中阿两国关于砌体填充墙构造措施做法比较与分析

王少奎，黄义鸿，薛 彪，黎东海

(中国建筑一局(集团)有限公司，北京 100161)

0 引言

随着施工企业不断走向国际市场，国内工程人员快速掌握当地规范、规定及通常做法已成为每个海外企业亟待解决的问题之一。阿联酋地区房建及公共设施类工程中砌体填充墙绝大部分依据英国标准设计，但由于缺乏统一的标准设计节点，不同设计院出具的图纸中节点也不尽相同，给承包商现场施工及验收带来麻烦。本文从砌体填充墙构造措施对阿联酋地区7个项目进行调研，以梳理总结当地混凝土结构中砌体填充墙构造措施的典型要求，并在总结国内相关规定的基础上，与当地通常设计要求进行对比分析。

1 设计原则

在我国标准中，框架填充墙作为非承重墙应优先选用轻质块体材料，如混凝土蒸压加气块、混凝土空心砌块、轻集料混凝土砌块等。框架填充墙墙体除应满足稳定性要求外，尚应考虑水平风荷载及地震作用，地震作用按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)[1]中非结构构件的规定计算。我国历次震害表明，地震作用下填充墙砌体与结构框架间存在复杂作用，对主体结构抗震性能有较大影响[2]。设计阶段应考虑以下几点，以减小填充墙对主体结构的不利影响：①平面布置宜均匀对称，减少砌体填充墙质量刚度偏心造成的主体结构扭转；②砌体填充墙竖向布置宜均匀连续，避免产生上、下刚度突变；③避免框架柱形成短柱；④考虑墙体刚度和质量对主体结构抗震性能的不利影响[3]，并设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结。

在设计原则方面，英国及欧盟抗震规范对具有填充墙的框架结构体提出以下要求：①填充墙体应在主体结构完成后砌筑；②填充墙与框架结构相接触但应无明显分割缝，同时也不能有结构性连接；③原则上填充墙应按非结构类构件考虑[4]。框架填充墙设计时须考虑墙体水平及竖向布置不均匀性对结构整体的影响、填充墙本身材料特性及外力作用下由填充墙导致的混凝土结构局部破坏[4]。虽然规范规定填充墙-框架结构中填充墙与框架间不可设结构性连接，但考虑墙体平面外破坏时可设置填充墙与框架间的连接防止倾覆，类似柔性连接。

2 构造柱与水平系梁设置

2.1 《建筑抗震设计规范》规定

GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)[1]中规定，墙长>5m时，墙顶与梁宜有拉结；墙长>8m 或层高2倍时，宜设置钢筋混凝土构造柱；墙高>4m时，宜在墙高中部设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。

2.2 《砌体结构设计规范》及相关图集规定

通过对我国历次地震中结构构件破坏形式的调研，GB 50003—2011《砌体结构设计规范》[5]中提供了填充墙与主体框架脱开、不脱开2种连接方式。

2.2.1脱开连接

填充墙与框架采用脱开连接时，砌体结构设计规范规定：①填充墙端部应设置构造柱，构造柱间距宜≤20倍墙厚且≤4m，柱宽≥100mm，柱竖向钢筋不宜>φ10，箍筋宜为φR5，竖向间距宜≤400mm；②墙高>4m时宜在墙高中部设置与柱连通的水平系梁，水平系梁截面高度≥60mm，填充墙高度≤6m；③填充墙两端宜卡入设在梁、板底及柱侧的卡口铁件内，墙侧卡口板竖向间距≤500mm，墙顶卡口板间距≤1 500mm[5]。

填充墙与框架结构脱开连接方法，参照10SG614-2《砌体填充墙构造详图(二)》[6]。

2.2.2不脱开连接

填充墙与框架采用不脱开连接时，墙长>5m或2倍层高时，墙顶与梁宜有拉结措施，墙体中部应加设构造柱；墙高>4m时宜在墙高中部设置与柱连接的水平系梁；墙高>6m时宜沿墙高每2m设置与柱连接的水平系梁，梁截面高度≥60mm[5]。

填充墙与框架不脱开连接方法，参照12G614-1《砌体填充墙结构构造》[3]。

以上国内标准规范对填充墙构造措施的规定中：①我国建筑《抗震设计规范》与《砌体结构设计规范》对填充墙构造柱布置间距的描述有一些出入，实际设计过程中，国内设计院偏保守，更倾向选用《砌体结构设计规范》[1]中的规定；②构造柱在脱开与不脱开2种连接方式下的设置方式略有不同，脱开连接的填充墙要求端部设置构造柱；③《砌体结构设计规范》[1]条文说明中特别提到，填充墙内构造柱施工时，无须预留马牙槎，且GB 50203—2011《砌体结构工程施工质量验收规范》[7]中也未提及构造柱的验收，然而12G614-1《砌体填充墙结构构造》[3]中显示构造柱预留有马牙槎。笔者认为，当填充墙设层间拉结筋时，能保证构造柱与墙体充分连接，可不设马牙槎。实际施工过程中，施工人员通常按图集施工，即构造柱采用马牙槎的形式，验收标准同配筋砌体构件中构造柱要求。国内通常做法如图1所示，在构造柱底部和顶部与主体结构间通常预留钢筋或预埋件；采用后植筋做法时，植筋抗拉拔强度应满足相应规范要求。

图1 墙体构造柱及水平系梁设置

2.3 英国标准中相关规定

欧盟抗震规范、规定中要求计算非结构构件地震作用，为防止墙体脆性破坏，保证墙体平面内外稳定性，在构造措施方面要求填充墙体高厚比≤15，与结构之间进行拉结，如增加构造柱及水平系梁[4]。但规范中仅提到构造的概念，并未给出如构造柱及水平系梁布置间距、尺寸等的具体操作意见。

英国砌筑规范中虽未提及填充墙及构造柱的概念，但针对墙体约束条件及所受荷载特性列出了计算公式，可适用于填充墙的计算。例如，墙体在水平侧向作用力下的承载力计算公式，除满足水平抗力计算要求外，规范中根据墙体约束条件给出墙体最大面积及最大尺寸限值，如侧面受力的墙体在约束边≥3边情况下，无筋砌体任何方向尺寸均≤50t(t为墙体有效厚度)；配有层间钢筋网片的砌体墙体最大尺寸≤60t[8]。不承受荷载的内隔墙，墙体尺寸最大限值如表1所示[8]。

表1 墙体尺寸限值

填充墙作为非结构构件，其地震作用除自身质量产生的惯性力外，还有支座间相互位移产生的附加作用，需同时考虑二者组合作用，计算较复杂。设计院应综合考虑结构整体抗震性能及填充墙自身稳定性，对构造柱与水平系梁的设置原则和材料要求给出具体规定。英国标准中未提出填充墙体及构造柱、水平系梁构造措施的概念，但规范中墙体受水平荷载下计算规则适用于填充墙。规范中根据墙体受荷载及约束情况给出墙面最大尺寸限值，虽约束的概念与构造柱及水平系梁的概念仍有些区别，但其中给出的数据可作为参考。

2.4 阿联酋当地设计要求

阿联酋设计院一般会依据英国标准给出自己的设计要求，调研项目均对构造柱及水平系梁间距作出规定。在7个调研项目中，有2个项目规定：当填充墙体面积>14m2时，需增加构造柱和水平系梁，且墙体最大尺寸≤5m；其余5个项目则直接给出构造柱和水平系梁尺寸及间距要求，且其中1个项目更是直接引用规范，采用表1中规定。总结7家设计院对填充墙构造措施的规定可发现以下特点。

1)外围填充墙体与室内填充墙体区别对待。考虑到结构外围墙体受风荷载影响较大，构造措施比室内填充墙更严格。例如，在阿联酋某一超高层项目中，所有构造措施相同的条件下，设计院在图纸中要求外围填充墙体构造柱最大间距为4m，而内部填充墙体构造柱间距则可为6.5m；在某一别墅项目中，仅要求结构外围填充墙体设置层间钢筋网片。

2)构造柱、水平系梁、墙顶固定铁件及砌体层间钢筋的布置均起到增强墙体侧向抵抗力的作用，当某一构造措施较严格时，其余措施则相对宽松。例如，在阿联酋某一商场项目中，由于构造柱尺寸及配筋较大，图纸中并无水平系梁的构造措施，且墙顶与结构无连接。对于200mm厚内部填充墙体，构造柱尺寸为200mm×250mm，内部配筋4φ20 HRB500 +φ8@200，无水平系梁及墙顶约束条件下，墙体最大长度可取4m，最大高度取6.7m。在迪拜某一超高层项目中，设计规定墙体高度>3m时需设置水平系梁，且墙顶与主体结构有连接，构造柱间距则取值较大。对于200mm厚内部填充墙体，构造柱尺寸为200mm×300mm，内部配筋8φ10 HRB500 +φ8@100，室内填充墙体最大长度可取6.5m。

目前对于阿联酋市场，填充墙设计仍主要依据设计院给出的原则进行深化设计，尽管不同项目间有区别，经过对多个项目调研总结，当地普遍的做法如图2所示，构造柱底部与主体结构间通常采用预留单根钢筋方式连接；构造柱顶部与主体结构采用单根直径≥16mm钢筋，锚进主体结构部分钢筋带有PVC套管。

图2 墙体构造柱及水平系梁设置

深化设计过程中仍主要以项目图纸为依据，上述做法虽具有一定的普遍意义，但项目需根据自身具体规定进行调整。

其与国内主要有以下区别：①填充墙体构造柱无留马牙槎的规定；②墙体与构造柱、框架柱、剪力墙及梁板构件采用专用连接件连接；③填充墙体与框架间多采用柔性连接。

3 砌体填充墙材料要求

国内设计规范规定，填充墙宜选用轻质块体材料，填充墙砌筑砂浆等级不宜低于M5，实心块体强度等级不宜低于MU2.5，空心块体强度等级不宜低于MU3.5[1,5]。构造柱及水平系梁混凝土一般不应低于C20，《砌体结构工程施工质量验收规范》中规定填充墙与主体框架间采用化学植筋连接时，应进行实体检测且锚固钢筋非破坏检验值为6kN[7]。在钢筋方面，构造柱与水平系梁主筋选用HRB335或HRB400，箍筋采用HPB300，拉筋采用HPB300，HRB335或HRB400。构造柱及水平系梁主筋采用绑扎搭接时，搭接长度≥50；墙体拉结筋采用绑扎搭接时，搭接长度≥55且≥400mm。

英国标准中并未针对填充墙构造柱、水平系梁使用钢筋类型及型号作出相应规定，参考英国标准，在配筋砌体结构中所用钢筋大部分为屈服强度为500MPa的钢筋，阿联酋构造类钢筋通常依据BS4449∶2005《钢筋混凝土用碳素钢钢筋》，选用热轧带肋屈服强度为500MPa的钢筋。位于砂浆层的钢筋网片一般依据BS EN 845—3∶2003《砖石附属元件规范》进行选取。英国标准中提到的层间钢筋网片主要有梯子形、桁架形、钢筋编织网形和金属网形4种形式，如图3所示。

图3 层间钢筋网片

结构构件选梯子形及桁架形，非结构构件则4种都可选用，层间钢筋网片最小断面面积≥14mm2且竖向间距≤450mm[8]。非结构构件选用梯子形、桁架形及钢筋编织网形钢筋网片时，纵向主筋直径>1.25mm；选用镀锌金属网时，金属条厚度≥0.4mm；选用不锈钢金属网时，金属条厚度≥0.3mm[8]。阿联酋大多数项目选用直径4mm梯子形钢筋网片，但根据环境类别不同可选用镀锌或不锈钢材质。具体规格及尺寸根据砖墙尺寸及类型选取，但应保证最小15mm的保护层厚度。

规范中未给出填充墙构造柱及水平系梁混凝土强度等级，通常强度等级同配筋砌体用混凝土强度等级，即应≥C30，构造柱及水平系梁主筋一般选用4φ12HRB500，箍筋选用φ8HRB500@200。

4 砌体填充墙与结构的连接要求

国内房建类项目填充墙砌体多采用与主体结构不脱开连接，填充墙与主体结构、填充墙与构造柱、构造柱与主体结构间的连接在图集中有明确节点，此处不再赘述。阿联酋大多数项目采用连接件的方式与构造柱或主体结构相连，调研项目中仅1个项目构造柱与墙体间采用拉结筋连接。当地连接件绝大多数为成品构件，产品种类多样，可满足现场不同节点需要，常用的墙体连接件如图4所示。

图4 墙体连接形件

墙体与构造柱或框架柱、墙连接时，一般每2皮砌块设置1道连接件；墙顶通常采用抗剪连接件或角铁卡件，调研项目中，有4个项目提供了角铁连接的节点，但只有2个项目对角铁型号及间距作出了规定。与国内规定不同的是，阿联酋项目中，并非所有项目都要求填充墙顶部与主体结构连接，且间距的规定也不尽相同。角铁型号及间距的选择取决于墙体所在位置、墙长、墙厚和墙高。调研的2个高层住宅项目规定，只在外围墙体顶部设置连接件；在另一超高层住宅中则规定，对于100mm厚的室内填充墙，当墙体长度>3m时，应在墙顶进行连接；在一别墅项目中规定，当墙体高度>4m时，需在墙体顶部设连接件。

填充墙与主体结构采用柔性连接时，连接件通常带有套管，允许墙体在平面内位移，且可防止墙体平面外倾覆。

5 结语

相较于国内规范及图集，英国标准中对砌体填充墙构造方面的规定不够具体，将更多的设计权力交给了设计院。虽然国内与国外规定有较大差别，但国内规范设计原则仍对海外工程具有很大指导意义。阿联酋每个项目主要依据设计单位指定做法进行深化，各项目做法均不相同，机械照搬以往项目经验可行性较差。虽然所有设计院都给出填充墙与主体结构连接节点，但大多数提供不全，仍需施工单位根据现场情况在满足图纸设计原则和规范要求的前提下进行深化。本文从设计原则、所用材料及连接要求3个方面对国内规范做法及国外当地做法进行总结、比较与分析，以期对未来国际工程项目提供一些借鉴。