理论教育 墙体的强度与厚度对应,如何提高热阻和隔热

墙体的强度与厚度对应,如何提高热阻和隔热

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:作为承重的墙体,必须具有足够的强度,以确保结构的安全。墙体的热阻与其厚度成正比,欲提高墙身的热阻,可增加其厚度。②墙体的隔热要求。②增加墙体的密实性及厚度,避免噪声穿透墙体及墙体振动。根据防火规范,一、二级耐火等级建筑防火墙最大间距为150m,三级为100m,四级为75m。多孔砖指空隙率为15%、孔小而多、竖孔的砖,可用于承重墙。

墙体的强度与厚度对应,如何提高热阻和隔热

1.概述

1)类型

(1)按墙体所在位置分类

墙体按在平面上所处位置不同,可分为外墙和内墙及纵墙和横墙。窗与窗之间、窗与门之间的墙称为窗间墙,窗台下面的墙称为窗下墙。墙体各部分名称如图2-14所示。

图2-14 墙体各部分名称

(2)按墙体受力状况分类

墙体按受力状况分为承重墙和非承重墙,非承重墙又可分为自承重墙和隔墙。自承重墙是指不承受外来荷载,仅承受自身重量并将其传至基础的墙体;隔墙是对水平空间起分隔作用,不承受外来荷载并把自身重量传给梁或楼板的墙体。

(3)按墙体构造和施工方式分类

①墙体按构造方式可以分为实体墙、空体墙和组合墙三种。实体墙一般由单一材料组成,如砖墙;空体墙一般也是由单一材料组成的,可由单一材料砌成内部空腔,也可用具有孔洞的材料砌成,如空斗砖墙、空心砌块墙等;组合墙是由两种以上材料组合而成的,如混凝土、加气混凝土复合板材墙,其中混凝土起承重作用,加气混凝土起保温隔热作用。

②墙体按施工方式可以分为块材墙、板筑墙及板材墙三种。块材墙是用砂浆等胶结材料将砖石等块材组砌而成的墙体,如砖墙、石墙及各种砌块墙等;板筑墙是在现场立模板,现浇而成的墙体,如现浇混凝土墙等;板材墙是用预制墙板安装而成的墙体,如预制混凝土大板墙、各种轻质条板内隔墙等。

2)设计要求

(1)结构要求

对于垂直承重结构以墙体为主的建筑,常要求各层的承重墙必须上下对齐,各层的门窗洞孔也以上下对齐为佳。此外,还需考虑以下两方面的要求。

①合理选择墙体结构布置方案。墙体结构布置方案有四种类型,如图2-15所示。

横墙承重是指以横墙作为垂直承重结构的横墙承重方案。这时,楼板、屋顶上的荷载均由横墙承受,纵墙只起纵向稳定和拉结的作用。它的主要特点是横墙间距密,加上纵墙的拉结,使建筑物的整体性好,横向刚度大,对抵抗地震力等水平荷载有利。但其开间划分灵活性差,只适用于房间开间尺寸不大的宿舍、住宅等小开间建筑。

纵墙承重是指以纵墙作为垂直承重结构的纵墙承重方案。这时,楼板、屋顶上的荷载均由纵墙承受,横墙只起分隔房间的作用,有的起横向稳定作用。纵墙承重可使房间开间划分灵活,多适用于需要较大房间的办公楼、商店、教学楼等公共建筑。

图2-15 墙体结构布置方案

纵横墙(混合)承重是指由纵墙和横墙共同承受楼板、屋顶荷载的结构承重方案。该方案房间布置较灵活,建筑物的刚度亦较好。混合承重方案多用于开间、进深尺寸较大且房间类型较多的建筑和平面复杂的建筑,如教学楼、住宅等。

结构设计中,有时采用墙体和钢筋混凝土梁、柱组成的框架共同承受楼板和屋顶的荷载,这种结构布置称部分框架结构或内部框架承重结构,较适用于室内需要较大使用空间的建筑,如商场等。

②具有足够的强度和稳定性。强度是指墙体承受荷载的能力,它与所采用的材料以及同一材料的强度等级有关。作为承重的墙体,必须具有足够的强度,以确保结构的安全。墙体的稳定性与墙的高度、长度和厚度有关。高而薄的墙稳定性差,矮而厚的墙稳定性好;长而薄的墙稳定性差,短而厚的墙稳定性好。

(2)热工要求

①墙体的保温要求。对有保温要求的墙体,须提高其构件的热阻,通常采取以下措施:

a.增加墙体的厚度。墙体的热阻与其厚度成正比,欲提高墙身的热阻,可增加其厚度。

b.选择导热系数小的墙体材料。要增加墙体的热阻,常选用导热系数小的保温材料,如泡沬混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土、膨胀珍珠岩、泡沫塑料、矿棉及玻璃棉等。其保温构造有单一材料的保温结构和复合保温结构之分。

c.采取隔蒸汽措施。为防止墙体产生内部凝结,常在墙体的保温层靠高温一侧,即蒸汽渗入的一侧,设置一道隔蒸汽层。隔蒸汽材料一般采用沥青、卷材、隔汽涂料以及铝箔等防潮、防水材料

②墙体的隔热要求。墙体的隔热措施有:

a.外墙采用浅色而平滑的外饰面,如白色外墙涂料、玻璃马赛克、浅色墙地砖、金属外墙板等,以反射太阳光,减少墙体对太阳辐射的吸收。

b.在外墙内部设通风间层,利用空气的流动带走热量,降低外墙内表面温度。

c.在窗口外侧设置遮阳设施,以遮挡太阳光直射室内。

(3)建筑节能要求

为贯彻国家的节能政策,改善严寒和寒冷地区居住建筑采暖能耗大、热工效率差的状况,必须通过建筑设计和构造措施来节约能耗。

(4)隔声要求

墙体主要隔离由空气直接传播的噪声,其隔声能力主要取决于墙体每平方米的质量(面密度),一般采取以下措施:

①加强墙体缝隙的填密处理。

②增加墙体的密实性及厚度,避免噪声穿透墙体及墙体振动。

③采用有空气间层或多孔性材料的夹层墙,提高墙体的减振和吸声能力。

④尽量利用垂直绿化降低噪声。

(5)防火要求

选择防火性能和耐火极限符合防火规范规定的材料。在较大的建筑中应设置防火墙,把建筑分成若干区段,以防止火灾蔓延。根据防火规范,一、二级耐火等级建筑防火墙最大间距为150m,三级为100m,四级为75m。

(6)防水、防潮要求

卫生间、厨房、实验室等有水的房间及地下室的墙应采取防水、防潮措施。选择良好的防水材料以及恰当的构造做法,保障墙体的坚固耐久性,使室内有良好的卫生环境

2.砖墙的构造

1)一般构造(www.daowen.com)

我国采用砖墙有着悠久的历史,砖墙有很多优点:保温、隔热及隔声效果较好,具有防火和防冻性能,有一定的承载能力,取材容易,生产制造及施工操作简单,不需大型设备。但也存在着不少缺点:施工速度慢、劳动强度大、自重大、黏土砖占用农田。所以,砖墙有待进行改进,从我国实际出发,砖墙在今后相当长的一段时期内仍然将被广泛使用。

(1)砖墙材料

砖墙是用砂浆将一块一块的砖按一定技术要求砌筑而成的砌体,其材料是砖和砂浆。

①砖按材料不同,有黏土砖、页岩砖、粉煤灰砖、灰砂砖、炉渣砖等;按形状不同,有实心砖、多孔砖和空心砖等。实心砖指空隙率<15%或没有孔洞的砖,按工艺不同,实心砖有烧结砖和蒸养砖。多孔砖指空隙率为15%、孔小而多、竖孔的砖,可用于承重墙。空心砖指空隙率>50%、孔少而大、横孔的砖,用于非承重墙。我国过去采用较多的是普通黏土砖,但黏土砖占用耕地,所以现在我国大部分地区已禁止使用黏土砖,而最好采用以工业废料制成的砖。另外,由于实心砖的密度大,要尽量少用实心砖,多采用多孔砖和空心砖。

我国采用的实心砖的规格为240mm×115mm×53mm,符合砖长∶宽∶厚=4∶2∶1(包括10mm宽灰缝)的关系,也称为标准砖(见图2-16)。每块标准砖重约25N,适合手工砌筑,但标准砖砌墙时是以砖宽的倍数,即115mm+10mm=125mm为模数。这与我国现行《建筑模数协调标准》(GB/T50002—2013)中的基本模数1 M=100mm不协调,因此在使用中,须注意标准砖的这一特征。

图2-16 标准砖的尺寸关系

砖的强度以强度等级表示,分别为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个级别,如MU30表示砖的极限抗压强度标准值为30 MPa,即每平方毫米可承受30N的压力

②砂浆是砌块的胶结材料。砖块经砂浆砌筑成墙体,使其传力均匀。砂浆还起着嵌缝作用,能提高防寒、隔热和隔声的能力。砌筑砂浆要求有一定的强度,以保证墙体的承载力,还要求有适当的稠度、保水性及好的和易性,方便施工。

常用的砂浆有水泥砂浆石灰砂浆和混合砂浆。水泥砂浆是由水泥、砂加水拌和而成的,属水硬性材料,强度高,但可塑性和保水性较差,适用于砌筑湿环境下的砌体,如地下室、砖基础等。石灰砂浆是由石灰膏、砂加水拌和而成的。由于石灰膏为塑性掺合料,所以石灰砂浆的可塑性很好,但它的强度较低,且属于气硬性材料,遇水强度即降低,故适用于砌筑次要的民用建筑的地上砌体。混合砂浆是由水泥、石灰膏、砂加水拌和而成的,其既有较高的强度,也有良好的可塑性和保水性,故在民用建筑地上砌体中被广泛采用。

砂浆强度等级有M15、M10、M7.5、M5、M2.5五个级别。

(2)砖墙的厚度

用标准砖砌筑墙体,加上10mm的灰缝,在长、宽、高方面成倍数的关系,可以方便地组砌成多种厚度的墙体,而且可以做到有规律地错缝搭接。墙体厚度与名称如表2-1所示。

表2-1 墙体厚度与名称

(3)砖墙的组砌方式

为了保证墙体的强度,砖砌体的砌筑必须横平竖直、错缝搭接、避免通缝、砂浆饱满、厚薄均匀。当墙面做清水砖墙时,还应考虑墙面图案美观。在砖墙的组砌中,每砌一层砖称为一皮;把砖长方向垂直于墙轴线砌筑的砖叫丁砖,砖长方向平行于墙轴线砌筑的砖叫顺砖。常见的砖墙砌筑方式有全顺式、一顺一丁式、三顺一丁式或多顺一丁式、每皮丁顺相间式(也叫十字式)、两平一侧式等。砖墙的组砌方式如图2-17所示。

2)细部构造

墙体的细部构造包括门窗过梁、窗台、墙脚的构造及墙身加固措施等。

(1)门窗过梁

①钢筋混凝土过梁。钢筋混凝土过梁的梁宽一般同墙厚,梁两端支承在墙上的长度不少于240mm,以保证足够的承压面积。过梁断面形式有矩形和L形。为简化构造,节约材料,可将过梁与圈梁、悬挑雨篷、窗楣板或遮阳板等结合起来设计。

图2-17 砖墙的组砌方式

②钢筋砖过梁。钢筋砖过梁用砖不低于MU7.5,砌筑砂浆不低于M5。一般在洞口上方先支木模,砖平砌,下设3~4根6钢筋,要求伸入两端墙内不少于240mm,梁高为5~7皮砖或≥L/50,钢筋砖过梁净跨宜为1.5~2m(见图2-18)。

图2-18 钢筋砖过梁

③砖拱过梁。砖拱过梁分为平拱和弧拱。由竖砌的砖作拱圈,一般将砂浆灰缝做成上宽下窄,上宽不大于20mm,下宽不小于5mm。砖不低于MU7.5,砂浆不能低于M2.5,砖砌平拱过梁净跨宜小于1.2m,不应超过1.8m,中部起拱高约为L/50(见图2-19)。

图2-19 砖砌平拱

(2)窗台

窗台的作用是排除沿窗面流下的雨水,防止其渗入墙身、沿窗缝渗入室内,同时避免雨水污染外墙面。处于内墙或阳台等处的窗,不受雨水冲刷,可不必设挑窗台。外墙面材料为贴面砖时,墙面可以被雨水冲洗干净,也可不设挑窗台。

窗台可用砖砌挑出,也可以采用预制钢筋混凝土窗台。砖砌挑窗台施工简单,应用广泛,根据设计要求可分为60 mm厚平砌挑窗台及120 mm厚侧砌挑窗台。窗台的构造如图2-20所示。

图2-20 窗台的构造

(3)墙脚的构造

底层室内地面以下、基础以上的墙体常称为墙脚。墙脚包括墙身防潮层、勒脚、散水和明沟等。

①墙身防潮。墙身水平防潮层常用细石混凝土防潮层,采用60mm厚的细石混凝土带,内配三根6钢筋,其防潮性能好(见图2-21)。如果墙脚采用不透水的材料(如条石或混凝土等)或设有钢筋混凝土地圈梁,可以不设防潮层。

图2-21 墙身防潮层的位置

②勒脚构造。勒脚是外墙墙身接近室外地面的部分,为防止雨水上溅墙身和机械力等的影响,要求墙脚坚固耐久和防潮。

③外墙周围的排水处理。房屋四周可采取散水或明沟排除雨水。当屋面为有组织排水时,一般设明沟或暗沟,也可设散水;屋面为无组织排水时,一般设散水,但应加滴水砖(石)带。散水的做法通常是在素土夯实上铺三合土、混凝土等材料,厚度为60~70mm。散水应设不小于3%的排水坡。散水宽度一般为0.6~1.0m。散水与外墙交接处应设分格缝,分格缝用弹性材料嵌缝,防止外墙下沉时将散水拉裂。散水整体面层纵向距离每隔6~12m做一道伸缩缝。明沟可用砖砌、石砌、混凝土现浇,沟底应做纵坡,坡度为0.5%~1%,宽度为220~350mm。

(4)墙身加固措施

①壁柱和门垛。当墙体的窗间墙上出现集中荷载而墙厚又不足以承担其荷载,或者当墙体的长度和高度超过一定限度并影响到墙体稳定性时,常在墙身适当位置增设凸出墙面的壁柱以提高墙体刚度。当在较薄的墙体上开设门洞时,为便于门框的安置和保证墙体的稳定,须在门靠墙转角处或丁字接头墙体的一边设置门垛,门垛凸出墙面不少于120mm,宽度同墙厚。

②圈梁。圈梁是沿外墙四周及部分内墙设置在楼板处的连续闭合的梁,可提高建筑物的空间刚度及整体性,增加墙体的稳定性,减少由于地基不均匀沉降而引起的墙身开裂。对于抗震设防地区,利用圈梁加固墙身更加必要。圈梁有钢筋砖圈梁和钢筋混凝土圈梁两种。钢筋砖圈梁就是将前述的钢筋砖过梁沿外墙和部分内墙一周连通砌筑而成。钢筋混凝土圈梁的高度不小于120mm,宽度与墙厚相同。当圈梁被门窗洞口截断时,应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁,其配筋和混凝土强度等级均不变。

③构造柱。钢筋混凝土构造柱是从构造角度考虑设置的,是防止房屋倒塌的一种有效措施。构造柱必须与圈梁及墙体紧密相连,从而加强建筑物的整体刚度,提高墙体抗变形的能力。由于建筑物的层数和地震烈度不同,构造柱的设置要求也不相同。

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