建筑构造
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第2章 墙体

2.1 墙体的类型与设计要求

墙体是房屋的一个重要组成部分。在一般民用建筑中,墙体工程量占有相当大的比重,墙体和楼板被称为房屋的主体工程。墙体的造价约占工程总造价的30%~40%。墙体材料和构造方法将直接影响建筑物的使用质量、自重、造价、施工工期和材料消耗。故在确定墙体构造时必须全面考虑使用、结构、施工、经济等方面的各种因素。

2.1.1 墙体的类型

墙体按其在平面上位置的不同,分为外墙和内墙。外墙指房屋四周与室外接触的墙;内墙是位于房屋内部的墙。与建筑物短轴方向一致的墙称为横墙,与建筑物长轴方向一致的墙称为纵墙,外横墙习惯上称为山墙。在立面上,窗与窗之间或门与窗之间的墙称窗间墙,窗洞口之下的墙称为窗下墙,平屋顶高出屋面板的外墙称为女儿墙(图2.2.1.1)。

图2.2.1.1 墙体名称(a)平面图;(b)立面图

按墙的受力情况可分为承重墙和非承重墙。凡直接承受上部传来荷载的墙称为承重墙。它同时也承受着风力、地震力等荷载。例如,楼板和屋面板的荷载通过墙传给基础及地基,这种墙体称为承重墙;凡不承受上部荷载的墙称为非承重墙。在砖混结构中,非承重墙分为自承重墙和隔墙。在框架结构中,非承重墙分为填充墙和幕墙。

自承重墙仅承受自身重量,并把自重传给基础;隔墙则把自重传给楼板层或附加的小梁。填充墙是在框架结构中,位于框架梁、柱之间的后砌墙,可以是内墙或外墙。幕墙是指墙体悬挂于框架梁柱的外侧,起围护作用。幕墙的自重由其连接固定部位的梁柱承担。

位于高层建筑外围的幕墙,虽然不承受竖向的外部荷载,但受高空气流影响需承受以风力为主的水平荷载,并通过与梁柱的连接传递给框架系统。

图2.2.1.2 墙体构造形式

(a)实体墙;(b)空体墙;(c)组合墙

按墙体构造方式可分为实体墙、空体墙和组合墙三种(图2.2.1.2)。实体墙是由单一材料组砌而成的不留空隙的墙体,如普通砖墙、实心砌块墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙等。空体墙也是由单一材料组

成,既可以是由单一材料砌成内部空腔,例如空斗砖墙,也可是用具有孔洞的材料建造的墙,例如空心砌块墙,空心板材墙等。组合墙是由两种或两种以上的材料组成,例如钢筋混凝土和加气混凝土构成的复合板材墙,其中钢筋混凝土起承重作用,加气混凝土起保温隔热作用。

按施工方式分类分为叠砌墙、板筑墙和装配式板材墙。叠砌墙是将各种加工好的砖石块材等用砂浆按一定的技术要求砌筑而成的墙体。板筑墙是直接在墙体部位竖立模板,在模板内夯筑黏土或浇筑混凝土,经振捣密实而成的墙体。装配式板材墙是将工厂生产的大型板材运至现场进行机械化安装而成的墙。

按墙体材料分类,有砖墙、夯土墙、石墙、钢筋混凝土墙等。砖墙是传统墙体材料,普通砖是黏土烧制而成,占用耕地大,因此普通黏土烧结砖已禁止使用,现在用得较多是灰砂砖、焦渣砖等。夯土墙历史悠久,在古建筑中应用较多,但现在使用较少;石墙在产石地区采用较多;钢筋混凝土墙主要应用于高层建筑。

目前在社会上出现的新型墙体材料有加气混凝土砌块、陶粒砌块、小型混凝土空心砌块、纤维石膏板、新型隔墙板等。这些新型墙体材料以粉煤灰、煤矸石、石粉、炉渣等废料为主要原料。

2.1.2 设计要求

墙体不仅是围护构件,有时是承重构件,因此对以墙体承重为主的结构,常要求各层的承重墙上、下对齐;各层的门、窗洞口也以上、下对齐为佳。

2.1.2.1 墙体结构布置方案

墙体布置必须同时考虑建筑和结构两方面的要求,既满足建筑的功能与空间的布局要求,又应选择合理的墙体结构布置方案,使之安全承担作用在房屋上的各种荷载,坚固耐久,经济合理。

1.横墙承重

凡以横墙承重的称为横墙承重方案或横向结构系统。这时楼板、屋顶上的荷载均由横墙承受,纵墙只起纵向稳定和拉结的作用。它的主要特点是横墙间距密,加上纵墙的拉结,使建筑物的整体性好、横向刚度大,对抵抗地震力等水平荷载有利。但横墙承重方案

的开间尺寸不够灵活,适用于房间开间尺寸不大的宿舍、住宅及病房楼等小开间建筑,如

图2.2.1.3(a)所示。

2.纵墙承重

凡以纵墙承重的称为纵墙承重方案或纵向结构系统。这时,楼板、屋顶上的荷载均由纵墙承受,横墙只起分隔房间的作用,有的起横向稳定作用。纵墙承重的横墙较少,可使房间开间的划分灵活,但房屋刚度较差,多适用于需要较大房间的办公楼、商店、教学楼

等公共建筑,如图2.2.1.3(b)所示。

3.纵横墙承重

对于建筑立面来说,承重墙上开设门窗洞口比在非承重墙上限制要大。因此,将纵墙承重与横墙承重两种方式相结合,根据需要使部分横墙和部分纵墙共同作为建筑物的承重墙,称为纵横墙承重。该方式空间布置灵活,且空间刚度较大,如图2.2.1.3(c)所示。

4.局部框架承重

当建筑需要大空间时,采用内部框架承重,四周墙承重的方式。这时,梁的一端支承在柱上,而另一端则搁置在墙上,这种结构布置称局部框架结构或内部框架承重方案。它较适合于室内需要较大使用空间的建筑,如商场等,如图2.2.1.3(d)所示。

图2.2.1.3 墙体承重方案

(a)横墙承重体系;(b)纵墙承重体系;(c)纵横墙承重体系;(d)局部框架承重体系

2.1.2.2 对墙体强度和稳定性要求

强度是指墙体承受荷载的能力。砖墙是脆性材料,变形能力小,如果层数过多,重量就大,砖墙可能破碎和错位,甚至被压垮,应验算承重墙或柱在控制截面处的承载力。特别是地震区,房屋的破坏程度随层数增多而加重,设计规范对房屋的高度及层数有一定的限制值。

墙体本身作为竖向构件,不论是否承重,都必须保证其稳定,以防止过大的侧向变形,确保工程安全。墙、柱高厚比是保证墙体稳定的重要指标。墙、柱的高厚比是指墙、柱的计算高度与墙厚、柱宽比值。高厚比越大构件越细长,其稳定性越差。实际工程高厚比必须控制在允许高厚比限值以内。高厚比限值是综合考虑了砂浆强度等级、材料质量、施工水平、横墙间距等诸多因素确定的。

满足高厚比要求采用的方法如下。(1)在墙体开洞口部位设置门垛。(2)在长而高的墙体中设置壁柱。

(3)设置贯通的圈梁和钢筋混凝土构造柱。(4)设置防震缝。

2.1.2.3 对墙体功能方面的要求

1.满足保温与隔热等热工方面的要求

建筑物在使用中对热工环境舒适性的要求带来一定的能耗,从节能的角度出发,也为了降低长期的运营成本,要求作为围护结构的外墙具有良好的热稳定性,使室内温度环境在外界环境气温变化的情况下保持相对的稳定,减少对空调和采暖设备的依赖。

2.满足防火要求

选用的材料及截面厚度,都应符合防火规范中相应燃烧性能和耐火极限所规定的要求。在较大的建筑物中应设置防火墙,把建筑物分成若干区段,以防止火灾蔓延。根据防火规范,一级、二级耐火等级建筑,防火墙最大间距为150m、三级为100m、四级为60m。

3.满足隔声的要求

墙体主要隔离由空气直接传播的噪声。声音在墙体中的传播途径有两种:第一,通过墙体的缝隙和微孔传播。第二,在声波作用下墙体受到震动,声音越过墙体而传播。因此,控制噪声,对墙体采取以下措施。

(1)加强墙体的密缝处理。

(2)增加墙体密实性及厚度,避免噪声穿透墙体及墙体震动。

(3)采用有空气间层或多孔性材料的夹层墙,提高墙体的减振和吸音能力。

(4)在建筑总平面中考虑隔声问题,将不怕噪声干扰的建筑物靠近城市干道布置,这样对后排建筑物可以起到隔声作用。也可以利用绿化带降低噪声。

4.满足防水、防潮要求

在卫生间、厨房、实验室等用水房间的墙体以及地下室的墙体应满足防潮、防水的要求。通过选用良好的防水材料以及恰当的构造做法,保证墙体的坚固耐久性,使室内有良好的卫生环境。

5.建筑工业化要求

在大量民用建筑中,墙体工程量占相当的比重。建筑工业化的关键是墙体改革,提高机械化施工程度,提高工效,降低劳动强度,采用轻质高强的墙体材料,以减轻自重、降低成本。