牆體與基礎都是房屋重要的承重結構,同時牆體也是建築主要的圍護結構。牆體與基礎在建築中所處的位置不同,功能與作用不同,有不同的設計要求。牆體的類型有很多種,目前在大量性民用建築中運用最廣的是磚牆。本章中對牆體的類型重點介紹磚牆,同時介紹為適應牆體改革而逐步推廣的砌塊牆以及隔牆的構造。為滿足牆體在使用中的功能及美觀要求,應對相應位置的牆體進行裝修。牆麵裝修有多種方式,本章主要針對大量性民用建築中常用的裝修類型加以介紹。
第一節牆體類型及設計要求
一、牆體類型
牆體按所處位置可以分為外牆和內牆。外牆位於房屋的四周,故又稱為外圍護牆。內牆位於房屋內部,主要起分隔內部空間的作用。牆體按布置方向又可以分為縱牆和橫牆。沿建築物長軸方向布置的牆稱為縱牆,沿建築物短軸方向布置的牆稱為橫牆,外橫牆俗稱山牆。另外,根據牆體與門窗的位置關係,平麵上窗洞口之間的牆體可以稱為窗間牆,立麵上窗洞口之間的牆體可以稱為窗下牆。
在混合結構建築中,牆體可以接受力方式分為承重牆和非承重牆兩種。承重牆直接承受樓板及屋頂傳下來的荷載。非承重牆不承受外來荷載,僅起分隔與圍護作用。
按照構造方式牆體可以分為實體牆、空體牆和組合牆三種。實體牆由單一材料組成,如磚牆、砲塊牆等。空體牆也是由單一材料組成,可由單一材料砲成內部空腔,也可用具有孔洞的材料建造牆,如空鬥磚牆、空心砌塊牆等。組合牆由兩種以上材料組合而成,例如混凝土、加氣混凝土複合板材牆。
按施工方法牆體可以分為塊材牆、板築牆及板材牆三種。塊材牆是用砂漿等膠結材料將磚石塊材等組砌而成,例如磚牆、石牆及各種砌塊牆等。板築牆是在現場立模板,現澆而成的牆體,例如現澆混凝土牆等。板材牆是預先製成牆板,施工時安裝而成的牆,例如預製混凝土大板牆、各種輕質條板內隔牆等。
二、牆體的設計要求
(一)牆體承重方案
大量性民用建築一般為多層磚混結構類型。即由牆體承受屋頂和樓板的荷載,並連同自重一起將垂直荷載傳至基礎和地基。在地震區牆體還可能受到水平地震作用的影響。因此,在牆體的設計中應滿足相應的結構要求。
1.橫牆承重體係:承重牆體主要由垂直於建築物長度方向的橫牆組成,樓麵荷載依次通過樓板、橫牆、基礎傳遞給地基。由於橫牆起要承重作用且間距較密,建築物的橫向剛度較強,整體性好,對抗風力、地震力和調整地基不均勻沉降有利,但是建築空間組合不夠靈活。縱牆隻承擔自身的重量,主要起圍護、隔斷和聯係的作用,因此對縱牆上開門、窗限製較少。這一布置方式適用於房間的使用麵積不大、牆體位置比較固定的建築,如住宅、宿舍、旅館等。
2.縱牆承重體係:承重牆體主要由平行於建築物長度方向的縱牆承受樓板或屋麵板荷載。樓麵荷載依次通過樓板、梁、縱牆、基礎傳遞給地基。特點是內外縱牆起主要承重作用,室內橫牆的間距可以增大,建築物的縱向剛度強而橫向剛度弱。為了抵抗橫向水平力,應適當設置承重橫牆,與樓板一起形成縱牆的側向支撐,以保證房屋空間剛度及整體性的要求。此方案空間劃分較靈活,適用於空間的使用上要求有較大空間、牆位置在同層或上下層之間可能有變化的建築,如教學樓中的教室、閱覽室、實驗室等,但對在縱牆上開門窗的限製較大。相對橫牆承重體係來說,縱牆承重體係樓剛度較差,板材料用量較多。
3.雙向承重體係:即縱橫牆承重體係,承重牆體由縱橫兩個方向的牆體混合組成,雙向承重體係在兩個方向抗震力的能力都較好。國內幾次大地震後的震害調查表明,在磚混結構多層建築物中,雙向承重體係的抗地震能力比橫牆承重體係、縱牆承重體係都好。此方案建築組合靈活,空間剛度較好,適用於開間、進深變化較多的建築,如醫院、實驗樓等。
4.局部框架體係:當建築需要大空間時,如商店、綜合樓等,采用內部框架承重,四周為牆承重。樓板自重及活荷載傳給梁、柱或牆。房屋的剛度主要由框架保證,因此水泥及鋼材用量較多
(二)結構及抗震要求
1.強度要求:強度是指牆體承受荷載的能力。磚牆是脆性材料,變形能力小,如果層數過多,重量就大,磚牆可能破碎和錯位,甚至被壓跨,因而應驗算承重牆或柱在控製截麵處的承載力。特別是地震區,房屋的破壞程度隨層數增多而加重,因而對房屋的高度及層數有一定的限製值,設計規範中對此有相應的規定。
2.剛度要求:牆體作為承重構件,應滿足一定的剛度要求。一方麵構件自身應具有穩定性,同時地震區還應考慮地震作用下對牆體穩定性的影響,對多層磚混房屋一般隻考慮水平方向的地震作用。
牆、柱高厚比是指牆、柱的計算高度與牆厚的比值。高厚比越大構件越細長,其穩定性越差。高厚比必須控製在允許值以內。允許高厚比限值是綜合考慮了砂漿強度等級、材料質量、施工水平、橫牆間距等諸多因素確定的。為滿足高厚比要求,通常在牆體開洞口部位設置門垛、在長而高的牆體中設置壁柱。
抗震設防地區,為了增加建築物的整體剛度和穩定性,在多層磚混結構房屋的牆體中,還需設置貫通的圈梁和鋼筋混凝土構造柱,使之相互連接,形成空間骨架,加強牆體抗彎、抗剪能力,使牆體在破壞過程中具有一定的延伸性,減緩牆體的酥碎現象產生。
在地震烈度7-9度的地區內,應設置防震縫。在此區域內,當建築物高差在6米以上,或建築物有錯層,且樓板錯層高差較大,或者構造形式不同、承重結構的材料不同時,一般在水平方向會有不同的剛度,因此這些建築物在受地震的影響下,有不同的振幅和振動周期,假如房屋的部分相互連接在一起則會產生裂縫、斷裂等現象,因此應設防震縫,將建築物分為若幹體型簡單、結構剛度均勻的獨立單元。
(三)功能方麵的要求
我國幅員遼闊,氣候差異大,牆體作為圍護構件應具有保溫、隔熱的性能。同時還應具有隔聲、防火、防潮等功能要求。
1.外牆保溫與隔熱
采暖建築的外牆應有足夠的保溫能力,寒冷地區冬季室內溫度高於室外,熱量從高溫傳至低溫。是外牆冬季的傳熱過程。為了減少熱損失,應采取以下措施:
提高外牆保溫能力,減少熱損失。一般有三種做法:第一,增加外牆厚度,使傳熱過程延緩,達到保溫目的。但是牆體加厚,會增加結構自重、多用牆材料、占用建築麵積、使有效空間縮小等。第二,選用孔隙率高、密度輕的材料做外牆,如加氣混凝土等。這些材料導熱係數小,保溫效果好,但是強度不高,不能承受較大的荷載,一般用作框架填充牆等。第三,采用多種材料的組合牆,解決保溫和承重雙重問題。
防止外牆中出現凝結水:為了避免采暖建築熱損失,冬季通常是門窗緊閉,生活用水及人的呼吸使室內濕度增高,形成高溫高濕的室內環境。溫度愈高,空氣中含的水蒸汽愈多。當室內熱空氣傳至外牆時,牆體內的溫度較低,蒸汽在牆內形成凝結水,水的導熱係數較大,因此就使外牆的保溫能力明顯降低。為了避免這種情況產生,應在靠室內高溫一側,設置隔蒸汽層,阻止水蒸汽進入牆體。隔蒸汽層常用卷材、防水塗料或薄膜等材料。
^防止外牆出現空氣滲透:牆材料一般都有很多微小的孔洞,或者因為安裝不密縫或材料收縮等,會產生一些貫通性縫隙。由於這些孔洞和縫隙的存在,冬季室外風的壓力使冷空氣從迎風牆麵滲透到室內,而室內外有溫差,室內熱空氣從內牆滲透到室外,所以風壓及熱壓使外牆出現了空氣滲透。這樣造成熱損失,對牆體保溫不利。為了防止外牆出現空氣滲透,一般采取以下措施:選擇密實度高的牆材料,牆體內外加抹灰層,加強構件間的密縫處理等。