屋面女兒墻高度對主體結構的影響

摘 要：隨著社會的進步，人們的審美觀越來越高，作為附屬構件的屋面女兒墻不僅僅是為了做好防水收頭，同時也是建筑物必不可少的裝飾，美化著人們的居住環境，但是現如今女兒墻伴隨著社會的進步和發展，女兒墻的浪漫和詩情畫意也已經是很常見的內容了，所以女兒墻的高度也越來越高了。當女兒墻高度高到一定程度時其對主體結構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構的影響進行了計算分析比較，并且對屋面女兒墻的設計提出了合理化建議。

關鍵詞：屋面女兒墻；作用；主體結構；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

在實際工程中，女兒墻的材料形式多種多樣，具體設計時，可根據當地的實際情況就地取材。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，一般用在非地震區和房屋伸縮縫處。鋼筋混凝土欄板，其高度和造型可以設計得很靈活，其整體性和抗震性都很高，鋼筋混凝土欄板是設計人員采用最多的，特別是有抗震設防要求的建筑。

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）結構層也就是屋面板；（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（現在做法一般600、900毫米高）。

建筑抗震設計規范（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；因為，女兒墻是屬于非結構構件，在地震時屬于是不安全因素。該規范規定砌體女兒墻在人流入口和通道處應與主體結構錨固；非出入口無錨固的女兒墻高度，地震烈度為6～8度時不宜超過0.5米，9度時應有錨固。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，上人高度應不小于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計為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構自重。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

作為附屬構件的屋面女兒墻是不直接參與主體結構分析的，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構上。

2.2 屋面女兒墻的風荷載

屋面女兒墻的厚度一般比較薄所以其側向抗彎剛度很小，對風荷載的作用比較敏感，在計算風荷載時考慮的因素主要有：（1）當地的基本風壓；（2）高度風振系數；（3）風荷載體形系數；（4）風壓高度變化系數。對于當地的基本風壓、風荷載體形系數、風壓高度變化系數《建筑結構荷載規范》上有明確的規定，高度風振系數計算比較復雜，在現有的規范中還沒有明確規定，設計人員可根據設計經驗參照選用。

2.3 案例計算、分析及比較

由于屋面女兒墻無法直接參與主體結構的分析，所以在主體結構分析計算中，對于不超過600mm左右的女兒墻只考慮屋面女兒墻的自重，不考慮風荷載及地震荷載，這種分析方法是符合設計精度要求的，對主體結構產生的影響可以忽略不計。但隨著屋面女兒墻高度的增加，其風荷載和地震荷載也在增大，對主體結構的影響也越來越大，此時考慮屋面女兒墻的風荷載和地震荷載參與主體結構的分析是必要的，特別是當地風壓比較大時。為節約篇幅本文案例中只考慮風荷載的影響。現以新疆吉木乃揚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荷載兩種情況進行計算分析比較，以說明屋面女兒墻風荷載對主體結構的影響。

3 工程概況

新疆吉木乃揚水工程中的首部泵站主廠房位于新疆吉木乃縣境內，氣候干旱，降水量稀少，蒸發量大，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、邊境經濟合作區的企業生產生活用水及開發科克巴斯陶、巴提瑪庫都可灌區富民興牧灌溉面積7.1萬畝。根據1：400萬《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2001），本工程的地震動峰值加速度為0.10g，相應的地震基本烈度7度，地震動反應譜特征周期0.40s；主廠房長47.25米，寬18.80米，為兩跨單層廠房。該結構縱向采用框架結構、橫向采用排架結構。屋蓋采用薄腹梁和槽板結構.房屋四周為1.6米高，厚150mm的鋼筋混凝土墻板，該主體結構和女兒墻板混凝土均為C25。

其結構平面布置圖、女兒墻剖面圖分別見圖1、圖2。

4 屋面女兒墻風荷載計算

根據荷載規范和上述計算女兒墻風荷載時要考慮的因素，用各參數值和作用于女兒墻上的基本風壓計算該主廠房風荷載，結果如下：（1）女兒墻自振周期T1=，0.85s，新疆地區風比較大，荷載規范上全國各城市的風壓表里吉木乃風壓為空白，根據吉木乃氣象站資料顯示：多年平均風速4.1m/s，多年平均最大風速26m/s ，歷年最大瞬時風速36m/s，參照上述當地氣象資料此處取基本風壓W0=1kN/m2

風荷載標準值 WK=？茁Z？滋S？滋ZW0

？茁Z高度z處的風振系數，此處取1.5；？滋S風荷載體型系數，？滋Z此處取0.8，-0.5；？滋Z風壓高度變化系數，此處取1.0；W0基本風壓，此處取1kN/m2

根據以上數據算得柱間左風為8.5kN/m2，柱間右風為5.3kN/m2，女兒墻風荷載引起主體結構柱頂的水平荷載值為22kN。

以上述數據為基礎，計算采用“PKPM”系列軟件（2008版），PKPM軟件是由中國建筑科學研究院開發，可以用于框架結構、排架結構、連續梁等結構的計算。通過PKPM系列設計軟件按考慮和不考慮女兒墻的風荷載進行計算分析比較，為節省篇幅，本文僅取一榀排架柱的兩次計算結果進行分析對比，計算模型為把屋面薄腹梁等價為矩形截面梁，與排架柱為鉸接。其結果分別見圖3和圖4。

從圖3、圖4可以看出，屋面女兒墻的水平風荷載對主體結構有著不可忽視的影響。

5 屋面女兒墻的設計建議

5.1 在實際工程中屋面女兒墻優宜先采用鋼筋混凝土欄板而非磚砌。

5.2 在實際工程中女兒墻確實需要設計很高時，應仔細計算女兒墻的各項指標是否滿足規范要求，最基本的是女兒墻的厚度，可以假設屋面女兒墻為懸臂于屋面上的鋼筋混凝土受彎構件，其厚度一般為其高度的1/12，自重、風載、地震荷載應仔細計算。本文案例中女兒墻風荷載起決定作用。

5.3 屋面女兒墻為砌體材料時其高度不應大于500毫米，需要設置構造柱時女兒墻構造柱與墻體同寬，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，中間有足夠剛度的肋板做支撐時，計算模型為三邊固結一邊自由的雙向板。也可以設計成為下端大，上端小的變截面以減輕自重。

5.5 屋面女兒墻與主體結構的應可靠連接，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，并根據屋面女兒墻的底部計算彎矩配置受扭鋼筋。

參考文獻

[1]GB 50011-2010.建筑抗震設計規范[S].

[2]GB 50009-2012.建筑結構荷載規范[S].

[3]張相庭.工程結構風荷載理論和抗風設計手冊[M].同濟大學出版社，1990.