屋面女兒墻高度對主體結(jié)構(gòu)的影響

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的審美觀越來越高，作為附屬構(gòu)件的屋面女兒墻不僅僅是為了做好防水收頭，同時(shí)也是建筑物必不可少的裝飾，美化著人們的居住環(huán)境，但是現(xiàn)如今女兒墻伴隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，女兒墻的浪漫和詩情畫意也已經(jīng)是很常見的內(nèi)容了，所以女兒墻的高度也越來越高了。當(dāng)女兒墻高度高到一定程度時(shí)其對主體結(jié)構(gòu)的影響是不可忽略的。文章對女兒墻隨其高度的變化對主體結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了計(jì)算分析比較，并且對屋面女兒墻的設(shè)計(jì)提出了合理化建議。

關(guān)鍵詞：屋面女兒墻；作用；主體結(jié)構(gòu)；地震作用

1 屋面女兒墻的種類和高度

1.1 屋面女兒墻的種類

在實(shí)際工程中，女兒墻的材料形式多種多樣，具體設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況就地取材。最常見的有磚砌體女兒墻和鋼筋混凝土欄板女兒墻兩種。磚砌體女兒墻厚度一般為120或240毫米，高度不宜超過500毫米，一般用在非地震區(qū)和房屋伸縮縫處。鋼筋混凝土欄板，其高度和造型可以設(shè)計(jì)得很靈活，其整體性和抗震性都很高，鋼筋混凝土欄板是設(shè)計(jì)人員采用最多的，特別是有抗震設(shè)防要求的建筑。

1.2 屋面女兒墻的高度

女兒墻在建筑上的主要作用就是為了做好防水收頭，也就是人們常說的女兒墻泛水。一般屋面由以下幾部分組成：（1）結(jié)構(gòu)層也就是屋面板；（2）20毫米厚水泥砂漿找平層；（3）爐渣找坡（最薄處30毫米）；（4）100到150毫米厚聚苯板或200到300毫米厚加氣混凝土保溫層；（5）隔熱、防水等做完以后，大約250到400毫米左右的厚度，再考慮防水層端部卷起250毫米高，女兒墻高度做500毫米左右就足夠了（現(xiàn)在做法一般600、900毫米高）。

建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）中，對女兒高度在不同的地方有不同的要求，總的來說就是限制女兒墻的高度；因?yàn)椋畠簤κ菍儆诜墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件，在地震時(shí)屬于是不安全因素。該規(guī)范規(guī)定砌體女兒墻在人流入口和通道處應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)錨固；非出入口無錨固的女兒墻高度，地震烈度為6～8度時(shí)不宜超過0.5米，9度時(shí)應(yīng)有錨固。另外女兒墻的高度還取決于是否上人，不上人高度宜在500mm～600mm范圍之內(nèi)，上人高度應(yīng)不小于1100mm。上人屋面的女兒墻的作用除了做防水要求及保護(hù)人員的安全外，還對建筑立面起裝飾作用。上人屋面女兒墻底部可以設(shè)計(jì)為600毫米左右高度的鋼筋混凝土欄板，再在混凝土欄板上做600毫米左右的鋼筋欄桿，既可以滿足功能要求又可以減輕結(jié)構(gòu)自重。在滿足上述要求的情況下，盡量不要隨意加大女兒墻高度，隨意增加女兒墻高度即增加了成本，又構(gòu)成了安全隱患。

2 屋面女兒墻的荷載

2.1 屋面女兒墻的豎向荷載

作為附屬構(gòu)件的屋面女兒墻是不直接參與主體結(jié)構(gòu)分析的，而是將其自重折算成線荷載，以線荷載的方式作用在主體結(jié)構(gòu)上。

2.2 屋面女兒墻的風(fēng)荷載

屋面女兒墻的厚度一般比較薄所以其側(cè)向抗彎剛度很小，對風(fēng)荷載的作用比較敏感，在計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)考慮的因素主要有：（1）當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓；（2）高度風(fēng)振系數(shù)；（3）風(fēng)荷載體形系數(shù)；（4）風(fēng)壓高度變化系數(shù)。對于當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓、風(fēng)荷載體形系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》上有明確的規(guī)定，高度風(fēng)振系數(shù)計(jì)算比較復(fù)雜，在現(xiàn)有的規(guī)范中還沒有明確規(guī)定，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)參照選用。

2.3 案例計(jì)算、分析及比較

由于屋面女兒墻無法直接參與主體結(jié)構(gòu)的分析，所以在主體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中，對于不超過600mm左右的女兒墻只考慮屋面女兒墻的自重，不考慮風(fēng)荷載及地震荷載，這種分析方法是符合設(shè)計(jì)精度要求的，對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。但隨著屋面女兒墻高度的增加，其風(fēng)荷載和地震荷載也在增大，對主體結(jié)構(gòu)的影響也越來越大，此時(shí)考慮屋面女兒墻的風(fēng)荷載和地震荷載參與主體結(jié)構(gòu)的分析是必要的，特別是當(dāng)?shù)仫L(fēng)壓比較大時(shí)。為節(jié)約篇幅本文案例中只考慮風(fēng)荷載的影響。現(xiàn)以新疆吉木乃揚(yáng)水工程中的首部泵站為例，按考慮和不考慮屋面女兒墻的風(fēng)荷載兩種情況進(jìn)行計(jì)算分析比較，以說明屋面女兒墻風(fēng)荷載對主體結(jié)構(gòu)的影響。

3 工程概況

新疆吉木乃揚(yáng)水工程中的首部泵站主廠房位于新疆吉木乃縣境內(nèi)，氣候干旱，降水量稀少，蒸發(fā)量大，地下水資源貧乏。擬建工程從額爾齊斯河取水，其水量豐富。本工程供水對象為吉木乃縣0.7萬定居游牧民、邊境經(jīng)濟(jì)合作區(qū)的企業(yè)生產(chǎn)生活用水及開發(fā)科克巴斯陶、巴提瑪庫都可灌區(qū)富民興牧灌溉面積7.1萬畝。根據(jù)1：400萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2001），本工程的地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)的地震基本烈度7度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.40s；主廠房長47.25米，寬18.80米，為兩跨單層廠房。該結(jié)構(gòu)縱向采用框架結(jié)構(gòu)、橫向采用排架結(jié)構(gòu)。屋蓋采用薄腹梁和槽板結(jié)構(gòu).房屋四周為1.6米高，厚150mm的鋼筋混凝土墻板，該主體結(jié)構(gòu)和女兒墻板混凝土均為C25。

其結(jié)構(gòu)平面布置圖、女兒墻剖面圖分別見圖1、圖2。

4 屋面女兒墻風(fēng)荷載計(jì)算

根據(jù)荷載規(guī)范和上述計(jì)算女兒墻風(fēng)荷載時(shí)要考慮的因素，用各參數(shù)值和作用于女兒墻上的基本風(fēng)壓計(jì)算該主廠房風(fēng)荷載，結(jié)果如下：（1）女兒墻自振周期T1=，0.85s，新疆地區(qū)風(fēng)比較大，荷載規(guī)范上全國各城市的風(fēng)壓表里吉木乃風(fēng)壓為空白，根據(jù)吉木乃氣象站資料顯示：多年平均風(fēng)速4.1m/s，多年平均最大風(fēng)速26m/s ，歷年最大瞬時(shí)風(fēng)速36m/s，參照上述當(dāng)?shù)貧庀筚Y料此處取基本風(fēng)壓W0=1kN/m2

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 WK=？茁Z？滋S？滋ZW0

？茁Z高度z處的風(fēng)振系數(shù)，此處取1.5；？滋S風(fēng)荷載體型系數(shù)，？滋Z此處取0.8，-0.5；？滋Z風(fēng)壓高度變化系數(shù)，此處取1.0；W0基本風(fēng)壓，此處取1kN/m2

根據(jù)以上數(shù)據(jù)算得柱間左風(fēng)為8.5kN/m2，柱間右風(fēng)為5.3kN/m2，女兒墻風(fēng)荷載引起主體結(jié)構(gòu)柱頂?shù)乃胶奢d值為22kN。

以上述數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算采用“PKPM”系列軟件（2008版），PKPM軟件是由中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)，可以用于框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、連續(xù)梁等結(jié)構(gòu)的計(jì)算。通過PKPM系列設(shè)計(jì)軟件按考慮和不考慮女兒墻的風(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算分析比較，為節(jié)省篇幅，本文僅取一榀排架柱的兩次計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對比，計(jì)算模型為把屋面薄腹梁等價(jià)為矩形截面梁，與排架柱為鉸接。其結(jié)果分別見圖3和圖4。

從圖3、圖4可以看出，屋面女兒墻的水平風(fēng)荷載對主體結(jié)構(gòu)有著不可忽視的影響。

5 屋面女兒墻的設(shè)計(jì)建議

5.1 在實(shí)際工程中屋面女兒墻優(yōu)宜先采用鋼筋混凝土欄板而非磚砌。

5.2 在實(shí)際工程中女兒墻確實(shí)需要設(shè)計(jì)很高時(shí)，應(yīng)仔細(xì)計(jì)算女兒墻的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足規(guī)范要求，最基本的是女兒墻的厚度，可以假設(shè)屋面女兒墻為懸臂于屋面上的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，其厚度一般為其高度的1/12，自重、風(fēng)載、地震荷載應(yīng)仔細(xì)計(jì)算。本文案例中女兒墻風(fēng)荷載起決定作用。

5.3 屋面女兒墻為砌體材料時(shí)其高度不應(yīng)大于500毫米，需要設(shè)置構(gòu)造柱時(shí)女兒墻構(gòu)造柱與墻體同寬，縱向截面尺寸一般為240或370，間距一般同開間尺寸或者小于等于6米。

5.4 屋面女兒墻足夠高時(shí)，中間有足夠剛度的肋板做支撐時(shí)，計(jì)算模型為三邊固結(jié)一邊自由的雙向板。也可以設(shè)計(jì)成為下端大，上端小的變截面以減輕自重。

5.5 屋面女兒墻與主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)可靠連接，作為嵌固屋面女兒墻的框架梁比須具有足夠的抗彎、抗扭剛度，并根據(jù)屋面女兒墻的底部計(jì)算彎矩配置受扭鋼筋。

參考文獻(xiàn)

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