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砌体结构自承重墙的稳定性设计

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1、砌体结构自承重墙稳定性设计摘要：当前，我国经济发展不均衡，很多地区建筑水平不发达，砌体结构仍占据很大的市场份额，砌体结构设计成熟且较容易满足规范设计要求，但一些较小的问题却容易引起结构设计师的忽视，比如自承重墙的稳定性计算。本文结合现行的砌体结构设计规范对自承重墙的稳定性计算进行深入剖析，并阐述其合理的解决方法。关键词：砌体自承重墙稳定性高厚比砌体结构自承重墙稳定性在砌体结构设计规范第6.1节有明确的计算要求，但是因为规范表达的简单凝练，设计者经常在不经意间，错误的引用了规范公式，将不满足规范要求的自承重墙稳定情况，误认为已经满足了规范要求。自承重墙稳定性影响因素包含计算高度、墙体厚度等，提高稳定性措施包含增设构造柱、壁柱、圈梁等。从满足规范的要求来看，高厚比限值属于结构专业范畴，从调整高厚比的措施来看，采用壁柱、圈梁等，对建筑专业可能会产生不利的影响。本文从规范条文入手，介绍砌体墙稳定性设计的方法，并深入探讨解决方案。1. 自承重墙不考虑构造柱、壁柱及圈梁作用时情况1.1自承重墙计算高度H0的确定规范第5.1.3条指出，构件需根据相应部位采用相应的构件高度H，进而根

2、据表5.1.3的房屋类别和构件支撑条件来确定计算高度H0的取值。自承重墙计算高度H可以表述为以下几个基本规则： 01.1.1自承重墙砌至楼盖或屋顶：H0 = H式中，H 一自承重墙的构件高度。1.1.2自承重墙上端为自由端：H0 = 2H1.1.3自承重墙两侧有横向支撑，且自承重墙上端为非自由端时，设自承重墙两侧的横向支撑间距为S，当S2H时，认为横向支撑无作用，仍按上述1.1.1 规则确定计算高度H0 = H ；当SWH时，可以认为是横向支撑起控制作用，规定 Ho = 0.6S ；当2HNSH时，高度方向与横向支撑共同起作用，规定 H0 = 0.4S+0.2H。1.1.4自承重墙两侧有横向支撑且自承重墙上端是自由端时，规范对此没有明确规定，笔者建议可以将H定义为墙高的2倍，再用前面所述规则确定自承重墙计算高度。1.2自承重墙允许高厚比自承重墙验算最终允许的高厚比，由允许高厚比B乘以修正系数七与气来确定。1.2.1修正系数u1与墙厚相关修正系数：当墙厚为240mm时，七二1.2；当墙厚为90mm时， u 1 = 1.5；当墙厚小于240mm大于90mm时，七按插入法取值。特

3、别的，当上端为自由端的自承重墙的允许高厚比，除按上述规定提高外，尚可再提高30%。1.2.2修正系数u2与门窗洞口相关修正系数：设墙宽范围内门窗洞口的总宽度为bS，相邻横向支撑间距为S，u2 = 1 0.4b/S，U2取值不小于0.7。特别的，当洞口高度不大于墙高的1 / 5时，取u 2等于1.0；当洞口高度不小于墙高的4/5时，按独立墙段验算高厚比。2. 自承重墙考虑构造柱、壁柱及圈梁作用时情况2.1构造柱作用构造柱可以提高墙体允许高度，但作用有限。当墙体有构造柱时，允许高厚比B乘以提高系数Uc：uC = l+ YbC/l式中，Y系数；bC 构造柱沿墙长方向的宽度；l 一构造柱的间距。例如：当bC = 500mm，l = 3米时，uC = 1.25。这种构造柱间距设置已经是比较密的，因此采用构造柱的方法使墙允许高度提高基本不会大于25%。2.2壁柱作用壁柱对提高墙体允许高度有明显作用，壁柱尺寸越大作用越明显，验算带壁柱墙高厚比时，采用带壁柱墙截面折算厚度七:hT = 3.5i式中i一截面回转半径。例如：墙体厚度为240mm，每3米设一壁柱，壁柱宽为490mm，其折算厚度

4、为388mm，相当于墙体厚度为240mm时，提高系数为1.62，与构造柱气=1.25 相比，有明显的提高作用。2.3构造柱与壁柱比较构造柱与壁柱对提高墙体允许高度的作用是相似的，只是在规范中采用了不同的公式来表述。构造柱采用的是提高系数的方法，壁柱采用的是增大折算厚度的方法。壁柱较构造柱的提高作用更加明显，但缺点是对建筑专业使用空间会产生不利影响。2.4圈梁作用自承重墙的两侧没有横墙或仅一侧有横墙时，圈梁对墙体允许高度的提高没有作用。3. 自承重墙稳定性设计思路及举例3.1讨论的范围有横墙、构造柱或壁柱等横向支撑的自承重墙体。本文以厚度为200mm及 240mm的砌体墙为例讨论其稳定性设计方法。3.2当层高可以满足规范高厚比要求时符合规范6.1.1条款中的高厚比要求，可不做特别处理。3.3当层高不能满足规范高厚比要求时3.3.1横向支撑距离较近时，如柱距为6m墙厚为200mm的单层厂房，在不能满足高厚比要求时，可通过附加圈梁的方法解决。根据规范6.1.2-3规定，当 b/SN1/30时，圈梁可视为壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点，因此，理论上可以得出，即使H很高，只要设置

5、若干道圈梁，且任意两道相邻圈梁间的距离能够满足允许高厚比的要求，就可以解决墙体的稳定性问题。3.3.2横向支撑距离较远时，如柱距为7.2m墙厚为200mm的单层厂房，按规范要求作为不动铰支点的圈梁宽度不应小于240mm，但此时圈梁宽度已经超出墙体厚度，势必对建筑专业产生不利影响。当建筑专业对墙面有要求时，200mm宽圈梁已不能满足规范要求。对此，规范还有一个补充条款：当不满足上述条件且不允许增加圈梁宽度时，可按墙体平面外等刚度原则增加圈梁高度。因此，可按基准圈梁参数：宽度b0 = 240mm，高度h0 = 120mm进行墙面外等刚度原则计算增加圈梁高度，求解出圈梁高度为210mm方可满足墙体稳定性要求（设计中可取250mm）。3.3.3横向支撑距离很远时，不能通过无限制加高圈梁的方法来解决问题。比如，当构造柱间距为15m墙厚为240mm的单层厂房的外围护山墙，此时，3.3.2 的计算方法，圈梁应高达1085mm方可满足墙体稳定性要求，很显然，此截面圈梁已不符合结构专业的常规设计，合理的解决办法是采用抗风柱来保持外围护墙的稳定性。结束语自承重墙的稳定性问题，在设计初期即应予以充分重视，避免因结构专业为满足规范高厚比要求而采用厚墙体、宽壁柱或宽圈梁等方法对建筑专业造成的不利影响。参考文献：1砌体结构设计规范(GB50003-2011)

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