承重墻

自承重墻第一部分

1.不考慮構造柱、壁柱及圈梁作用時的自承重墻

1.1高厚比計算中計算高度H0的取值

規(guī)范第6.1.1指出，計算高度H0的取值，應按第5.1.3條采用。

按規(guī)范第5.1.3條確定自承重墻的計算高度時，可表達成下面幾個基本規(guī)則。

1.1.1. 自承重墻砌至樓蓋或屋頂

H0 = H 。式中H為自承重墻的高度。

1.1.2. 自承重墻上端為自由端

H0 = 2H 。

1.1.3. 自承重墻兩側與主體結構柱或橫隔墻聯(lián)系(自承重墻上端不是自由端)

設自承重墻兩側與主體結構柱或橫墻聯(lián)系的間距為S 。

當S>2H時，認為橫向的聯(lián)系不起作用，仍按上述1.1.1.的規(guī)則確定計算高度H0 ；

當S≤H時，可以認為是橫向聯(lián)系的距離起控制作用，規(guī)范規(guī)定H0 = 0.6S ；

當H

規(guī)范對此未做明確規(guī)定，作為一個思路可考慮將H定義為墻高的2倍，再應用上面的規(guī)則確定自承重墻的計算高度。

1.2. 自承重墻的高厚比驗算，不同厚度自承重墻的允許計算高度

1.2.1. 自承重墻的允許高厚比的基準值〔β〕

自承重墻允許高厚比的基準值(.一個基于科學原理的理論值或確定值)〔β〕與砌筑砂漿的強度等級有關，如下所示：

砂漿強度等級 M2.5 M5 ≥M7.5

〔β〕 22 24 26

為了建立基本的概念，下面的討論均取砂漿強度等級為M5 。

1.2.2. 自承重墻驗算時的最終允許高厚比值

自承重墻驗算時的最終允許高厚比值，還需乘以修正系數μ1與μ2 。

1.2.2.1.μ1修正系數

與墻厚相關：墻厚 h > 240mm時，μ1 = 1.0 ；h = 240mm時，μ1 = 1.2 ；h = 90mm時，μ1 = 1.5 ； 240 > h > 90mm時，μ1可按插入法取值。

按此規(guī)定，可以列出幾個不同墻厚的μ1值：

墻厚(mm) 100 ，120 ，200 240

μ1值 1.48 1.44 1.28 1.20

上端為自由端的自承重墻，除按上述規(guī)定提高外，尚可再乘以修正系數1.3 。

1.2.2.2.μ2修正系數

μ2的值與門窗洞口相關，主要取決于墻寬范圍內門窗洞口的總寬度。

設墻寬范圍內門窗洞口的總寬度為b S ，自承重墻兩側與主體結構柱或橫墻聯(lián)系的間距為S 。

μ2 = 1－0.4bs / s

按公式算得μ2的值小于0.7時，取0.7 。

當洞口高度等于或小于墻高的1 / 5時，可取μ2等于1.0 。

μ2的取值范圍為0.7~1.0 。

1.2.2.3.自承重墻不同墻厚時允許墻高的參考值(砌筑砂漿M5)

μ2=0.7(洞口大)時，允許墻高參考值(m) 2.49 2.90 4.30 4.84

μ2=1.0(無洞口)時，允許墻高參考值(m) 3.55 4.15 6.14 6.91

上端為自由端的自承重墻，應綜合考慮H0 = 2H及附加的修正系數1.30，其允許墻高參考值應為上述允許墻高參考值乘以修正系數0.65 。

自承重墻第二部分

2. 考慮構造柱、壁柱及圈梁作用時的自承重墻

2.1. 構造柱的作用

構造柱可以增加墻的允許高度，但作用有限。

有構造柱時，墻的允許高厚比〔β〕可乘以提高系數μC ：

μC = 1 γ b c/l。

式中 γ—系數。對燒結普通磚、燒結多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體，γ=1.5 ；對混凝土砌塊砌體γ=1.0 ；對細料石、半細料石砌體γ=0；

b c—構造柱沿墻方向的寬度；

l —構造柱的間距。

當b c = 500mm、l =3000mm且采用磚砌體時，μC = 1.25 。在常用范圍內這已經是比較密的構造柱設置，一般來說采用比較密的構造柱也就能使墻高的允許值能提高25% 。

當構造柱寬度為500mm，間距為3m，砂漿強度等級為M5時，允許墻高的參考值：

墻厚(mm) 200 240

μ2=0.7(洞口大)時，允許墻高參考值(m) 5.02 6.05

μ2=1.0(無洞口)時，允許墻高參考值(m) 7.17 8.64

注：墻厚200mm時，按混凝土砌塊考慮，μC = 1.167 ；

墻厚 240mm時，按磚砌體考慮，μC = 1.25 。

2.2. 壁柱的作用

壁柱對提高墻的允許高度可以有比較明顯的作用，壁柱凸出墻面部分的尺寸愈大作用愈明顯。

驗算帶壁柱墻的高厚比時，采用帶壁柱墻截面的折算厚度hT ：

近似取hT =3.5i ，詳見《砌體結構設計規(guī)范》(GB50003-2001)第5.1.2條。

式中：i—截面回轉半徑，i=sqrt(I/A) ；

I—截面慣性矩；

A—截面面積。

例如：240mm厚的墻，每3m設一壁柱，壁柱寬490mm，凸出墻面250mm，其折算厚度為388mm 。相當于以240mm厚墻為基準時，提高系數為1.62 。與構造柱1.25的提高系數比較，有明顯的提高作用。

hT的計算有點麻煩，但有些可以查表，見苑振芳主編《砌體結構設計手冊》(第三版)表14—14。

2.3. 構造柱與壁柱的比較

構造柱與壁柱對提高墻的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達。構造柱用的是提高系數，壁柱采用增大折算厚度的辦法。其實，折算厚度與原始墻厚的比值也可理解為是提高系數。

構造柱的作用有限。按照規(guī)范的規(guī)定，構造柱的寬度達到500mm，構造柱的中距3m時，提高系數才能達到1.25 。在最極端的情況下提高系數也只能達到1.375 ，此時3m中距的構造柱就要做成750mm寬，采用1.375 的提高系數不應該是可取的方案。

壁柱可以明顯提高墻的允許高度。如前所述，采用壁柱后墻的允許高度可以比不加壁柱提高1.62倍，如有必要，再加大壁柱的尺寸墻的允許高度可以提得更高。缺點是，工藝或建筑專業(yè)往往不喜歡出現壁柱。

2.4. 圈梁的作用

2.4.1. 圈梁沒有作用的條件

自承重墻的兩側沒有橫向支承或僅一側有橫向支承時，圈梁對提高墻的允許高度沒有任何作用。

2.4.2. 對規(guī)范條文可能引起的一點誤會

在進一步討論橫向支承的問題前，有必要先澄清一些容易引起誤會的概念?！镀鲶w結構設計規(guī)范》(GB 50003—2001)的第6.1.2條，敘述了3點。前兩點涉及到墻的整體穩(wěn)定性，第3點談的是墻的局部穩(wěn)定性。不應在整體穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求的情況下討論墻的局部穩(wěn)定性，更不能因為僅僅是局部穩(wěn)定滿足規(guī)范要求就誤認為整體墻的穩(wěn)定性自動滿足要求。

請注意規(guī)范中上述3點中用詞的區(qū)別：

第1點是“驗算帶壁柱墻的高厚比” ；

第2點是“驗算帶構造柱墻的高厚比” ；

第3點是“驗算壁柱間墻或構造柱間墻的高厚比” 。

2.4.3. 對規(guī)范條文更容易引起的一點誤解

在實踐中發(fā)現，規(guī)范條文中最容易引起誤解的是這樣一句話(見規(guī)范6.1.2-3)：“設有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻或帶構造柱墻，當b/s≥1/30時，圈梁可視作壁柱間墻或構造柱間墻的不動鉸支點(b為圈梁寬度)” 。注意，這里指的是“壁柱間墻”或“構造柱間墻” ，而不是“帶壁柱墻”或“帶構造柱墻” 。

規(guī)范的條文應該按照下列順序解讀：

“帶壁柱墻”或“帶構造柱墻”要滿足上述第1、2點的高厚比要求；

滿足要求后，“壁柱”或“構造柱”已能視為“壁柱間墻”或“構造柱間墻”的側向支點；

如果此時“壁柱間墻”或“構造柱間墻” 的局部穩(wěn)定還不能滿足規(guī)范要求，可以通過設圈梁來解決問題，“此時s應取相鄰壁柱間或相鄰構造柱間的距離” ，只要上下圈梁間的距離能滿足“壁柱間墻”或“構造柱間墻” 的高厚比要求即可。

自承重墻第三部分

3. 幾種常見的自承重墻穩(wěn)定設計的思路

3.1. 框架或排架結構的砌體外圍護墻

3.1.1. 討論的范圍

由彩鋼板、鋼龍骨等組成的外圍護墻不在本文討論范圍。

常見的討論范圍內的外圍護墻使用的材料主要有，燒結普通磚、燒結多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、混凝土砌塊等。本文以240mm、200mm厚的砌體墻為例探討其穩(wěn)定設計思路。

3.1.2. 層高較低時

當層高較低，如果能滿足本文1.2.2.3.中的允許高度要求時，可不做特別處理；如果略超過一些，200mm厚超過8 %左右，240mm厚超過12 %左右時，可用設構造柱的辦法來解決，不必再做其他的特別處理。需注意本文1.2.2.2.中門窗洞口對μ2值的影響，當0.7<μ2<1.0時，可使用插值。

3.1.3. 層高不低時

當符合規(guī)范表5.1.3“帶壁柱墻或周邊拉結的墻”中的2H≥S>H的要求時，可按表中的公式0.4S 0.2H確定計算高度。式中，S為框架柱的間距，H為層高。設計思路是，保證按公式確定的計算高度能滿足規(guī)范要求。

3.1.4. 層高較高時

3.1.4.1.橫向能滿足高厚比要求

在H≥S的條件下，如果規(guī)范表5.1.3中的計算高度0.6S能滿足高厚比要求，也可不做特別處理。需注意，此時設構造柱并不能將允許高度乘以提高系數，因為計算高度的方向已經轉了90度。下面分別情況討論：

3.1.4.2. 橫向不能滿足高厚比要求可通過增設圈梁解決

在層高很高，例如是很高的單層廠房，0.6S又不能滿足高厚比要求時，可以尋求圈梁的解決方案。按照規(guī)范中6.1.2-3的規(guī)定，只要b/S≥1/30時，所設的圈梁就可視為框架柱間外圍護墻的不動鉸支點。這樣，即使H很高，例如20m高，都可以通過設若干道圈梁的辦法來解決問題。只要任意兩個相鄰圈梁間的距離能滿足允許高厚比的要求即可。

如果框架柱的間距為6m，200mm厚的墻上的圈梁寬度b=200mm，正好滿足b/S=1/30的條件。

3.1.4.3. 橫向不能滿足高厚比要求但能通過增設“加高”的圈梁解決

同樣的墻厚(200mm)，如果框架柱的間距為7.5m就不能滿足規(guī)范的條件。對此，規(guī)范中還有一個補充條款：“如不允許增加圈梁寬度，可按墻體平面外等剛度原則增加圈梁高度，以滿足……墻不動鉸支點的要求” 。

注：該補充條款規(guī)定得并不明確，因為一開始只定義了圈梁寬度b，并沒有定義圈梁高度h 。在沒有確定圈梁高度h的情況下，討論按等剛度原則增加圈梁高度是沒有意義的。為了能夠合理的進行計算，參照規(guī)范中7.1.5-3關于圈梁高度不應小于120mm的規(guī)定，暫取基準圈梁的高度h為120mm。

對于框架柱的間距為7.5m時的墻上圈梁，按照規(guī)范要求作為不動鉸支點的圈梁寬度不應小于250mm。當采用200mm厚的墻時，其計算原則如下：

基準圈梁的寬度b0 = 250mm，高度h0 = 120mm ；

平面外等剛度圈梁的寬度b = 200mm，求高度h 。

計算條件為 ，按此條件可得

。

按此計算，對于框架柱的間距為7.5m、墻厚200mm且墻高很高的外圍護墻，可以在高度方向設若干道250mm高的圈梁，來保證其穩(wěn)定性。

3.1.4.4.橫向不能滿足高厚比要求且不能通過增設“加高”的圈梁來解決

例如，當外柱的間距為12m，墻厚仍為200mm厚時。單層建筑的山墻容易遇到這種狀況。

此時，按照同樣的計算方法，圈梁應高達960mm。將200mm×960mm截面的梁放在墻上仍稱其為圈梁似乎有些牽強。

如果仍想保持“可視為框架柱間外圍護墻的不動鉸支點”的概念，宜將該梁構造成能承受側向風荷載的梁。從穩(wěn)定設計的要求來看，最好將梁做得比墻寬一些。注意，梁兩側的縱筋才是承受側向風荷載的受力主筋。

在許多情況下，更合理的辦法是采用抗風柱來保持外圍護墻的穩(wěn)定性。

3.2. 多層框架結構的砌體內隔墻

民用建筑層高一般較低，容易滿足規(guī)范要求，這里側重對工業(yè)建筑進行討論。在工業(yè)建筑中，厚度小于200mm的墻多數集中在衛(wèi)生間這類的橫墻較多的場合，也比較容易滿足規(guī)范要求，可不專門討論。下面以墻厚200mm為例進行討論，其他的墻厚可以用類似的思路去計算。

3.2.1. 框架柱間的內隔墻

3.2.1.1. 層高較低時

層高較低時，處理比較方便，不再贅述。

3.2.1.2.層高較高且柱距不大時

層高較高且柱距不大時，例如柱距不大于7.5m時，可以采用增設圈梁或“加高”圈梁的辦法，當墻厚為200mm時一般均可設法滿足規(guī)范要求。

3.2.1.3.層高較高且柱距大時

處理起來有一定難度。如果加構造柱能解決問題最好，但因為構造柱的效果有限，遇到需要洞口折減時，有可能無法滿足規(guī)范要求。如果有吊頂，在吊頂的上部圈梁的寬度容許大于墻厚時，在吊頂上部偏下的位置增設較寬的圈梁是比較有利的辦法。有利條件是，這里不需要考慮側向風荷載。

3.2.2. 與框架柱不相連且長度很長的內隔墻

當層高較低時，處理仍很簡單。當層高較高時，處理方案可能很復雜，需要認真討論。其基本思路可能是，在墻的層高中間部位設圈梁，然后設法構造該圈梁的側向支承。當該墻離柱不遠時，可考慮設水平鋼梁支承在框架柱上。

3.3. 單層排架輕鋼屋蓋廠房的砌體內隔墻

3.3.1. 防火墻

對于層高比較高的單層廠房來說，比較難處理的是防火墻。由于墻比較高，墻的上端設為自由端時，更難滿足規(guī)范要求。一般可將墻的上端構造成鉸接端，這樣相對容易滿足規(guī)范的要求。

鉸接端的構造思路：

當墻正處于鋼屋架或主鋼梁的下方時，可以在鋼屋架或主鋼梁的下方，采用在墻的兩側用夾鋼板的形式來約束墻頂端側向位移的方式。需要注意兩點，一是約束位置，二是約束方式。約束位置：鋼屋架在下弦節(jié)點處，該節(jié)點處有垂直支撐或有與垂直支撐相連的水平系桿；主鋼梁在設隅撐處。約束方式：限制墻的側向位移，不限制鋼屋架或主鋼梁的豎向位移。

當墻不處于鋼屋架或主鋼梁的下方但相互平行時，可以在垂直于鋼屋架或主鋼梁的方向設置鋼梁，在此鋼梁的下方與墻相交處設置上述約束。需注意：當為鋼屋架時，該鋼梁應設置在有垂直支撐或有與垂直支撐相連水平系桿處的下弦節(jié)點處；當為主鋼梁時，該鋼梁應設置在設隅撐處。

當墻不處于鋼屋架或主鋼梁的下方且相互垂直時，可直接在鋼屋架或主鋼梁的下方設置上述約束。

對于采用鋼屋架的單層廠房，防火墻在鋼屋架的高度范圍內不好砌筑，宜由建筑專業(yè)在消防規(guī)范容許的范圍內采用外包防火板的辦法解決。

墻的高厚比控制辦法：

對防火墻來說，如果墻與排架柱相連，墻的高厚比控制思路與外圍護墻的控制思路一致。如果與排架柱不相連，一般要看加了構造柱之后能否滿足規(guī)范要求，如還不滿足要求就只好加壁柱了，這是最后的也是有效的手段。

3.3.2. 普通內隔墻

設計時應特別注意那些不與排架柱相連又很長沒有側向支點的內隔墻。這里只討論用加構造柱的辦法還不能滿足規(guī)范要求的那些墻。

如果能在不太長的距離(例如18m以下)處，墻的兩側均有橫隔墻，或者能人為加上一小段橫隔墻時，可以按本文3.1.4.2.來增設圈梁。在許多情況下，圈梁的寬度可以做得比墻更寬一些。如有必要也可采用“加高”圈梁的辦法。當然，兩圈梁間的距離應滿足允許高厚比的要求。

隔墻上頂部圈梁施工時可能會遇到麻煩，不太好操作，也可采用變通的辦法，將頂部圈梁設得稍低些，圈梁澆好后再砌幾皮磚到頂。

如果前述辦法行不通，就只好加壁柱了。注意，這只是最后的不得已的手段。