砌体女儿墙最大悬臂高度及其构造柱间距的讨论.docx

名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -砌体女儿墙最大悬臂高度及其构造柱间距的争论在工程设计中， 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；在一般情形下，后者的高度取值要比前者敏捷，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洁介绍， 以供同行商榷， 期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；通常情形下， 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打算， 仍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，两种作用应分别运算，取其安全值；为了运算便利， 水平地震作用采纳底部剪力法运算； 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，运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运算一般情形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； 构件破坏面显现在 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， 忽视自振周期、 特点周期和阻力调整系数的影响；在此处运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； 而是采纳等效侧力法中的状态系数、 位置系数取代此值， 故，用等效侧力法运算水平地震作用的标准值为运算参数：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为运算单元 第 4 页，共 24 页 - - - - - - - - -A) 不设置构造柱的情形有墙体截面抗击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) 设置构造柱的情形有有 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. 由于摩擦力不作为抗击地震作用的抗力，就假设底部断 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运算；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为运算单元墙体自重为 5.36KN/m, 有有 L=3.75m构造柱最大间距为 3.75m；3．构造柱的运算依据上述方法， 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运算方法运算构造柱配筋（留意：状态系数应取 ）；4．终止语在实际工程中，女儿墙的材料形式多种多样，可依据当地的实际情形挑选； 从上面的运算过程可见， 挑选自重轻及抗拉强度高的墙体材料对提高女儿墙抗击水平地震作用是特别有效的； 但必需强调一点的是： 在设计中显现较高的砌体女儿墙时， 为了安全起见， 在墙体的肯定高度处设置细石混凝土带， 阻挡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；砖混结构中砌体女儿墙的安全性设计在建筑工程设计中， 由于建筑立面造型的变化， 女儿墙高度不仅仅要满意使用功能的要求， 而且要满意立面造型的要求， 因此为了保证女儿墙的安全， 女儿墙的安全性运算及女儿墙的加强措施， 在整个工程结构设计中愈来愈重要； 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； 在一般情形下， 后者的高度取值要比前者敏捷，且不必设置构造柱；依据《建筑抗震设计规范》 GB-50011-2001第 3.7.1 条规定，屋面女儿墙作为围护墙体， 属于非结构构件范畴； 非结构构件自身及其与结构主体的连接需进行抗震设计； 非结构构件设防目标要与主体结构三水准的设防目标相和谐； 非结构构件和其所在的主体结构组成一个总的系统， 这个总系统的地震反应状态， 同二者连接状况， 质量比和阻尼特点有关， 通常情形下， 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； 这就提出了以下二个问题： 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，仍取决于抗震设防烈度和当地风荷载的大小； 除 60m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， 两种作用应分别运算，取其安全值；女儿墙的水平地震作用采纳等效侧力法运算 , 以石河子地区为例 , 石河子地区抗震设防烈度为 7 度, 女儿墙使用 M5混合沙浆砌筑的240mm厚 MU10实心粘土砖女儿墙，运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及构造柱间距的运算1．1 屋面女儿墙最大悬臂高度的运算一般情形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； 且女儿墙重力远小于顶层的重力 , 在地震力的作用下，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； 构件破坏面显现 在女儿墙根部，呈通缝状，属弯曲抗拉破坏；受弯构件承载力运算公式为： M=ftmW，砖混结构中女儿墙地震力 FEh取值仅考虑墙体自身重量， 忽视自振周期、 特点周期和阻力调整系数的影响； 在此处运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； 而是采纳等效侧力法即单质点非结构构件的抗震简化运算方法；等效侧力法运算水平地震作用的标准值为： F=γηζ 1ζ 2α maxG,其中γ为非结构构件功能系数 , η为非结构构件类别系数 , ζ1 状态系数, ζ2 位置系数取 2.0 ，G为非结构构件的重力，α max为水平地震影响系数最大值 ；运算参数为： 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α max；考虑各种基本地震加速度的地区，非结构构件类别系数取 （按丙类建筑考虑）： 3.0 ；非结构构件功能系数取 1.4 ；状态系数取（不设置构造柱的取值） 1.0 ；（设置构造柱的取值） 2.0 ；位置系数（建筑屋顶点取值规定） 2.0 ；组合分项系数承载力抗震调整系数 〔 非承重墙体 〕0.750 ；取单位长度 1m为运算单元 ：1) 不设置构造柱的情形时，墙体截面抗击矩： w=1/6bh2；墙体底部压应力 δ =M/W；有 H=930m；m 女儿墙不设置构造柱时最大悬臂高度为 930mm；2) 设置构造柱的情形时，有 H=1330m，m女儿墙设置构造柱时最大悬臂高度为 1330mm；1．2 屋面女儿墙构造柱间距的确定设构造柱间距为 L. 由于摩擦力不作为抗击地震作用的抗力，就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运算；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为运算单元墙体自重为 5.36KN/m, 有 V γ RE≤fvbz z ＝2/3h 有 L=3.75m构造柱最大间距为 3.75m；2 女儿墙几种构造加强措施通过上述运算分析可知，石河子地区（ 7 度设防）女儿墙最大高度当不设置构造柱时最大悬臂高度为 930mm，当女儿墙设置构造柱时最大悬臂高度为1330mm；但实际上某些沿街商服住宅女儿墙及一些公用建筑物女儿墙高度均超过 前两种情形，为了保证建筑立面造型的实现， 笔者认为只有加强女儿墙构造措施， 才能解决女儿墙安全问题；1）对女儿墙最大悬臂高度大于 1200mm，小于 1500mm，可采纳加密构造柱及在高度中部增设圈梁的方法来解决，通过构造柱的加密，可提高女儿墙的抗剪才能， 中部增设圈梁，可降低女儿墙的运算高度；具体做法如下列图 1；名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -2）对女儿墙最大悬臂高度大于 1500mm，小于 2100mm，可采纳加密构造柱在高度中部增设圈梁及在女儿墙高度的 2/3 设斜撑方法来的方法来解决， 斜撑可有效降低女儿墙相对高度， 防止女儿墙平面外失稳， 但斜撑必需与板牢靠连结， 钢筋锚固长度应满意 《钢筋混凝土设计规范》 的要求， 斜撑设置间距应与女儿墙构造柱间距相同，具体做法如图 2 所示；图 1 女儿墙最大悬臂高度大于 1200≤ h≤ 1500 图 2 女儿墙最大悬臂高度大于 1500≤h≤21003）对女儿墙最大悬臂高度大于 2100mm，小于 3000mm，可采纳女儿墙加密构造柱在高度中部增设圈梁及在女儿墙高度的 2/3 设置构架形式来解决， 这就要求构架中的柱应有足够的刚度， 柱不应构造柱配筋， 应按运算确定； 水平力应采纳底部剪力法运算； 顶层梁应满意简支梁的运算要求， 且最好是下部构造柱位置以利上下柱钢筋搭接， 如构架柱所处位置无柱， 就应使构架柱伸至下层墙体内， 且在构架柱所处位置设置圈梁， 圈梁高度大于１８０ mm，如构架柱生根梁上， 就应加大梁的刚度， 梁的刚度应为柱刚度的１． ５倍；梁柱接头处钢筋锚固长度应满意《钢筋混凝土设计规范》对框架节点的要求；具体做法如图３所示 第 5 页，共 24 页 - - - - - - - - -名师归纳总结 精品word资料 - - - - - - - - - - - - - - -3 结语在实际工程中， 女儿墙的材料形式多种多样， 可依据当地的实际情形及结构形式合理的挑选； 在女儿墙结构设计中， 从上面的运算过程可见， 挑选自重轻及抗拉强度高的墙体材料对提高女儿墙抗击水平地震作用是特别有效的； 同时对女儿墙构造措施加强也可肯定程度减轻楼板温度应力对女儿墙的破坏， 从而更有效提高女儿墙的安全性；。