn)定性兩個(gè)方面。1.強(qiáng)度：磚墻的強(qiáng)度多采用驗(yàn)算的方法進(jìn)行。磚墻的強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上是磚砌體的抗壓強(qiáng)度，它取決于磚 和砂漿的材料強(qiáng)度等級(jí)。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ 388)中規(guī)定，磚的材料強(qiáng)度等級(jí)有MU30(300kg/cm2)、MU25(250kg/cm2)、MU20(200kg/cm2)、MU15(150kg/cm2)、MU10(100kg/cm2) 和 MU7.5(75kg/cm2)。砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)有 M15(150kg/cm2)、M10(100kg/cm2)、 M7.5(75kg/cm2)、 M5(50kg/cm2)、M2.5(

2、25kg/cm2)、M1(10kg/cm2)和 M0.4(4kg/cm2),磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值詳見(jiàn)表 3-1。磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3-1核的強(qiáng)度等級(jí)砂漿的強(qiáng)度等級(jí)砂漿強(qiáng)度M15M10M7.5M5M2.5M1M0.40MU304. 163. 453. 102.742. 392. 171. 581.22MU253. 803. 152.832.502.181.981.451.11MU203.402.822.532.241.951.771.291.00MU152.942.442.191.941.691.541.120.86MU102.401.991.791.381.260.910.70MU7.

3、5一1.731.551.581.191.090.730.611.37受壓構(gòu)件的承載力可按下式計(jì)算:N< 4 , f A式中N 荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；4高厚比B和軸向力的偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)；f砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A 截面面積，對(duì)各類砌體均按毛截面計(jì)算。通過(guò)上式可以看出，提高受壓構(gòu)件的承載力的方法有兩種：(1)加大截面面積或加大墻厚。這種方法雖可取，但不一定經(jīng)常采用。工程實(shí)踐表明，240mm厚的磚墻是可以保證20m高(相當(dāng)于住宅六層)的承載要求的。(2)提高砌體抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。這種方法主要采用同一墻體厚度，在不同部位通過(guò)改變磚和砂漿強(qiáng) 度等級(jí)來(lái)達(dá)到承載要求。2.穩(wěn)定性：磚

4、墻的穩(wěn)定性一般采取驗(yàn)算高厚比的方法進(jìn)行。其公式為:式中H0墻、柱的計(jì)算高度；h墻厚或矩形柱與H0相對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)；1非承重墻允許高厚比的修正系數(shù)；必一一有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)；表3-2固一一墻、柱的允許高厚比，其數(shù)值詳見(jiàn)表 3-2 c 墻、柱的允許高厚比B 值砂漿強(qiáng)度等級(jí)墻柱M0.41612M12014M2.52215M52416> M7。52617從上式中，可以看出，砂漿強(qiáng)度等級(jí)愈高，則允許高厚比值愈大。提高磚墻穩(wěn)定性可以降低墻、柱 高度或加大墻厚、加大柱子斷面。二、保溫要求保溫要求墻體的保溫因素，主要表現(xiàn)在墻體阻止熱量傳出的能力和防止在墻體表面和內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)水的能力 兩大方面。

5、在建筑物理學(xué)上屬于建筑熱工設(shè)計(jì)部分。一般應(yīng)以民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50176 93) 為準(zhǔn)，這里介紹一些基本知識(shí)。1 .建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及要求目前，全國(guó)劃分為五個(gè)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)。(1)嚴(yán)寒地區(qū)：累年最冷月平均溫度低于或等于-10C的地區(qū)，如黑龍江和內(nèi)蒙古的大部分地區(qū)。這個(gè)地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)建筑物的防寒措施，不考慮夏季防熱。(2)寒冷地區(qū)：累年最冷月平均溫度高于-10C、小于或等于0c的地區(qū)，如東北地區(qū)的吉林、遼寧， 華北地區(qū)的山西、河北、北京、天津及內(nèi)蒙古的部分地區(qū)。這個(gè)地區(qū)應(yīng)以滿足冬季保溫設(shè)計(jì)要求為主， 適當(dāng)兼顧夏季防熱。(3)夏熱冬冷地區(qū)：最冷月平均溫度為 010C,最熱月平均溫度為2530

6、C。如陜西、安徽、江蘇 南部、廣西、廣東、福建北部地區(qū)。這個(gè)地區(qū)必須滿足夏季防熱要求，適當(dāng)兼顧冬季保溫。(4)夏熱冬暖地區(qū)：最冷月平均溫度高于 10C,最熱月平均溫度為2529C。如廣東、廣西、福建 南部地區(qū)和海南省。這個(gè)地區(qū)必須充分滿足夏季防熱要求，一般不考慮冬季保溫。(5)溫和地區(qū)：最冷月平均溫度為 013C,最熱月平均溫度為1823C。如云南全省和四川、貴州 的部分地區(qū)。這個(gè)地區(qū)的部分地區(qū)應(yīng)考慮冬季保溫，一般不考慮夏季防熱。2 .冬季保溫設(shè)計(jì)要求(1)建筑物宜設(shè)在避風(fēng)、向陽(yáng)地段，盡量爭(zhēng)取主要房間有較多日照。(2)建筑物的外表面積與其包圍的體積之比(體型系數(shù))應(yīng)盡可能地小。平、立面不宜出現(xiàn)

7、過(guò)多的凹凸 面。(3)室溫要求相近的房間宜集中布置。(4)嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑不應(yīng)設(shè)冷外廊和開(kāi)敞式樓梯間；公共建筑主入口處應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)門、 熱風(fēng)幕等避風(fēng)設(shè)施。寒冷地區(qū)居住建筑和公共建筑宜設(shè)置門斗。(5)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)北向窗戶的面積應(yīng)予控制，其它朝向的窗戶面積不宜過(guò)大。 應(yīng)盡量減少窗戶縫隙長(zhǎng)度，并加強(qiáng)窗戶的密閉性。(6)嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的外墻和屋頂應(yīng)進(jìn)行保溫驗(yàn)算，保證不低于所在地區(qū)要求的總熱阻值。(7)熱橋部分(主要傳熱渠道)通過(guò)保溫驗(yàn)算，并作適當(dāng)?shù)谋靥幚怼? .夏季防熱設(shè)計(jì)要求(1)建筑物的夏季防熱應(yīng)采取環(huán)境綠化、自然通風(fēng)、建筑遮陽(yáng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱等綜合性措施。(2)建筑物的總體布置，單體的平、剖面設(shè)計(jì)

8、和門窗的設(shè)置，應(yīng)有利于自然通風(fēng)，并盡量避免主要使 用房間受東、西日曬。(3)南向房間可利用上層陽(yáng)臺(tái)、凹廊、外廊等達(dá)到遮陽(yáng)目的。東、西向房間可適當(dāng)采用固定式或活動(dòng) 式遮陽(yáng)設(shè)施。(4)屋頂、東、西外墻的內(nèi)表面溫度應(yīng)通過(guò)驗(yàn)算，保證滿足隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。(5)為防止潮霉季節(jié)地面泛潮，底層地面宜采用架空做法。地面面層宜選用微孔吸聲材料。4 .傳熱系數(shù)與熱阻眾所周知，熱量通常由圍護(hù)結(jié)構(gòu)的高溫一側(cè)向低溫一側(cè)傳遞。散熱量的多少與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積、傳熱時(shí)間、內(nèi)表面與外表面的溫度差有關(guān)。一般可按下式求出散熱量。Q= K( T-tir w) F Z式中Q圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳出熱量(kW)；K圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)(kW/m2-

9、K)；Tfl-圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度(°C)； TW-圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面溫度(。C)；F 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積(m2);Z傳熱的時(shí)間(h)。(1)傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K,表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同厚度、不同材料的傳熱性能?？倐鳠嵯禂?shù)K0由吸熱、傳熱和放熱三個(gè)系數(shù)組成，其數(shù)值為三個(gè)系數(shù)之和。這三個(gè)系數(shù)中的吸熱系數(shù)和放熱系數(shù)為常數(shù)、傳熱系數(shù)與 材料的導(dǎo)熱系數(shù) 人成正比，與材料的厚度 6成反比，即K=入法 其中 入值與材料的密度和孔 隙率有關(guān)。密度大的材料，導(dǎo)熱系數(shù)也大，如磚砌體的導(dǎo)熱系數(shù)為0.81(W/mK)鋼筋混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.74(W/mK)?？紫堵蚀蟮牟牧?，導(dǎo)熱系數(shù)則小，如加 氣混凝土導(dǎo)熱系數(shù)為0.22

10、(W/m K),膨脹珍珠巖的導(dǎo)熱系數(shù)為0.07(W/m K)。導(dǎo) 熱系數(shù)在0.23及以下的材料叫保溫材料。傳熱系數(shù)愈小，則圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫能 力愈強(qiáng)。（2）熱阻傳熱阻R,表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻止熱流彳播的能力?？倐鳠嶙鑂0由吸熱阻（內(nèi)表面換熱阻）Ri、傳熱阻R和放熱阻（外表面換熱阻）Re三部分組成。其中Ri和Re為常數(shù)，R與材料的導(dǎo)熱系數(shù) 人成反比，與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度6成正比，即。熱阻值愈大，則圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫能力愈強(qiáng)。5 .熱阻的計(jì)算（1）單一材料層的熱阻多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻R= R1+R2+ Rn（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻R0=Ri+R+Re式中R材料層的熱阻（m2 K/W）;8-材料層的厚度（m）；k材料的導(dǎo)

11、熱系數(shù)（W/m K）；R0圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總熱阻（m2 K/W）;Ri 內(nèi)表面的換熱阻（m2K/W）,墻面、地面、頂棚 Ri = 0.11；Re外表面的換熱阻（m2 K/W）,與室外空氣直接接觸的表面 Re=0.04。 【例11某外墻厚為365mm,內(nèi)側(cè)抹有20mm厚石灰砂漿，求此墻的實(shí)有熱阻? 【解】根據(jù)公式 R0=Ri+R+Re其中R由兩部分組成，即R=R1 + R2o Ri的常數(shù)，其數(shù)值為0.11, Re也是常數(shù)，其數(shù)值為0.04,石灰砂漿的導(dǎo)熱系數(shù) k0.81,磚砌體的導(dǎo)熱系數(shù) k0.81（以上數(shù)字均由民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程（JGJ24 86）附錄三中查出）。這樣，將這些數(shù)字代入公式。R0 =

12、 0.11+0.025+0.45+0.04= 0.625m2 K/W【例2】某外墻厚為240mm,內(nèi)側(cè)抹有20mm厚石灰砂漿，求此墻的實(shí)有熱阻?！窘狻扛鶕?jù)公式 R0=Ri + R+Re將有關(guān)數(shù)值代入：R0 = 0.11+0.02/0.81+0.24/0.81+0.04= 0.11+0.025+0.296+0.04 = 0.471m2 K/W6 .圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最小總熱阻值圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最小總熱阻值由下式確定:式中R0, min 圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小總熱阻值（m2 K/W）；ti 冬季室內(nèi)計(jì)算溫度（C ）, 一般居住建筑ti = 18,托幼建筑ti = 20 C ;te圍護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計(jì)算溫度，如北京冬季室外計(jì)

13、算溫度按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)D分為四種類型。見(jiàn)表3-3o其他城市的te值，可由規(guī)范附表中查得：n修正系數(shù)，外墻、平屋頂 n=1,坡屋頂n=0.9；Ri圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻（m2K/W）；At室內(nèi)空氣與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫度差（C）。居住建筑、幼兒園外墻為 6,平屋頂為4,公共建筑為7?！纠?】求北京地區(qū)職工住宅外墻的最小熱阻值?！窘狻肯燃俣ò磏型取值，te=-12o把有關(guān)數(shù)值代入公式：再假定按I型取值，te= 9 c把有關(guān)數(shù)值代入公式：7 .圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度的計(jì)算計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度，必須確定以下兩個(gè)基本數(shù)據(jù)：（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最小總熱阻值 R0, min。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)人值及

14、所求厚度以外的其它熱阻值 R- Rxo求出厚度以外，還要根據(jù)下列公式校核假定熱惰性是否合理。多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性D值的計(jì)算公式為：D = R1S1 + R2S 2 + RnSn式中 R材料的熱阻（m2 K/W）;S材料的蓄熱系數(shù)（W/（m2 K）?！纠?】北京地區(qū)職工住宅，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體采用磚墻，內(nèi)側(cè)抹有20mm厚的石灰砂漿，試求此墻的最小厚度。從例3中可知R0, min的數(shù)值。按 n 型取值時(shí)，R0, min = 0.55m2 K/W；按 I型取值時(shí)， R0, min = 0.495m2 K/W。從例1中可知R0Rx的數(shù)值。R0=Ri+Rt+Rx+Re,其中除 Rx為未知數(shù)外，其他均為已知，即R

15、0= 0.11+0.025+Rx+0.04,將Rx移至等號(hào)左邊，R0 Rx= 0.11+0.025+0.04= 0.175m2 K/W。令R0, min = R0即可求出所需墻體厚度，（墻體的 仁0.81）。選用n型試算：R0, min = R0 將有關(guān)數(shù)值代入即 0.55= 0.11+0.025+Rx+0.04 移項(xiàng)后可得 Rx= 0.55-0.11-0.025-0.040.375m2 K/W,再根據(jù)的關(guān)系，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，求出墻厚，即0.375=»0.81移項(xiàng)后求出 -0.375X0.81 = 0.304m。再用I型試算。R0, min = R0-0.495-0.11-0.025-

16、0.04= Rx= 0.32m2 K/W代入有關(guān)數(shù)據(jù)后 6 "0.32 0.81 = 0.259m。經(jīng)過(guò)兩次試算，我們可以看出，北京地區(qū)住宅外墻的厚度必須大于或等于0.259m,也就是說(shuō)采用240mm墻厚是不夠的。通過(guò)兩次試算，得出兩個(gè)厚度，到底哪一個(gè)厚度更合適呢？這要通過(guò)校核熱惰性來(lái)決定。當(dāng)采用0.304m時(shí)，熱惰性當(dāng)采用0.259m時(shí)，熱惰性（其中磚墻S= 10.53,石灰砂漿S= 11.26均從規(guī)范中查出）分析：當(dāng)采用I型設(shè)計(jì)時(shí)，墻厚為 0.259m,熱惰性D = 3.65（表3-6中規(guī)定D應(yīng)大于6）;按n型設(shè) 計(jì)時(shí)，墻厚為0.304m,熱惰性D= 4.23（表3-6中規(guī)定D在

17、4.16.0之間）。不難看出，選用n型設(shè)計(jì) 是合理的。但考慮到墻厚必須符合磚的尺寸，因而北京地區(qū)住宅外墻的厚度應(yīng)采用一磚半厚（365mm）。8 .窗子面積和層數(shù)的決定在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上開(kāi)窗面積不易過(guò)大，否則，熱損失將會(huì)很大。窗子和陽(yáng)臺(tái)門的總熱阻應(yīng)符合表3-4的規(guī)定。嚴(yán)寒地區(qū)各向窗子，R0必須大于或等于0.307m2 K/W,因而必須采用雙層木窗或雙層鋼窗。寒冷地區(qū)除北向窗外，R0必須大于或等于0.156m2K/W（單層鋼窗或單層木窗），北向窗R0必須大 于或等于0.307m2 K/W（雙層鋼窗或雙層木窗）。居住建筑各朝向的窗墻面積比，應(yīng)符合以下規(guī)定：北向不大于0.25;東、西向不大于0.30;南向不

18、大于0.35。窗子的氣密性必須良好，一般在兩側(cè)空氣壓差為10Pa的情況下，窗子的空氣滲透量，低層和多層為V4.0m3/m-,h在高層和中高層為 v2.5m3/m若達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)氣密措施。9 .圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透圍護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)表面或外表面產(chǎn)生凝結(jié)水現(xiàn)象是由于水蒸汽滲透遇冷后而產(chǎn)生的。由于冬季室內(nèi)空氣溫度和絕對(duì)濕度都比室外高，因此，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)存在著水蒸汽分壓力差。水蒸汽分子由壓力高的一側(cè)向壓力低的一側(cè)擴(kuò)散，這種現(xiàn)象叫蒸汽滲透。材料遇水后，導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫能力會(huì)大大降低。為避免凝結(jié)水的產(chǎn)生，一般采取控制室內(nèi)相對(duì) 濕度和提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻的辦法解決。室內(nèi)相對(duì)濕度 是空氣的水蒸汽分壓力與最大水蒸汽分壓力的比值。一般以30%40%為極限，住宅建筑的相對(duì)濕度以40%50%為佳。10 .圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫構(gòu)造為了滿足墻體的保溫要求，在寒冷地區(qū)外墻的厚度與做法應(yīng)由熱工計(jì)算確定。采用單一材料的墻體，其厚度應(yīng)由計(jì)算確定，并按模數(shù)統(tǒng)一尺寸。為減輕墻體自重，可以采用夾心墻體，帶有空氣間層的墻體及外貼保溫材料的做法。值得注意的是，外貼保溫材料，以布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)靠低溫的一