外围护砌体填充墙的设计

渠 育 香

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

外围护砌体填充墙的设计

渠 育 香

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

通过一工程实例，依据现行规范，对外围护砌体填充墙的设计，指出依据经验设计时，风荷载较大的情况下存在安全隐患，来给出在实际设计中应该注意的事项，以供结构设计人员参考。

砌体，填充墙，设计

某工业构筑物临海而建，主体结构为框架结构，高度约40 m，平面尺寸20 m×20 m，层高约4 m，墙长8 m(典型墙)，围护结构采用MU10烧结普通砖，两侧各有20 mm厚的抹灰，根据业主提供的资料基本风压为0.89 kN/m2，地面粗糙度A类，砌筑砂浆等级为M10，墙体厚度240 mm，墙体两侧各有20 mm厚的抹灰砂浆，砌块容重19.7 kN/m3，场地的抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅲ类。此填充墙无开洞。根据GB 50003—2011砌体结构设计规范(后简称《砌规》)的6.3.1条，框架填充墙墙体除应满足稳定要求外，尚应考虑水平风荷载及地震作用的影响。地震作用可按现行国家标准GB 50011—2010建筑抗震设计规范(后简称《抗规》)中非结构构件的规定计算。

1 稳定性的计算

根据《砌规》6.1.1条以及6.1.2条，可知：

(1)

2 水平风荷载作用的情况

根据《砌规》4.1.5条：

S=γ0·1.4γLSQ1k≤R

(2)

其中，γ0=1；γL=1。

2.1 受弯承载力的计算

风荷载作用于单位长度填充墙时引起的弯矩设计值：

(3)

根据GB 50009—2012建筑结构荷载规范(后简称《荷规》)：

w=1.4wk=1.4βgzμs1μzw0

(4)

其中，βgz取值见表8.6.1；μs1迎风面时取1.0，侧面4 m范围内时取-1.4，其他侧面-1.0，背风面-0.6；μz取值见表8.2.1;w0=0.89 kN/m2。

(5)

单位长度填充墙抗力为：

(6)

由式(2),式(5),式(6)得出墙体容许高度：

(7)

根据以上情况，计算出的受风荷载控制时的根据填充墙受弯承载力计算出的容许墙高如表1所示。

表1 受风荷载控制时的按受弯承载力计算得出的容许墙高

从表1可以看出，每层均需另设系梁才能满足规范的计算要求。

2.2 受弯构件的受剪承载力

(8)

其中单位宽度墙体受到的剪力：

V=1.4βgzμs1μzw0Hi

(9)

根据以上情况，计算出的受风荷载控制时的根据填充墙受弯时的剪力和受剪承载力的结果如表2所示。

表2 受风荷载控制时单位长度填充墙受弯时的剪力和受剪承载力的计算结果

通过表2可以看出，填充墙受弯时的受剪承载力满足要求。

3 地震作用的情况

根据《抗规》的13.2.2和13.2.3条：

F=γηζ1ζ2αmaxG

(10)

其中每延米：G=0.24×1×4×19.7+0.02×2×1×4×20=22.11 kN,αmax=0.08,ζ2=1(底部)～2(顶点处),ζ1=1.0(填充墙体满足构造要求),η=0.9，γ=1.0。

根据《砌规》10.2.1和10.2.2条，可知：

V≤ζNfvA/γRE

(11)

fv=0.17 MPa；σ0/fv=0.46，查表10.2.1，通过线性插值ζN=0.98；γRE=1.0,V=1.3F。

其不同高度的地震剪力设计值与抗震承载力如表3所示。

表3 地震作用受力分析计算简表

通过表3可看出计算结果满足规范要求。

4 结论与建议

1)通过前文的分析与计算，可以看出在沿海地区风荷载比较大的情况下，采用砌体填充墙时，按规范满足构造要求时，基本可满足稳定性和地震作用下的承载力要求，但风荷载横向作用下的承载力，在此项目中已经采用可以提供最大弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值对应的材料，即使是在这种情况下仅仅满足规范的构造要求是不能满足规范对风荷载承重力的计算要求的，尤其是建筑物四个角部的墙体。如果采用的围护填充墙体更薄的话就更不安全。遇到此种情况要仔细计算并布置满足设计要求的系梁。

2)假定此建筑物在其他风压地区，依然采用240 mm的烧结普通砖，其抗压强度为MU10，砌筑砂浆等级为M10，根据式(7)得到：

(12)

根据式(12)得出的在外围护填充墙墙高4 m时，容许风压计算结果见表4。通过表4 可以看出在进行实际设计时，若使用砌体填充墙，并已采用可以提供最大弯曲抗拉强度设计值的砌体材料，尤其是转角E/5范围内的墙体，应该注意横向作用下风荷载的影响；地面粗糙度A类和B类地区，尤其是比较高的建筑，在使用砌体填充墙时应谨慎对待；对于C类和D类地区，对于中国内陆地区来说，大部分范围内，高度不高的建筑物，满足构造要求的前提下，这类填充墙一般是满足风荷载要求的。

表4 墙高4 m时在各类地面粗糙度下的最大容许风压(修正后) kN/m2

3)假定此建筑物在风压0.50 kN/m2地区，地面粗糙度为B类时，采用不同的砌体时，假设墙厚200 mm(为了比较，烧结普通砖也为墙厚200 mm)，其抗压强度为MU10，砌筑砂浆等级为M10，根据式(8)，计算出在不同砌体下的容许高度，见表5。根据表5可以看出，即使风压不是很大的情况下，如果采用其他砌体，即使采用了抗压强度为MU10的砖或砌块，等级为M10的砌筑砂浆，满足风荷载作用下的受弯承载力时，外围护填充墙的墙高容许值也远远小于常规的4 m，在实际设计时，应引起结构工程师足够的重视，避免造成严重的后果。

表5 受风荷载控制时的按受弯承载力计算得出的容许墙高 m

4)如果钢筋混凝土房屋采用砌体填充墙，尤其是外围护结构，在开阔地带尤其是风压比较大的地区和比较高的建筑，应该认真的分析设计，避免通过经验设计带来的严重后果。在选用材料的时候，应该优先选择强度比较高的砂浆；满足经济性等的要求下，墙体不宜做的过薄。除此之外其构造要求还应满足《砌规》6.3节的要求，抗震设计时还应该满足《抗规》6.1.15条第三款的规定和13.3节的相关要求。

[1] GB 50003—2011,砌体结构设计规范[S].

[2] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[3] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

Discussionaboutdesignofexteriorfilledmasonrywall

QuYuxiang

(ShanxiTransportationResearchInstitute,Taiyuan030006,China)

Through a project example, the design of the outer masonry filled wall, according to the current specification, it points out that design based on experience does not meet the specification, if wind load is high. At the last, the problems should be paid attention to in the actual exterior filled masonry wall design. And at the same time some useful advice is given for the reference of the civil engineer.

masonry, filled wall, design

1009-6825(2017)23-0046-02

2017-06-08

渠育香(1982- )，女，工程师

TU318

：A