物流仓库砌体防火墙高厚比控制

郭振勇，刘开康，丰茂东

（1.中国中元国际工程有限公司，北京100089;2.大连都市发展设计有限公司，辽宁 大连116012）

物流仓库砌体防火墙高厚比控制

郭振勇1，刘开康1，丰茂东2

（1.中国中元国际工程有限公司，北京100089;2.大连都市发展设计有限公司，辽宁 大连116012）

近年来，我国物流发展迅速，单层钢结构仓库越来越多，取代了原有混凝土排架结构，其防火墙仍在采用原有的砌体结构。论文对物流仓库防火墙常见的边界条件进行归类总结，并推导出规范未明确规定的边界条件；根据界限高厚比计算出常用的防火墙材料、厚度适用的砌体高度，且简要介绍了仓库防火墙常用做法，可为同类工程提供参考。

防火墙；高厚比；仓库

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.005

1 引言

近年来，随着对外贸易往来频繁和电商市场快速发展，大型跨国快递公司及国内电商纷纷在全国各大城市、机场周边建立物流仓储配送及分拨中心。物流业的快速发展带动各地兴建了大批规模庞大、使用功能单一、管理设施完善、运作服务专业的大型物流仓库，这些仓库占地面积巨大，库内往往需要布置防火墙来划分防火分区以满足《建筑防火设计规范》（GB50016—2014）的要求。其中硅酸钙板轻质隔墙、混凝土条板因造价昂贵、规格较少，而没有砌体防火墙使用范围广泛。

在施工图设计过程中，一般先由建筑专业按照耐火时间选择砌体防火墙厚度和材质，而结构专业由于设计流程限制，前期介入较少,在归档日期临近才发现不满足规范高厚比要求，而且加构造柱、圈梁、壁柱也不满足规范要求，造成各个专业涉及修改图纸较多，影响施工图质量和进度安排。本文从《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）出发，对物流仓库中常见的砌体防火墙进行探讨，以期减少设计返工。

2 厚度、高度取值

物流仓库一般采用钢梁钢柱，防火墙很少采用壁柱，厚度可按照实际厚度取值。

《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）第6.1.1条注1指出，计算高度H0的取值应按本规范第5.1.3条采用。根据规范第5.1.3条确定防火墙计算高度时，可得出以下结论。

1）防火墙墙砌至钢梁或其他水平支点

式中，H为自承重墙的高度。

2）防火墙上端为自由端

3）防火墙四边与主体钢柱、钢梁拉结[1]

当s＞2H时（s为横墙问题），认为横向的联系不起作用，取H0=H；

当s≤H时，可以认为是横向联系的距离起控制作用，取H0=0.6s；

当2H≥s＞H时，高度方向与横向共同起作用，取H0=0.4s+0.2H。

4）防火墙一侧与钢柱拉结，另一侧自由，上端与钢梁拉结，规范对此无明确规定，可按照如下取值[2]：

当H≥3s时，取H0=1.5H；

当s≤H＜3s时，取H0=（1.25-0.25H/s）H；

当H≤s时，取H0=H。

5）防火墙两侧与钢柱拉结，上端是自由端

规范对此无明确规定，可根据薄板轴心受压弹性稳定理论计算取值。用能量法求出板三边铰接、一边自由（如图1所示）在微弯状态时的总势能为：

图1 均匀受压的三边简支板

取压屈后的挠度曲线为：

此函数符合几何边界条件，当y=0和y=b时，ω=0；当x=0时，ω=0；当x=a时，ω≠0。由式（2）可得出：

将式（3a）～式(3e)代入式（1）中，经过积分可得出：

当m=1时，可以得到px的最小值，采用v=0.15[3]，可得到板的屈曲荷载为；

从式（6）可以看出，高度计算系数为：

3 防火墙基本参数取值

选择工程中常采用的加气混凝土砌块、蒸压灰砂砖，厚度根据耐火时间不小于4h选用200mm、240mm、250mm 3种规格，砂浆等级选用M5.0或M7.5，分别进行讨论。

修正系数μ1按照表1取值。

表1 μ1修正系数

修正系数μ2与门窗洞口有关，极限情况按表2取值。

表2 修正系数

4 防火墙高厚比验算

4.1 普通防火墙允许计算高度

按照《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）中公式（6.1.1）中规定，依据表6.1.1，可得出表3中防火墙允许计算高度。特别指出的是，对于上端为自由端的自承重墙，还应综合考虑防火墙的计算高度。

表3 普通防火墙允许计算高度

由表3可以得出，普通防火墙的允许计算高度均不超过7.5m，工程中最常见的M5.0,200mm厚加气混凝土砌块和蒸压灰砂砖高度不能超过6.144m。同一般思维定式有差异的是，从计算结果来看，250mm厚的加气混凝土砌块不如200mm厚的加气混凝土砌块稳定。

根据《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）第6.1.1条注2的规定，可以得出，以前常见的6m柱距混凝土排架结构的无洞口围护外墙高度不受高厚比限制。

4.2 考虑构造柱作用时的防火墙

根据《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）第6.1.2.2条，有构造柱时，墙的允许高厚比[β]可乘以修正系数μc，可按式(7)计算：

物流仓库柱距一般为8m或9m，8m柱距构造柱间距选用4m，9m柱距构造柱间距选用3m，构造柱宽度选取300mm、500mm两种。可得出表4中允许高厚比增大系数。

表4 允许高厚比增大系数

当构造柱宽度取500mm，间距3m，且采用蒸压灰砂砖时，这已经是比较密集的构造柱设置，仅能使防火墙允许计算高度提高25%。按照常用的3m间距，300mm宽构造柱做法，允许计算高度见表5。

4.3 圈梁的作用

表5 带构造柱防火墙允许计算高度

对于《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）第6.1.2.3条，实际设计过程中不同设计师有不同解读。这里需要明确的是第6.1.2.1条是“验算带壁柱墙的高厚比”；第6.1.2.2条是“验算带构造柱墙的高厚比”；第6.1.2.3条是“验算壁柱间墙或构造柱间墙的高厚比”，圈梁只能作为构造柱间墙体的平面外不动铰支点，不能作为整个带构造柱墙的承载力和高厚比计算的不动铰支点[4]。

规范的条文应该按照下列顺序解读：

“带壁柱墙”或“带构造柱墙”要满足规范第6.1.2.1和第6.1.2.2的高厚比要求；

满足要求后，“壁柱”或“构造柱”已能视为“壁柱间墙”或“构造柱间墙”的侧向支点；

如果此时“壁柱间墙”或“构造柱间墙”的局部稳定还不能满足规范要求，可以通过设圈梁来解决问题，“此时s应取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离”，只要上下圈梁间的距离能满足“壁柱间墙”或“构造柱间墙”的高厚比要求即可。

5 物流仓库防火墙构造

物流仓库防火墙位置有两种，一种是位于边柱的纵向防火墙，s间距取值为边柱柱距，为三面铰接，顶端自由的边界，如本文第2节5）中布置；另一种是刚架方向的横向防火墙，刚架跨度方向一般为24m、27m和30m，中间通常会设置抗风柱来减小s间距，顶端有自由和铰接两种处理方式，自由端处理常用在高度较高时，下部砌体结构、上部硅酸钙板隔墙，铰接端处理常用在仓库高度不高时。

铰接端的构造思路如下：

当墙正处于钢梁的下方时，可以在钢屋架或主钢梁的下方，采用在墙的两侧用夹钢板的形式来约束墙顶端侧向位移的方式。需要注意两点，一是约束位置，二是约束方式。约束位置：钢屋架在下弦节点处，该节点处有垂直支撑或有与垂直支撑相连的水平系杆；主钢梁在设隅撑处。约束方式：限制墙的侧向位移，不限制钢屋架或主钢梁的竖向位移。

当墙不处于钢梁的下方但相互平行时，可以在垂直于钢屋架或主钢梁的方向设置钢梁，在此钢梁的下方与墙相交处设置上述约束，该钢梁应设置在设隅撑处。防火墙两侧屋面需布置水平支撑增强屋面刚度。

当墙不处于钢梁的下方且相互垂直时，可直接在钢梁的下方设置上述约束。

6 结语

物流仓库防火墙的稳定设计问题，很容易在设计过程中忽略，本文在推导物流仓库中防火墙常见的边界条件有效计算高度系数的基础上，对常用的防火墙厚度和材质适用高度进行了计算，设计人员可以在前期设计中很快对防火墙高度进行复核验算。

【1】GB 50003—2011砌体结构设计规范[S].

【2】吴隆恩.三边拉结墙的计算高度[J].建筑结构,1988(2):31-33.

【3】侯汝欣.砖砌体泊松系数μ值的初步试验研究[J].建筑结构,1982 (6):25-28.

【4】施楚贤,施宇红.砌体结构疑难释义（第三版）[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

High ThicknessRatioControl of theFirewall in the LogisticsWarehouse

GUO Zhen-yong1,LIU Kai-kang1,FENGMao-dong2
(1.ChinaIPPRinternationalengineeringCo.Ltd.,Beijing 100089,China; 2.DalianUrbanDevelopmentDesignCo.Ltd.,Dalian116012,China)

Inrecentyears,therapiddevelopmentofChina'slogistics,monolayersteelstructurewarehousearebecomingmore andmore,replacingtheoriginalconcretebentframesystem.Thefirewallisstillintheoriginalmasonrystructure.Inthispaper, thecommonboundaryconditionsoffirewallinthelogisticswarehouseareclassifiedandsummarized,andderivetheboundary conditions that the standard don't clearly defined;according to the limits of the high thickness ratio,the masonry height is calculated from common firewall materials,and introduce brieflythe common practice of the warehouse firewall,provide a referenceforthesimilarengineering.

firewall;highthicknessratio;warehouse

TU352.5;TU249

A

1007-9467（2016）07-0036-03

2016-01-05

郭振勇（1986～），男，河南安阳人，工程师，从事结构工程设计与研究，（电子信箱）gzhy1986@126.com。