砌體結(jié)構(gòu)自承重墻的穩(wěn)定性設(shè)計

1、砌體結(jié)構(gòu)自承重墻穩(wěn)定性設(shè)計摘要：當前，我國經(jīng)濟發(fā)展不均衡，很多地區(qū)建筑水平不發(fā)達，砌體結(jié)構(gòu)仍占據(jù)很大的市場份額，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計成熟且較容易滿足規(guī)范設(shè)計要求，但一些較小 的問題卻容易引起結(jié)構(gòu)設(shè)計師的忽視，比如自承重墻的穩(wěn)定性計算。本文結(jié)合現(xiàn) 行的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對自承重墻的穩(wěn)定性計算進行深入剖析，并闡述其合理的 解決方法。關(guān)鍵詞：砌體自承重墻 穩(wěn)定性關(guān)鍵詞：砌體自承重墻 穩(wěn)定性高厚比砌體結(jié)構(gòu)自承重墻穩(wěn)定性在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第6.1節(jié)有明確的計算要 求，但是因為規(guī)范表達的簡單凝練，設(shè)計者經(jīng)常在不經(jīng)意間，錯誤的引用了規(guī)范 公式，將不滿足規(guī)范要求的自承重墻穩(wěn)定情況，誤認為已經(jīng)滿足了規(guī)范要求。自承重墻穩(wěn)定

2、性影響因素包含計算高度、墻體厚度等，提高穩(wěn)定性措施包含 增設(shè)構(gòu)造柱、壁柱、圈梁等。從滿足規(guī)范的要求來看，高厚比限值屬于結(jié)構(gòu)專業(yè) 范疇，從調(diào)整高厚比的措施來看，采用壁柱、圈梁等，對建筑專業(yè)可能會產(chǎn)生不 利的影響。本文從規(guī)范條文入手，介紹砌體墻穩(wěn)定性設(shè)計的方法，并深入探討解決方案。自承重墻不考慮構(gòu)造柱、壁柱及圈梁作用時情況1.1自承重墻計算高度H0的確定規(guī)范第5.1.3條指出，構(gòu)件需根據(jù)相應部位采用相應的構(gòu)件高度H，進而根 據(jù)表5.1.3的房屋類別和構(gòu)件支撐條件來確定計算高度H0的取值。自承重墻計 算高度H可以表述為以下幾個基本規(guī)則： 01.1.1自承重墻砌至樓蓋或屋頂：H0 = H式中，H 一自

3、承重墻的構(gòu)件高度。1.1.2自承重墻上端為自由端：H0 = 2H1.1.3自承重墻兩側(cè)有橫向支撐，且自承重墻上端為非自由端時，設(shè)自承重 墻兩側(cè)的橫向支撐間距為S，當S2H時，認為橫向支撐無作用，仍按上述1.1.1 規(guī)則確定計算高度H0 = H ；當SWH時，可以認為是橫向支撐起控制作用，規(guī)定 Ho = 0.6S ；當2HNSH時，高度方向與橫向支撐共同起作用，規(guī)定 H0 = 0.4S+0.2H。1.1.4自承重墻兩側(cè)有橫向支撐且自承重墻上端是自由端時，規(guī)范對此沒有 明確規(guī)定，筆者建議可以將H定義為墻高的2倍，再用前面所述規(guī)則確定自承重 墻計算高度。1.2自承重墻允許高厚比自承重墻驗算最終允許的

4、高厚比，由允許高厚比B乘以修正系數(shù)七與 氣來確定。1.2.1修正系數(shù)u1與墻厚相關(guān)修正系數(shù)：當墻厚為240mm時，七二1.2；當墻厚為90mm時， u 1 = 1.5；當墻厚小于240mm大于90mm時，七按插入法取值。特別的，當上 端為自由端的自承重墻的允許高厚比，除按上述規(guī)定提高外，尚可再提高30%。1.2.2修正系數(shù)u2與門窗洞口相關(guān)修正系數(shù)：設(shè)墻寬范圍內(nèi)門窗洞口的總寬度為bS，相鄰橫向 支撐間距為S，u2 = 1 0.4b/S，U2取值不小于0.7。特別的，當洞口高度不 大于墻高的1 / 5時，取u 2等于1.0；當洞口高度不小于墻高的4/5時，按獨 立墻段驗算高厚比。自承重墻考慮構(gòu)造

5、柱、壁柱及圈梁作用時情況2.1構(gòu)造柱作用構(gòu)造柱可以提高墻體允許高度，但作用有限。當墻體有構(gòu)造柱時，允許高厚 比B乘以提高系數(shù)Uc：uC = l+ YbC/l式中，Y系數(shù)；bC 構(gòu)造柱沿墻長方向的寬度；l 一構(gòu)造柱的間距。例如：當bC = 500mm，l = 3米時，uC = 1.25。這種構(gòu)造柱間距設(shè)置已經(jīng) 是比較密的，因此采用構(gòu)造柱的方法使墻允許高度提高基本不會大于25%。2.2壁柱作用壁柱對提高墻體允許高度有明顯作用，壁柱尺寸越大作用越明顯，驗算帶壁柱墻高厚比時，采用帶壁柱墻截面折算厚度七:hT = 3.5i式中i一截面回轉(zhuǎn)半徑。例如：墻體厚度為240mm，每3米設(shè)一壁柱，壁柱寬為490m

6、m，其折算厚度 為388mm，相當于墻體厚度為240mm時，提高系數(shù)為1.62，與構(gòu)造柱 氣=1.25 相比，有明顯的提高作用。2.3構(gòu)造柱與壁柱比較構(gòu)造柱與壁柱對提高墻體允許高度的作用是相似的，只是在規(guī)范中采用了不 同的公式來表述。構(gòu)造柱采用的是提高系數(shù)的方法，壁柱采用的是增大折算厚度 的方法。壁柱較構(gòu)造柱的提高作用更加明顯，但缺點是對建筑專業(yè)使用空間會產(chǎn) 生不利影響。2.4圈梁作用自承重墻的兩側(cè)沒有橫墻或僅一側(cè)有橫墻時，圈梁對墻體允許高度的提高沒 有作用。自承重墻穩(wěn)定性設(shè)計思路及舉例3.1討論的范圍有橫墻、構(gòu)造柱或壁柱等橫向支撐的自承重墻體。本文以厚度為200mm及 240mm的砌體墻為例

7、討論其穩(wěn)定性設(shè)計方法。3.2當層高可以滿足規(guī)范高厚比要求時符合規(guī)范6.1.1條款中的高厚比要求，可不做特別處理。3.3當層高不能滿足規(guī)范高厚比要求時3.3.1橫向支撐距離較近時，如柱距為6m墻厚為200mm的單層廠房，在不能 滿足高厚比要求時，可通過附加圈梁的方法解決。根據(jù)規(guī)范6.1.2-3規(guī)定，當 b/SN1/30時，圈梁可視為壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的不動鉸支點，因此，理論上 可以得出，即使H很高，只要設(shè)置若干道圈梁，且任意兩道相鄰圈梁間的距離能 夠滿足允許高厚比的要求，就可以解決墻體的穩(wěn)定性問題。3.3.2橫向支撐距離較遠時，如柱距為7.2m墻厚為200mm的單層廠房，按規(guī) 范要求作為不動鉸

8、支點的圈梁寬度不應小于240mm，但此時圈梁寬度已經(jīng)超出墻 體厚度，勢必對建筑專業(yè)產(chǎn)生不利影響。當建筑專業(yè)對墻面有要求時，200mm寬 圈梁已不能滿足規(guī)范要求。對此，規(guī)范還有一個補充條款：當不滿足上述條件且 不允許增加圈梁寬度時，可按墻體平面外等剛度原則增加圈梁高度。因此，可按 基準圈梁參數(shù)：寬度b0 = 240mm，高度h0 = 120mm進行墻面外等剛度原則計算 增加圈梁高度，求解出圈梁高度為210mm方可滿足墻體穩(wěn)定性要求（設(shè)計中可取250mm）。3.3.3橫向支撐距離很遠時，不能通過無限制加高圈梁的方法來解決問題。比如，當構(gòu)造柱間距為15m墻厚為240mm的單層廠房的外圍護山墻，此時，3.3.2 的計算方法，圈梁應高達1085mm方可滿足墻體穩(wěn)定性要求，很顯然，此截面圈 梁已不符合結(jié)構(gòu)專業(yè)的常規(guī)設(shè)計，合理