單層空曠廠房墻體開洞后的高厚比驗算及處理

鄭耀宗 （福建省宏實建設工程質量檢測有限公司，福建 泉州 362122）

1 引言

近年來，隨著城市產業結構的調整以及人民群眾精神物質文化的提高，許多工業廠房被改造成休閑文化場所。其中，單層空曠廠房由于室內無隔墻能形成大空間，室內布置靈活而受到投資經營者和消費者的青睞，這類廠房通常被改造成餐廳或會所。為增加門窗數量來滿足采光、通風和景觀要求，砌體結構單層空曠廠房的承重外墻在改造施工過程中被開鑿出新的洞口，其改造后的墻體高厚比往往不能滿足要求。本文結合工程實例，談談某砌體結構單層空曠廠房墻體開洞改造后的高厚比驗算分析及給出相應的處理方法。

2 工程概況

某磚混結構單層廠房建筑平面布置呈規則的矩形平面，如圖1所示。房屋四周布置承重外墻，內部空曠無隔墻，采用現澆鋼筋混凝土屋面板。該廠房原為鍋爐房，僅在（1）軸和（5）軸各設置有兩個尺寸為2100mm×2100mm的窗戶，在（C）軸設置有一個尺寸為1500mm×2100mm的對開門。現已在（A）軸和（C）軸墻體通過切割剔鑿新增七個窗戶改造成咖啡廳，新增窗洞尺寸為1500mm×1800mm。

3 現場檢查、檢測

①經檢查，承重外墻均厚240mm，墻高均為5.8m，采用混凝土空心磚砌筑。采用磁感墻體探測儀檢查出房屋四角、墻體內部設置有鋼筋混凝土構造柱，承重墻體在屋蓋標高處及墻體半高處設置有鋼筋混凝土閉合圈梁。構造柱在（1）軸和（5）軸墻體內的截面尺寸為240mm×400mm，柱距為4.5m；在（A）軸和（C）軸墻體內的截面尺寸為400mm×240mm，柱距均為3.3m。

圖1 房屋建筑平面布置圖

②現場在該房屋抽取4片墻體構件，依據《貫入法檢測砌筑砂漿抗壓強度技術規程》[2]，采用貫入式砂漿強度檢測儀檢測其砌筑砂漿抗壓強度，檢測結果見下表。

墻體單構件砌筑砂漿強度檢測結果

表中：mdi——第j個構件的砂漿貫入深度平均值。

上表計算結果表明，所檢墻體單構件砌筑砂漿抗壓強度推定值在5.3MPa～7.1MPa之間。

4 墻體高厚比驗算

依據《砌體結構設計規范》[2]第6.1條驗算墻體高厚比。

4.1 整片墻體高厚比驗算

4.1.1 墻體計算高度H0

根據屋蓋類別及最大橫墻間距13.2m小于32m，按剛性方案對計算高度H0進行取值。

（1）軸和（5）軸整片墻：相鄰兩墻間距s=9m，墻體高度H=5.8m，由2H=11.6m＞s=9m＞H=5.8m，取 H0=0.4s+0.2H=4.76m。

（A）軸和（C）軸整片墻：相鄰兩墻間距s=13.2m，墻體高度H=5.8m，由 s=13.2m＞2H=11.6m，取 H0=1.0H=5.8m。

4.1.2 有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數μ2

（1）軸和（5）軸整片墻：相鄰兩墻間距s=9m，寬度s范圍內門窗洞口總寬度bs=4.2m,μ2=1-0.4bs/s=0.81。

（A）軸和（C）軸整片墻：相鄰兩墻間距s=13.2m，寬度s范圍內門窗洞口總寬度bs=6m,μ2=1-0.4bs/s=0.82。

4.1.3 有構造柱墻允許高厚比的修正系數μc

（1）軸和（5）軸整片墻：構造柱沿墻長方向的寬度bc=0.4m,構造柱間距l=4.5m，系數γ由砌筑塊體的材料類型取值 1.0，μc=1+γbc/l=1.09。

（A）軸和（C）軸整片墻：構造柱沿墻長方向的寬度bc=0.4m,構造柱間距l=3.3m，系數γ由砌筑塊體的材料類型取值 1.0，μc=1+γbc/l=1.12。

4.1.4 驗算

墻厚h均取0.24m，墻體允許高厚比[β]按砌筑砂漿強度等級M5均取24。

（1）軸和（5）軸整片墻：高厚比 β=H0/h=4.76/0.24=19.83＜μ2μc[β]=0.81×1.09×24=21.19，滿足要求。

（A）軸和（C）軸整片墻：高厚比 β=H0/h=5.8/0.24=24.17＞μ2μc[β]=0.82×1.12×24=22.04，不滿足要求。

4.2 構造柱間墻高厚比驗算

（1）軸和（5）軸構造柱間墻：μ2=1-0.4bs/s=0.81，[β]=24，h=0.24m，相鄰構造柱間距 s=4.5m＜μ2[β]h=0.81×24×0.24=4.6m。

（A）軸和（C）軸構造柱間墻：μ2=1-0.4bs/s=0.82，[β]=24，h=0.24m，相鄰構造柱間距 s=3.3m＜μ2[β]h=0.82×24×0.24=4.7m。

依據《砌體結構設計規范》[2]第1.1條注2，該房屋構造柱間墻的高度不受高厚比限制。

5 分析處理

5.1 墻體開洞前后的高厚比對比分析

5.1.1 墻體開洞前的高厚比

（A） 軸整片墻高厚比:β=H0/h=5.8/0.24=24.17＜μ2μc[β]=1.0×1.12×24=26.88，滿足要求。

（C） 軸整片墻高厚比:β=H0/h=5.8/0.24=24.17＜μ2μc[β]=0.95×1.12×24=25.54，滿足要求。

5.1.2 對比分析

根據以上驗算結果可以看出，單層空曠廠房由于墻體高度較高且橫墻間距較大，因而計算高厚比較大；即使墻體內部設置構造柱，允許高厚比也只是略高于計算高厚比，高厚比安全儲備不足。若對單層空曠廠房進行較大較多墻體開洞改造，墻體的高厚比就會不滿足要求。

5.2 處理方法

5.2.1 方法選擇

為使高厚比滿足要求，不外乎減小計算高厚比和增大允許高厚比。對于該改造工程，在墻體開洞率不能改變的情況下，只有增設構造柱才能增大允許高厚比；但（A）軸和（C）軸構造柱的設置已經較為密集，此法收效甚微。為滿足大空間的使用功能且考慮可操作性和經濟性，選擇在（A）軸和（C）軸墻體原構造柱處加壁柱的方法來減小其計算高厚比。

5.2.2 帶壁柱墻的高厚比驗算

5.2.2.1 壁柱布置

按設計經驗及施工可操作性，在（A）軸和（C）軸墻體原構造柱處均選擇加設截面尺寸為240mm×250mm的鋼筋混凝土壁柱。新增壁柱突出部分位于室內，平面布置見圖2。

圖2 新增壁柱平面布置圖

5.2.2.2 帶壁柱墻截面的折算厚度hT

帶壁柱墻的計算截面翼緣寬度bf按《砌體結構設計規范》[3]第4.2.8條采用，bf=min｛0.24+2/3墻高=4.1m，窗間墻寬度=1.8m，相鄰壁柱間距=3.3m｝=1.8m。

按《混凝土結構及砌體結構（下冊）》[2]給出公式計算 hT，hT=3.5i=371.74mm。

A——T形截面面積，A=492000mm2

I——T形截面慣性矩，I=5.55×109mm4

5.2.2.3 驗算

計算高度H0=5.8m，允許高厚比修正系數μ2=0.82，允許高厚比[β]=24。

加壁柱后，（A）軸和（C）軸整片墻的高厚比β=H0/hT=5.8/0.37174=15.60＜μ2[β]=0.82×24=19.68，滿足要求且有較大安全儲備。

為使（1）軸和（5）軸整片墻的高厚比有較大安全儲備，選擇同樣方法在其墻體原構造柱處均加設截面尺寸為240mm×250mm的鋼筋混凝土壁柱。

6 結語

砌體結構單層空曠廠房若進行較大較多墻體開洞改造，墻體的高厚比就會不滿足要求。墻體加壁柱可以行之有效地使其高厚比滿足要求。