王奇 周家偉 王宇軒 余祖國

摘?要：點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系是傳統(tǒng)清水磚幕墻體系的一種拓展，兼有普通磚幕墻和配筋磚砌塊的受力特性。本文針對點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系的構(gòu)成、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和計(jì)算方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，給出了一套完整的簡化計(jì)算方法。在大力發(fā)展綠色、節(jié)能及節(jié)材建筑的時(shí)代背景下，該研究成果可為此類磚幕墻體系的初步設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和多方案比較提供參考。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)支式;結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系;結(jié)構(gòu)體系;簡化計(jì)算方法

1?結(jié)構(gòu)體系

點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系是一種由孔內(nèi)局部配筋的清水磚砌塊、空氣腔、防水保溫材料、支承墻體重力荷載的點(diǎn)式豎向支承構(gòu)件、承受垂直墻面的側(cè)向荷載的側(cè)向連接件及其余輔助構(gòu)件所組成的一種配筋磚砌塊維護(hù)結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)空心清水磚孔內(nèi)部配置鋼筋且灌注細(xì)石混凝土，從而形成了一種配筋磚砌塊的組合結(jié)構(gòu)。

2?簡化計(jì)算方法

國外研究和工程實(shí)踐表明，配筋砌塊砌塊的力學(xué)性能與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能非常相似，特別在正截面承載力的設(shè)計(jì)中，配筋磚砌塊采用了與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)完全相同的基本假定和計(jì)算模式^[1-3]。本文的簡化計(jì)算方法以帶狀窗戶體系的點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻為例，推導(dǎo)磚幕墻在自身重力荷載和側(cè)向荷載作用下的簡化計(jì)算方法。

2.1?計(jì)算模型

模型中假定豎向伸縮縫位于柱子中心，截取點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系的豎向膨脹縫的間距為L，放置墻體的豎向支承點(diǎn)距柱子距離為s，h₁為下部側(cè)向支撐點(diǎn)到墻體下邊緣的距離，h₂為豎向支承點(diǎn)到下部側(cè)向支撐點(diǎn)的距離，h₃為豎向支承點(diǎn)到墻體上邊緣的距離，清水磚墻厚度為t，高度為h=h₁+h₂+h₃。假定磚的容重為γ_bkN/m³，窗戶的自重面荷載為ρ_wkN/m²，側(cè)面風(fēng)荷載為wkN/m²，側(cè)向連接件下皮磚內(nèi)放入鋼筋的面積為A_s，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為f_y，此鋼筋的中心距墻體下邊緣的距離為α_s;彈性模量為E_s，砌塊抗壓強(qiáng)度為f_b，彈性模量為E_b。簡化模型中考慮引入平截面計(jì)算假定。

2.2?豎向荷載作用下的計(jì)算

清水磚幕墻存在兩種極端狀態(tài)，即鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度或清水磚強(qiáng)度達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度

2.2.1 鋼筋達(dá)到屈服條件下的墻體彎矩

2.2.2 砌塊達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度條件下的墻體彎矩

2.3?側(cè)向荷載作用下的計(jì)算

墻體承受風(fēng)荷載作用，會(huì)產(chǎn)生水平向彎矩和豎向彎矩兩種情況，此處僅討論水平向彎矩的情況。風(fēng)荷載產(chǎn)生的墻體平面外彎矩假定由樓層處的點(diǎn)式豎向支承和距清水磚幕墻底部距離為h₁的側(cè)向支撐承受，樓層處點(diǎn)式豎向支承點(diǎn)的水平向支承反力可通過以下部側(cè)向支撐點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)中心的合彎矩求得。

清水磚幕墻存在兩種極端狀態(tài)，即鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度或清水磚強(qiáng)度達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度：

2.3.1 鋼筋達(dá)到屈服條件下的墻體彎矩

2.3.2 砌塊達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度條件下的墻體彎矩

2.4 豎向支承角鋼受力的計(jì)算

墻體除了承受風(fēng)荷載產(chǎn)生的平面外彎矩，還存在重力偏心荷載作用下產(chǎn)生的附加彎矩。在豎向重力荷載和垂直墻面的風(fēng)荷載作用下，豎向支承角鋼的反力分別為

根據(jù)豎向加勁板的受力模型可知，豎向加勁鋼板的反力中心為（1/3） l₃。因此得出，豎向荷載作用下的偏心距和偏心彎矩分別為

基于豎向支承節(jié)點(diǎn)的彎矩平衡，豎向力產(chǎn)生的偏心彎矩M_c-b需由豎向支承角鋼豎肢（l₂）對磚墻的水平向反力F₁和豎向支承角鋼水平肢（l₁）對磚墻的水平向摩擦力F₂所產(chǎn)生的反向彎矩來平衡。通過彎矩平衡，求得

豎向支承角鋼水平肢承受的總水平向反力F，應(yīng)由豎向荷載作用下的偏心彎矩產(chǎn)生的水平向反力F₁和垂直墻面風(fēng)荷載用下的水平向反力Rf疊加組成，即

豎向支承角鋼的水平肢承受上下砌塊的壓應(yīng)力作用，因此豎向支承角鋼承受水平向反力存在上下兩個(gè)受剪面。假定砌塊與支承角鋼水平肢的受剪承載力限值為σ，可求得設(shè)計(jì)中所需要的豎向支承角鋼的有效長度為

3?結(jié)語

3.1 點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系是傳統(tǒng)清水磚幕墻體系的一種拓展，兼有普通磚幕墻和配筋磚砌塊的受力特性。它是由孔內(nèi)局部配筋的清水磚砌塊、空氣層、防水保溫材料、支承墻體重力荷載的豎向點(diǎn)式支承構(gòu)件、承受垂直墻面?zhèn)认蚝奢d的側(cè)向連接件及其余輔助構(gòu)件所組成的一種配筋磚砌塊維護(hù)結(jié)構(gòu)。

3.2 針對點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系給出了完整的建筑構(gòu)造做法。在保證清水磚砌塊具有幕墻功能的前提下，通過弱化或隔離磚墻與主體結(jié)構(gòu)的部分剛性連接，減小磚幕墻體系對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。

3.3 在豎向重力荷載和水平向荷載作用下，針對點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)性清水磚幕墻體系給出了一套完整的力學(xué)簡化計(jì)算方法。

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