房屋建筑构造-墙体加固措施与砖墙构造

4.2.1　砖墙的材料

砖墙是用砂浆将一块块砖按一定规律砌筑而成的墙体,其主要材料是砖和砂浆。

1)砖

砖的种类很多,按其使用材料分为黏土砖、粉煤灰砖、淤泥砖等;依其形状特点分为实心砖、空心砖和多孔砖。黏土砖是我国传统的墙体材料,它以黏土为主要材料,经成型、干燥、烧培而成。根据生产方法的不同,有红砖和青砖之分。我国标准黏土砖的规格为240mm×115mm×53mm,如图4.12所示。砖的强度等级分别为MU30、MU25、MU20、MU15、MU105个级别。

图4.12　砖分类图

图4.13　标准砖的尺寸

2)砂浆

砂浆(图4.14)是砌体的黏结材料,它将砖胶结成整体,并将砖块之间的空隙填实,便于使上层砖块所承受的荷载能逐层均匀地传至下层砖块,以保证砌体的强度。砌筑墙体常用的砂浆有水泥砂浆、石灰砂浆和混合砂浆3种。

图4.14　砂浆(水泥砂浆)

水泥砂浆由水泥、砂和水按一定比例拌和而成的,它属水硬性材料,强度高,较适合砌筑潮湿环境的砌体;石灰砂浆由石灰、砂和水拌和而成,属气硬性材料,强度不高,多用于砌筑一般次要性的民用建筑中地面以上砌体;混合砂浆由水泥、石灰膏、砂加水拌和而成,这种砂浆强度较高,和易性和保水性好,常用于砌筑地面上的砌体。砂浆的强度等级划分为7个,即M30、M25、M20、M15、M10、M7.5、M5。

4.2.2　实心砖墙

1)砖墙的组砌方式

为了保证砖墙的坚固,砖块排列的方式应遵循内外搭接、上下错缝的原则,错缝长度一般不应小于60mm。同时也应便于砌筑和少砍砖。砌筑时不应使墙体出现连续的垂直通缝,否则会影响墙体的强度和稳定性。砖墙的组砌方式因叠砌方式不同,可分为下述几种,见表4.2。

表4.2　砖墙的组砌方式

续表

图4.20　砖的错缝搭接及砖缝名称

2)砖墙的基本尺寸

砖墙的厚度取决于荷载的大小和性质,层高及横向墙的间距,门窗的大小、数量,支承楼板等的情况,以及必需的隔热、隔声、保温、防火等要求。砖墙的厚度一般依砖长来表示,一砖以上砖墙的厚度应加灰缝的宽度。用标准砖砌筑的墙体,常用的砖墙厚度见表4.3,如图4.21所示。

表4.3　墙厚名称

图4.21　常见砖墙示意图

3)墙体的加固

如墙体的长度和高度大于规范规定,墙身的稳定性较差,故需要加固,可采用如图4.22所示的措施。

图4.22　墙体的加固措施

(1)加墙墩

墙墩为墙中柱状突出部分,通常直通到顶,承受上部梁及屋架的荷载,并增加墙身的强度及稳定性。

(2)设构造柱

为了增强建筑物的整体刚度和稳定性,多层砖混结构建筑的墙体中还应设置钢筋混凝土构造柱。钢筋混凝土构造柱是从构造角度考虑设置的,一般设在建筑物的四角、内外墙交接处、楼梯间、电梯间及较长的墙体中。构造柱必须与圈梁及墙体紧密连接,从而增强建筑物的整体刚度,提高墙体的应变能力,使墙体由脆性变为延性较好的结构,做到裂而不倒。构造柱下端应锚固于钢筋混凝土基础或基础梁内,柱截面应不小于180mm×240mm。主筋一般采用4ϕ12或4ϕ14,箍筋采用ϕ6,间距不大于250mm,墙与柱之间应沿墙高每500mm设2ϕ6钢筋拉结,每边伸入墙内不少于1000mm。施工时应先砌墙,将墙砌成马牙状,随着墙体的上升而逐段现浇混凝土柱身,如图4.23所示。构造柱的设置应与结构设计统一考虑,如图4.24所示。

图4.23　砖墙构造柱

图4.24　构造柱的设置示意图

(3)加扶壁

扶壁与墙墩的主要不同点在于扶壁主要是增加墙体的稳定性,不考虑承担荷载。

(4)加圈梁

圈梁(图4.25)又称腰箍,是沿外墙四周及部分内隔墙设置的连续闭合的梁。圈梁配合楼板可提高建筑的空间刚度和整体性,增强墙体的稳定性,减少由于地基不均匀沉降而引起的墙体开裂。抗震设防地区,利用圈梁加固墙身尤为重要(图4.26)。圈梁宜设在楼板标高处,尽量与楼板结构连成整体,也可设在门窗洞口上部,兼起过梁作用。

图4.25　圈梁的设置示意图

图4.26　基础圈梁

圈梁有钢筋砖圈梁和钢筋混凝土圈梁两种。钢筋砖圈梁多用于非抗震地区,结合钢筋砖过梁使其沿外墙兜圈而成。钢筋混凝土圈梁的宽度一般与墙同厚,但在寒冷地区,由于钢筋混凝土导热系数较大,其宽度则不应贯通墙体整个厚度,并应做局部保温处理。高度一般不小于120mm,常见的为180mm、240mm。当遇到门窗洞口使圈梁不能闭合时,应在洞口上部设置一道不小于圈梁截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度应不小于二者垂直间距的2倍(2H),亦不小于1000mm,如图4.27所示。

图4.27　附加圈梁示意图

4)防火墙

为防止火灾的发生、蔓延、扩大,除建筑设计时考虑防火分区分隔、选用难燃和不燃烧材料制作构件、增加消防设施外,在墙体构造上,尚需注意防火墙的设置。防火墙的作用在于截断火源,防止火势蔓延,如图4.28所示。

图4.28　防火墙的设置

根据防火规范规定,防火墙的耐火极限应不小于4h,防火墙上不应开设门窗洞口,如必须开设时,应采用甲级防火门窗,并应能自动关闭;防火墙内不应设置排气道,民用建筑如必须设置时,其两侧的墙身截面厚度均不应小于120mm,防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构,并应高出非燃烧体屋面不小于400mm,高出燃烧体或难燃烧体屋面不小于500mm;建筑物内的防火墙不应设在转角处。如设在转角附近,内转角两侧上的门窗洞口之间,最近的水平距离不应小于4m;紧靠防火墙两侧的门窗洞口之间,最近的水平距离不应小于2m;如装有耐火极限不低于0.9h的非燃烧体固定窗扇的采光窗(包括转角墙上的窗洞),可不受距离的限制。有关防火墙的具体构造要求,参见《建筑设计防火规范》(GB50016—2014,2018年版)。

5)门窗过梁

墙体上开设门窗洞口时,为了支撑洞口上部墙体所传来的各种荷载,并将这些荷载传给窗间墙,常在门窗洞口上设置横梁,该横梁称为过梁。由于墙体相互错缝咬接,过梁上的墙体在砂浆硬结后具有拱的作用,它的部分自重可以直接传给洞口两侧的墙体,而不由过梁承受,如图4.29所示。

图4.29　砖过梁

过梁的形式较多,可直接用砖砌筑,也可用钢筋混凝土、木材和型钢制作。钢筋砖过梁和钢筋混凝土过梁采用较广。

(1)砖砌平拱

砖砌平拱(图4.30、图4.31)是我国传统做法,其跨度最大可达1.5m,采用砖侧砌而成,一般将灰缝做成上宽下窄,但宽不大于20mm,窄不应小于5mm。砌时应将跨中提高约为跨度的L/50,即所谓的起拱,待受力沉降后造成水平。砖的行数以单数为好,使立砖居中,称为拱心砖。

图4.30　砖砌平拱示意图

图4.31　砖砌平拱实物

(2)钢筋砖过梁

钢筋砖过梁是在门窗洞口上部砂浆层内配置钢筋的砌砖过梁,如图4.32、图4.33所示。过梁的砌筑方法与一般砖墙相同,适用于清水墙,门窗洞口的宽度一般不超过1.8m,常将ϕ6钢筋埋于过梁底面,厚度为20～30mm的砂浆层内。每半砖放一根钢筋,钢筋端部弯起,伸入洞口两侧支座处不少于240mm,常在洞口上相当于L/4的高度内(一般5～7皮砖)用不低于M5砂浆砌筑。

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图4.32　钢筋砖过梁

图4.33　钢筋砖过梁实物

(3)钢筋混凝土过梁

钢筋混凝土过梁一般不受跨度限制,过梁宽度一般同墙厚,高度与砖的皮数相适应,常为120mm、180mm、240mm,如图4.34、图4.35所示。过梁伸入两侧支座处不少于240mm。钢筋混凝土过梁分为现浇和预制两种类型。预制钢筋混凝土过梁施工方便、速度快、省模板,且便于在窗洞口上挑出装饰线条等,应用较广。钢筋混凝土过梁是墙体中导热系数较大的嵌入体,在寒冷地区不应贯通砌体整个厚度,并应做局部保温处理以避免冷桥。

图4.34　钢筋混凝土过梁示意图

图4.35　钢筋混凝土过梁实物

6)勒脚

建筑物的外墙与室外地面或散水部分的接接触体部位的加厚部分称为勒脚。勒脚的作用时防止地面水、屋檐滴下的雨水的侵蚀,以及外力对该部位的撞击,从而保护墙面,保证室内干燥,提高建筑物的耐久性,使其更加美观。

(1)勒脚的种类

①石砌勒脚。采用较坚固的材料(如用石块)进行砌筑,标准较高的建筑可用斩假石或以石板贴面进行保护,如图4.36和图4.37(a)、(b)所示。

图4.36　石砌勒脚示意图

②抹灰勒角。在勒角部位用水泥砂浆或水刷石外抹,这种做法简单经济,得到了广泛应用,如图4.37(c)、(d)和图4.38所示。

图4.37　勒角示意图

图4.38　抹灰勒脚实物

③贴面勒脚:可用人工石材或天然石材贴面,如水磨石板、陶瓷面砖、花岗石、大理石等,如图4.39所示。

图4.39　贴面勒脚示意图

图4.40　墙身受潮示意图

(2)勒角的防潮

除雨、雪的侵袭外,地表水和土壤潮气很容易侵入勒角(图4.40)。由于墙体的毛细作用,水分不断上升,严重时可到达二楼。墙身受潮影响建筑物的使用质量、人体健康和建筑物的耐久性,因此,在构造上须采取防潮措施,通常是设置水平防潮层和垂直防潮层。

①水平防潮层。水平防潮一般是指建筑物墙体内靠室外地坪附近沿水平方向设置的防潮层,以隔绝地潮等对墙身的影响。水平防潮层根据材料的不同,有油毡防潮层、防水砂浆防潮层和细石混凝土防潮层,如图4.41所示。

油毡防潮层具有一定的韧性、延伸性和良好的防潮性。先铺设一层10～15mm厚的砂浆找平层,然后铺上比墙厚宽10～20mm的油毡,油毡之间的搭接长度不小于70mm。由于油毡层降低上下砖砌体之间的黏结力,故油毡防潮层不宜用于下端按固定端考虑的砌体和有抗震设防要求的建筑。油毡的使用年限一般只有20年,因此长期使用也极为不利。

图4.41　墙身水平防潮

砂浆防潮层是在需要设置防潮层的部位铺设防水砂浆或用防水砂浆砌筑2～3皮砖。防水砂浆是在水泥砂浆中加入3%～5%防水剂制成。防潮层厚20～25mm。防水砂浆防潮层克服了油毡防潮层的缺点,特别适用于抗震地区。但由于砂浆是脆性材料,易开裂,故不适于地基会产生变形的建筑。

为了提高防潮层的抗裂性能,常采用60mm厚的细石混凝土防潮层,内配2～3根ϕ6或ϕ8钢筋。由于它抗裂性能好,且能与墙体结合为一体,故适用于整体刚度较高的建筑中。水平防潮层应设置在距室外地面150mm以上的勒角墙体中,以防止地表水溅渗。同时考虑到建筑物室内地坪层填土或垫层的毛细作用,故将水平防潮层设置在底层地坪与混凝土结构层之间的砖缝中(标高-0.060m),使其更有效地起到防潮作用,如图4.42所示。

②垂直防潮层。当室内地坪出现高差或室内地坪低于室外地面时,对墙身不仅要求按地坪高差的不同,设置两道水平防潮层,而且为了避免高地坪房间填土中的潮气侵入低地坪房间的墙面,对有高差部分的垂直墙面也要采取防潮措施。其具体做法是在高地坪填土前,于两道水平防潮层之间的垂直墙面上,先用水泥砂浆抹灰15～20mm,然后再刮热沥青两道,如图4.43所示。

图4.42　水平防潮层的设置位置

图4.43　墙身垂直防潮层示意图

7)明沟和散水

(1)明沟

明沟(图4.44)是设置在外墙四周将屋面落水有组织地导向地下排水集井的排水沟,其主要目的是保护外墙墙基。明沟一般用素混凝土现浇,外抹水泥砂浆,或用砖砌筑,水泥砂浆抹面。

图4.44　明沟

(2)散水

为保护墙基不受雨水的侵蚀,常在外墙四周将地面做成向外倾斜的坡面,以便将屋面雨水排至远处,这一坡面称为散水(图4.45)。散水所用材料与明沟相同。散水坡度约5%,宽度一般为600～1000mm。当屋面排水方式为自由落水时,要求其宽度比屋檐长出200mm。

8)窗台

为避免顺窗面淌下的雨水聚集在窗洞下部或沿窗下框与窗洞之间的缝隙向室内渗流,也为了避免污染墙面,应在窗沿下靠室外一侧设置窗台。窗台有不悬挑窗台(图4.46)、悬挑窗台(图4.47)两种。

常见做法是将砖侧立斜砌,凸出外面约60mm,然后上表面抹水泥砂浆或用水泥砂浆嵌缝,如图4.48(a)所示;也可将砖平砌,再用水泥砂浆抹成斜面,以利排水,如图4.48(b)所示。平砌挑砖窗台下边必须抹滴水槽,避免水污染墙面。也有不少建筑采用不悬挑窗台,即在上表面抹水泥砂浆斜面的窗台,如图4.49(c)所示,但此种做法不可避免地将出现“尿墙”现象。

图4.45　散水

图4.46　不悬挑窗台

图4.47　悬挑窗台

图4.48　窗台构造

4.2.3　空斗墙

空斗墙在我国具有悠久的历史。空斗墙是用普通黏土砖与水泥混合砂浆或石灰砂浆砌筑而成的。墙厚一般为一砖,通常有无眠空斗、一眠一斗、一眠三斗等几种砌法,如图4.49所示。

图4.49　空斗墙的砌法

所谓“斗”是指墙体中由两皮侧砌砖与横向拉结砖所构成的空间。而“眠”则是指墙体中沿水平方向顶砌的一皮砖。根据资料,一砖厚空斗墙与实体墙比较,省砖22%～38%。空斗墙自重轻、造价低,可用作3层以下民用建筑的承重墙。但遇下列情况不宜采用:①土质较弱,且有可能引起建筑物不均匀沉降时;②门窗洞口面积超过50%时;③建筑物受到振动荷载时;④地震烈度为6度以上时。在构造上,空斗墙要求在门窗洞口两侧、墙转角处、内外墙交接处、勒角及与承重砖柱相接处均应采取眠砖实砌。在楼板、梁、屋架、檩条支承处,墙体也应将眠砖实砌三皮以上,如图4.50所示。空斗墙常用在南方民房中,而在北方由于气候原因,除特殊情况外均不采用。

4.2.4　砖复合墙

利用不同性能的材料进行组合构成既承重又可保温的复合墙体,在这种结构中,轻质材料起保温作用,黏土砖负责承重,如图4.51所示。在这种结构中,保温材料设置的位置是构造设计中必须考虑的问题。

按保温材料的设置,复合砖墙分为外保温墙、内保温墙和夹心墙。外保温墙是将保温材料设置于室外低温一侧,将容重大、质地密实的砖砌体设于室内一侧,如图4.51(a)所示。这时墙体的表面温度波动小,当供热不均匀或室外温度变化大时,可保证墙的内表面温度不会急剧下降。保温材料设于低温一侧,减少了保温材料内部产生凝结水的可能性,也避免了墙体内出现热桥。但是目前多数保温材料不能防水,且耐久性差,必须在其外侧增设保护层和防雨措施,增加了构造的复杂性和造价。

保温材料设在室内高温一侧的墙称为内保温墙,如图4.51(b)所示。它施工简单、造价较低,但室内的热稳定性差,保温材料内部容易产生凝结水,墙体中的热桥也不易消除,一般用于室内温度不高的原有建筑外墙保温改造,且还须做好隔气层。夹层保温砖墙是将保温材料放在两层砖砌体中间,如图4.51(c)所示。保温材料常用膨胀珍珠岩及其制品、苯板、岩棉板等。设计时应注意内外两层砖砌之间的可靠拉结,并在勒角、窗台等处另加处理,以免保温层受潮,降低保温性能和墙的耐久性能。

图4.50　空斗墙加固部位构造

图4.51　复合墙的构造