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1、 9 Building Structure 设计交流 We learn we go 砌体填充墙墙厚取值的讨论 张 伟/香港华艺设计顾问（深圳）有限公司0 前言 砌体结构设计规范（GB500032001）1（简称砌体规范）第6.1.1条规定，通过高厚比指标对承重和非承重墙体的最小墙厚取值加以限制，以避免墙体过薄而出现失稳破坏。承重墙主要应用于砌体结构，不在文中讨论之列。文中研究的内容是应用于钢筋混凝土结构的砌体填充墙，即非承重墙。其作用主要是为分割建筑空间，实现不同功能房间划分的需求，故可归类为砌体规范中自承重墙体的范畴。换言之，此类墙体仅承受自重，不承担周边其他受力构件传来的荷载。 基于保护土
2、地资源和生态环境的需要，国务院办公厅发文2规定：禁止在工程中使用实心粘土砖。由此带来两方面的转变：第一，墙厚模数的改变，即原来墙厚以120mm作为主要模数的情况逐渐减少（例如：墙厚为240，370mm等）；而逐渐以整数倍的砖墙模数替代（如：常用墙厚以 100，200mm 居多）。第二，墙体自重减小，相应工程造价可以适当节约。如：加气混凝土砌块容重为 78kN/m3，仅为实心粘土砖的40%左右。 基于以上情况，在目前的实际工程中，除寒冷地区出于节能需求而需要较厚的墙体外，国内大多数地区的民用建筑项目中，一般内、外隔墙墙厚取 200mm，卫生间和一些设备用房等墙厚采用 90100mm 较为普遍。一
3、些公建项目，为尽可能增大使用面积，墙厚也有选取不大于100mm的情况。对厚度过薄、砌筑高度又较高的墙体，可能会存在高厚比不满足规范要求的情况，容易遗留安全隐患。出现该问题的原因主要来自两个方面：1）设计者将主要精力集中于主体结构设计，对填充墙厚的取值重视不够；2）有关填充墙体厚度限制的规定零散分布于几本规范的诸多条文中，其具体要求甚至在条文或附表的注解和条文说明里，设计人员很难顾全。 对于某一具体工程，要很快得知其墙厚取值是否能满足规定，需要对照规范各种适用情况，选取对应的系数，逐一验算后方能得出结论，颇为不便。文中拟针对实际工程中砌体填充墙常见的情况，结合规范的相关规定，加以归纳总结，供参考
4、。 1 影响墙体高厚比指标的各项因素 砌体规范给出墙柱的高厚比计算公式如下： 210 hH （1） 式中符号定义见砌体规范1。 分析各参数组成，针对非承重墙体，影响该指标的主要因素有墙体砌筑高度、墙长、墙厚、门窗洞口的大小、砂浆强度等级、墙体四周受约束情况和墙体侧面采用水泥砂浆抹面的强度等诸多因素。其中，1为自承重墙允许高厚比的修正系数，砌体规范第6.1.3条对其进行专项规定，分别给出墙厚为240mm和90mm对应的 1分别为1.2和1.5，墙厚处于二者之间的可按插入法取值，可以理解为对此类情况高厚比适当放松。为便于计算，将常用墙厚 1逐一求出，如表1所示。 不同填充墙墙厚对应的1值 表1 墙
5、厚/mm 90 100 120 190 200 240 1 1.50 1.48 1.44 1.30 1.28 1.20 影响值的主要因素为砌筑墙体的砂浆强度等级、墙厚和填充墙周边受约束条件，后者通过墙体的计算高度系数来体现。 砌体规范第6.1.3条注1规定：对墙体上端为自由端的自承重墙允许高厚比，除按上述规定提高外，尚可提高30%。其中，上端为自由度可理解为墙体砌筑高度没有占满整个楼层净空高度且无压顶圈梁，或即便是砌筑到上一楼层梁（或板）底，但是墙顶未与梁（或板）底密切结合或没有与梁之间设置有效钢筋拉结。 考虑到实际施工管理现状，往往即便是设计提出要求，很多工程在实际施工时，对墙顶与上层楼面梁
6、（或板）底之间设置连接措施的要求，由于施工工序复杂，常常未能付诸实施。偏于保守的考虑，下面的分析均假设墙顶为自由端的情况。 2 无洞口墙体墙厚取值分析 基于以上分析，先讨论无洞口墙体的情况，即取 21.0。选取工程常用两种砂浆强度等级（M5.0，M7.5），求出表1所列非承重墙高厚比限值（表2），其变化规律是随着墙厚增大，高厚比随之减小。 作者简介：张伟，硕士毕业于西安建筑科技大学，主任工程师，高级工程师，一级注册结构工程师，香港工程师学会正会员，Email:zw_。 10 设计交流 Building Structure We learn we go 无洞口填充墙高厚比12 表2 墙厚/mm
7、90 100 120 190 200 240 M5.0 46.8 46.2 44.9 40.6 39.9 37.4 砂浆强度 等级 M7.5 50.7 50.0 48.6 44.0 43.2 40.5 分类计算出实际工程中各种常见情况下的非承重墙最大砌筑高度能使得结构工程师感性地认识到可能存在的问题。其中，对于墙计算高度H0取值，根据砌体规范第5.1.3条给出的表格注2：对于上端为自由端的构件，取H0=2H（H为墙体砌筑高度）。由表1，2和式（1）可反算出各种墙厚对应最大砌筑高度（表3）。 无洞口填充墙最大砌筑高度/m 表3 墙厚/mm 90 100 120 190 200 240 M5.0
8、2.1 2.3 2.7 3.8 4.0 4.5 砂浆强 度等级 M7.5 2.3 2.5 2.9 4.1 4.3 4.9 由表3可得： （1）对住宅项目，一般标准层层高为2.83.0m，若填充墙体厚度为 200mm，高厚比指标不起控制作用。但是，当某些墙体厚度取 90100mm 时，若考虑所砌筑位置上层楼面该位置未设梁，扣除板厚 100120mm，则净空高度为2.72.9m。砌体填充墙若砌筑到上层楼面板底，即会存在高厚比不满足要求的情况。即便是将砂浆强度等级提高至M7.5，仍有高厚比不满足要求的情况。 （2）对公建项目或住宅底层设置架空层（处于建筑立面和设备安装管道的需要，该层层高一般较高）的
9、情况，会遇到较高的层高（例如：公建项目标准层层高一般介于3.64.2m），与表3对比，可能存在填充墙体高厚比不满足限值的情况。 3 带洞口墙体墙厚取值分析 砌体规范通过系数 2反映洞口大小对填充墙高厚比的影响，该值由门窗洞口与窗间墙宽度的比值确定（式（2）。其中，2取值不得小于0.7，换言之，即当洞口宽度超出窗间墙总宽度的75%时，2值均取0.7。另外，若洞口高度不大于墙高的1/5时，取1.0，即当洞口高度较小时，不再考虑其影响。 sbs4.012 （2） 式中：bs为在宽度s范围内的门窗洞口总宽度；s为相邻窗间墙或壁柱之间的距离。 但是，实际工程洞口分布和窗间墙的关系千差万别，很难一一加以归
10、类，故对于工程中常见洞口和窗间墙尺寸以及二者比例中的极值情况加以讨论即可分析清楚其规律。分别取bs/s0.75，0.50，0.25，则对应的高厚比限值如表4所示。基本的变化规律是：对某一确定墙厚和砂浆强度等级的填充墙体，随着bs/s的增大，即洞口宽度增大，高厚比限值逐渐减小。 带洞口填充墙高厚比12 表4 墙厚/mm bs/s 2 砂浆强度等级 90 100 120 190 200 240 M5.0 32.7 32.3 31.4 28.4 27.9 26.2 0.75 0.7 M7.5 35.5 35.0 34.0 30.8 30.2 28.3 M5.0 37.4 36.9 35.9 32.5
11、 31.9 29.9 0.50 0.8 M7.5 40.5 40.0 38.9 35.2 34.5 32.4 M5.0 42.1 41.6 40.4 36.5 35.9 33.6 0.25 0.9 M7.5 45.6 45.0 43.7 39.6 38.9 36.4 采用前述的反算方法，同理可得各种情况下填充墙的最大砌筑高度，见表5。 带洞口填充墙最大砌筑高度/m 表5 墙厚/mm bs/s 砂浆强度等级 90 100 120 190 200 240 M5.0 1.4 1.6 1.8 2.7 2.8 3.1 0.75 M7.5 1.6 1.7 2.0 2.9 3.0 3.4 M5.0 1.7
12、1.8 2.1 3.1 3.2 3.6 0.50 M7.5 1.8 2.0 2.3 3.3 3.4 3.9 M5.0 1.9 2.1 2.4 3.4 3.6 4.0 0.25 M7.5 2.0 2.2 2.6 3.7 3.9 4.3 对比表3和表5，对同一厚度墙体，带洞口墙体的最大砌筑高度均小于不开洞墙体，特别是墙厚为90100mm，最大砌筑高度即便对于层高较低的住宅项目（标准层层高2.83.0m），砌筑到上层楼层梁（板）底，也存在高厚比指标不满足要求的情况。 4 改进措施 对于上述讨论的问题，有必要强调其对应的改进措施和在设计中容易忽视的问题，以便引起设计和施工单位足够的重视，在各个阶段避免
13、其不安全因素。 需要指出的是，对填充墙体四周与临近梁柱的构造连接是最为关键和有效的改进措施，前文对于墙体砌筑高度的计算均假定墙顶为自由端。若该措施加以实施，相当于将计算高度增加一倍，则填充墙墙体的允许砌筑高度可在表 3的基础上增加一倍，则会大大缓解由于不能满足高厚比指标而使墙体不能砌筑到要求高度的问题。从抗震角度分析，增加填充墙和四周梁柱的联系，也是减轻填充墙体震害的有效 11 Building Structure 设计交流 We learn we go 措施，5.12 汶川地震的震害经验3是最好的实例。抗震规范4对填充墙提出墙顶应与框架梁密切结合；墙长大于5m时，墙顶与梁宜有拉结。前者按照以
14、下施工程序可以得到落实：填充墙砌至距离上层楼面梁板底一定高度后，待砌体沉实后（约 5d）再用斜砌法把下部砌体与上一楼层梁板之间用砌块敲紧填实，对不能砌至梁板底的砌体须在墙顶设置压顶圈梁（图1）。后者设置拉接筋的做法为：沿墙体长度方向，每间隔 1m 左右，在墙顶设置尺寸为 120mm300mm墙厚的砂浆填充块体，并将事先在梁底预埋的拉结筋锚入该砂浆块体内，可保证填充墙体和上层梁顶有效的构造连接，如图2所示。 图2 砌体填充墙顶部拉结筋做法 当墙长超过层高 2 倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；当墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙长贯通的圈梁。新版抗震规范修订意见稿5增加了楼梯间两侧墙体和人
15、流通道的维护墙，尚应设置间距不大于层高的钢筋混凝土构造柱，并采用钢丝网砂浆面层加强的措施。以上措施的共同点在于减少了填充墙的计算高度，从而减少了失稳的可能性。 提高砌筑砂浆的强度等级能在一定程度上缓解不满足高厚比限值的问题，在没有条件执行上述构造措施，且砌筑高度相差较小时，不失为一种变通的方法。此种情况提醒设计者，对于填充墙体砂浆强度等级的要求，可根据实际情况，对厚度较薄的墙体适当提高，区别对待，而不是简单地对不同厚度的填充墙均采用一种砂浆强度等级，做到有的放矢和经济合理。根据砌体规范表6.1.1注2的规定：若采用组合砖砌体，则墙柱允许高厚比可提高20%，该方法可在一定程度上缓解由于建筑条件限制不能增加墙厚的矛盾。 砌体规范表6.1.1注3指出：对处于施工阶段，砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比加以限制，对墙取 14。若墙厚90100mm，砌筑最大高度仅为 1.21.3m（无洞口）、0.81.1m(有洞口)，由此可见，对于厚度较薄（墙厚90100mm）的填充墙，应要求一次砌筑高度控制在1m以内，等待已砌筑砂浆强度硬化后方可砌筑，否则也有可能出现施工阶段失稳倒塌的情况。即便是墙厚为 200mm，最大砌筑高度也仅为2.22.3m（无洞口）、1.62.0m（有洞口）。简而言之，施工阶段，应控制墙体砌筑速度，临近限定高度时，应要求暂停砌筑，待砂浆硬化后方可继续。 砌体规范表6.1.3注
