砌体女儿墙最大悬臂高度及其构造柱间距的讨论

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

在工程设计中，屋面女儿墙使用得较多的形式有两种：砌体和钢筋混凝土女儿墙。在一般情况下，后者的高度取值要比前者灵活，且不必设置构造柱。现仅将砌体女儿墙的设计思路和方法作简单介绍，以供同行商榷，希望能起到抛砖引玉的作用。
    现行规范《GB-50011-2001》第3.7.1条规定，非结构构件自身及其与结构主体的连接需进行抗震设计。屋面女儿墙作为围护墙体，属于非结构构件范畴。
    通常情况下，上人屋面的女儿墙需要设计成立面悬臂式的，以免占据屋顶空间。这就提出了两个问题：砌体女儿墙的最大悬臂高度和为了保证女儿墙的整体性所需的构造柱间距是多少？实际上，女儿墙的最大悬臂高度和构造柱的间距不仅由墙体自身的材料及其截面特性决定，还取决于抗震设防烈度和当地风荷载的大小。除60米以上的高层建筑外，地震作用和风荷载作用可不同时考虑，因此笔者在本文中对二者共同作用不再赘述，只考虑地震单独作用时墙体受力机理。当风荷载起主导作用时，两种作用应分别计算，取其安全值。
    为了计算方便，水平地震作用采用底部剪力法计算。下面以7度设防区、使用M5混合沙浆砌筑的240mm厚实心粘土砖女儿墙为例，计算屋面女儿墙最大悬臂高度及其构造柱间距。
    1、屋面女儿墙最大悬臂高度的计算
    一般情况下女儿墙根部设有混凝土梁、板或圈梁，可视其为墙体的固接支座；墙体顶部为自由端，不存在支承点之间的相对位移所产生的影响，从而可将女儿墙简化为一静定悬臂构件。在地震力FEh的作用下，女儿墙的受力机理等效于：集中力作用于自由端处的悬臂构件。构件破坏面出现在A-A处，呈通缝状，属弯曲抗拉破坏。
    地震力FEh取值仅考虑墙体自身重量，忽略自振周期、特征周期和阻力调整系数的影响。
    在此处计算女儿墙的水平地震力时，未沿用底部剪力法中常规的G乘以3的放大系数的算法；而是采用等效侧力法中的状态系数、位置系数取代此值，故，用等效侧力法计算水平地震作用的标准值为  
    计算参数：
    墙体自重 g=5.36KN/m2
    砌体抗拉强度 ftm=0.11MPa
    水平地震影响系数最大值   
    （考虑各种基本地震加速度的地区）
    非结构构件类别系数  （按丙类建筑考虑）
    非结构构件功能系数  
    状态系数   （不设置构造柱的取值）
    （设置构造柱的取值）
    位置系数   （建筑屋顶点取值规定）
    组合分项系数
    承载力抗震调整系数   (非承重墙体)
    取单位长度1m为计算单元 
    A)不设置构造柱的情况有
    墙体截面抵抗矩
    墙体底部压应力  
    有H=0.93m
    女儿墙不设置构造柱时最大悬臂高度为0.93m。
    B)设置构造柱的情况有  
    有H=1.33m
    女儿墙设置构造柱时最大悬臂高度为1.33m。
    2、屋面女儿墙构造柱间距的确定
    设构造柱间距为L.由于摩擦力不作为抵抗地震作用的抗力，则假设底部断面破坏后，我们可将构造柱间的墙体视为水平简支梁或连续梁，构造柱视为墙体的支座进行计算。此时，墙体破坏属砌体沿齿缝弯曲抗拉破坏，ftm=0.23MPa。
    取单位高度1m为计算单元
    墙体自重为5.36KN/m,有  
    有L=3.75m
    构造柱最大间距为3.75m。
    3、构造柱的计算
    根据上述方法，把墙体的水平地震力传递到构造柱上，可按一般的悬臂构件计算方法计算构造柱配筋（注意：状态系数应取 ）。
    4、结束语
    在实际工程中，女儿墙的材料形式多种多样，可根据当地的实际情况选择。从上面的计算过程可见，选择自重轻及抗拉强度高的墙体材料对提高女儿墙抵抗水平地震作用是十分有效的。但必须强调一点的是：在设计中出现较高的砌体女儿墙时，为了安全起见，在墙体的一定高度处设置细石混凝土带，阻止施工人员按一步到位的方法砌筑墙体，以免在短时间内因墙体较高而下部砂浆强度不足，导致墙体坍塌、坠落伤人。