浅谈砌体房屋结构设计中的几个问题

【关键词】砌体房屋；结构设计；墙体 

　　我国的砌体结构具有悠久的历史。砌体结构可同时满足结构，建筑、保温等多功能的要求，且施工技术、管理、维护简便。由于上述优点，砌体结构的应用范围很广，它可用作住宅、办公楼、学校、旅馆、小型礼堂、俱乐部、跨度小于15m的中小型厂房等房屋建筑的墙体、柱和基础等。 

　　1 砌体结构的组成 

　　砌体结构包括上部结构和基础。上部结构由竖向承重构件和水平承重构件组成，竖向承重构件包括砌体墙和砌体独立柱。砌体房屋中一般布置有圈梁和构造柱，此外，根据需要还有过梁、挑梁和墙梁等构件。为了增强砌体结构的整体性，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响，在房屋的檐口、基础顶面和适当的楼层处布置有钢筋混凝土圈梁。为提高房屋的延性，地震设防区的砌体结构，在外墙四角、内外墙交接处等部位设有钢筋混凝土构造柱或芯柱(对砌块砌体)，构造柱要求先砌墙后浇柱。为了将门窗洞上方的荷载传递给洞口侧边的墙体，需要设置过梁，过梁分钢筋混凝土过梁、钢筋砖过梁、砖砌平拱过梁和砖砌弧拱过梁。挑梁是指嵌固在砌体中的悬挑式钢筋混凝土梁，一般有阳台挑梁、雨篷挑梁和外走廊挑梁。当悬挑梁与混凝土圈梁连成一体时，不称其为挑梁。当房屋因底部大空间的需要，部分墙体不能落地时，需设置钢筋混凝土托梁，钢筋混凝土托梁和托梁上的墙体共同组成墙梁。另外，单层工业厂房围护结构中的基础梁与墙体、连系梁与墙体也构成墙梁。墙梁分简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。砌体结构房屋的基础类型有墙下刚性基础、墙下条形基础、筏板基础和桩基础。刚性基础是指基础宽度在刚性角以内，台阶宽高比满足一定要求的基础。刚性基础比较经济，当场地土情况较好时，可以采用这种基础。基础材料有毛石、毛石砌体、砖砌体和混凝土。在以前，也有采用灰土、三合土的。墙下条形基础采用钢筋混凝土，抵抗地基不均匀沉降的能力比刚性基础强，是目前常用的砌体基础形式。当地质条件较差时可以采用筏板基础和桩基础。 

　　2 砌体房屋与横梁设计 

　　砌体结构的墙、柱一般仅进行承载能力极限状态的计算，包括承载力和稳定。规范采用验算高厚比的方法来保证墙、柱稳定性。墙、柱属偏心受力构件，需要进行偏心受压的承载力计算，当墙体承受楼面大梁传来的集中荷载时，还需对大梁底面墙体进行局部受压承载力的计算。受压构件沿水平灰缝的受剪承载力一般不起控制作用，可以不计算。高厚比验算是为了保证墙、柱的稳定性，影响墙、柱稳定性的因素包括：砂浆强度等级、砌体类型、横墙间距及纵横墙之间的拉结、支承条件、砌体截面形式与构件性质等。高厚比验算的内容包括整片墙的高厚比验算和壁柱间墙的高厚比验算。计算墙折算厚度所取截面范围，当有门窗洞时可取窗间墙宽度；当无门窗洞时可取相邻壁柱间的距离，且不大于壁柱宽度加2/3墙高。壁柱的存在提高了墙的稳定性。对于带壁柱墙，除了对整片墙进行验算外，还需对壁柱间墙的高厚比进行验算。壁柱间墙计算高度的取值一律按刚性方案考虑。局部受压承载力不满足要求，需设置梁垫。设置现浇垫块，将梁端宽度扩大至400mm。经验算，局部受压承载力能满足要求。横墙承受墙体自重和楼板传来的分布荷载，负荷宽度为一个开间。因结构布置均匀，各开间的活荷载相同，两边楼板传来的荷载相同，横墙处于轴心受压。对于抗震设防区的墙体，除了要满足静力荷载下的承载力外，还需进行抗震承载力验算。无筋砌体构件，考虑地震作用组合的受压承载力计算，可按非抗震情况的方法进行，但其抗力应除以承载力抗震调整系数。 

　　墙梁是指钢筋混凝土托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件。托梁上的砌体既是托梁上荷载的一部分，又构成结构的一部分，与托梁共同工作。墙梁与一般钢筋混凝土梁的差别在于：墙梁是组合梁，由混凝土和砌体两种材料组成；墙梁是深梁。对于弹性材料的浅梁，材料力学分析时采用了平截面假定。影响墙梁破坏形态的因素较多，如墙体高跨比、托梁高跨比、砌体强度、混凝土强度、托梁纵筋配筋率、受荷方式、墙体开洞情况和有无翼墙等，这些破坏一般通过相应的构造措施加以防止。墙梁斜截面承载力计算涉及托梁和墙体两部分。试验表明，墙梁发生剪切破坏时，一般情况下墙体先于托梁进入极限状态，故托梁与墙体可分别进行受剪承载力计算。 

　　3 砌体房屋的构造措施 

　　在对房屋进行计算时，所取计算简图是对实际结构的一种简化，其中忽略了一些次要因素，需要通过构造措施加以弥补。还有些因素没有考虑，如墙角、温度变化、地基不均匀沉降等，也需要通过构造措施来处理。混合结构房屋的墙体经常由于结构布置或构造处理不当而产生裂缝。产生裂缝的主要原因有：外界温度变化而引起的温度变形；材料的收缩变形；地基的不均匀沉降。 

　　3.1 防止温度和收缩变形引起的墙体裂缝 

　　由于各种材料的温度膨胀系数不同，而房屋中的各部分构件相互联结成为一个空间整体，当温度变化时，各部分必然会因相互制约而产生附加内力。如果构件中产生的拉应力超过混凝土或砌体的抗拉强度，就会出现裂缝。混凝土比砌体的收缩值大得多，收缩值的不一致也会产生附加内力。房屋的长度愈长，在墙体中由于温度和收缩引起的拉应力就愈大。因此，当房屋过长时可设置伸缩缝将房屋划分成若干长度较小的单元以减小墙体因温度和收缩产生的拉应力，从而避免或减少墙体开裂。 

　　为了防止或减轻房屋顶层墙体的裂缝，可根据情况采取下列措施：(1)屋面设置有效的保温、隔热层；(2)屋面保温、隔热层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不宜小于30mm；(3)采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；(4)顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通；(5)顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或拉结筋，钢筋网片或拉结筋应自挑梁末端伸入两边墙体不少于1m；(6)顶层墙体门窗洞口，在过梁上的水平灰缝内设置2～3道焊接钢筋网片或拉结筋，并伸入过梁两端墙内不小于6mm；(7)顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5；(8)女儿墙宜设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起；(9)房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱。 

　　3.2 防止地基不均匀沉降引起墙体开裂的措施 

　　当地基不均匀沉降时，整个房屋就像梁一样受弯、受剪，因而在墙体内将引起较大的附加应力，当产生的拉应力超过砌体的抗拉强度时，墙体就会出现裂缝。防止或减轻地基不均匀沉降引起墙体开裂的措施包括：设置沉降缝、采用合理的建筑体型和结构形式、加强房屋整体刚度和强度。在下列情况下应设置沉降缝：(1)在地基土质有显著差异处；(2)在房屋的相邻部分高差较大或荷载、结构刚度、地基处理方法和基础类型有显著差异处；(3)在平面形状复杂的房屋转角处和过长房屋的适当部位；(4)在分期建造的房屋交接处。采用合理的建筑体型和结构形式要求软土地区房屋的体型应力求简单，尽量避免立面高低起伏和平面凹凸曲折；房屋的长高比不宜过大；邻近建筑物或地面荷载引起的地基附加变形对建筑物的影响应予考虑。通过合理布置承重墙，尽量将纵墙拉通，避免断开和转折；设置圈梁；不在墙体上开过大的洞等措施加强房屋整体刚度和强度。 

　　[1]杨金香.砌体结构抗震设计中的一点体会[J]. 甘肃科技. 2005(12) 

　　[2]宋一.工程结构检测与加固[M]. 科学出版社, 2005