女兒牆的現代作用
女兒牆:指的是建築物屋頂外圍的矮牆,主要作用除維護安全外,亦會在底處施作防水壓磚收頭,以避免防水層滲水、或是屋頂雨水漫流。依建築技術規則規定,女兒牆被視作欄桿的作用,如建築物在10層樓以上、高度不得小於1.2公尺,而為避免業主刻意加高女兒牆,方便以後搭蓋違建,亦規定高度最高不得超過1.5公尺。
上人的女兒牆的作用是保護人員的安全,並對建築立面起裝飾作用。不上人的女兒牆的作用除立面裝飾作用外,還固定油氈。
女兒牆的高度取決於是否上人,不上人高度應不大於800mm,上人高度應不小於1300mm。
有混凝土壓頂時,按樓板頂面算至壓頂底面為準;無混凝土壓頂時,按樓板頂面算至女兒牆頂面為準。
如今女兒牆已成為建築的專用術語,伴隨著社會的發展和進步,女兒牆的浪漫和詩情畫意也不再是人們津津樂道的內容了,只是國家建築規範中的90厘米高的磚混結構式的一堵矮牆而已。它回歸了建築的本原,在建築物上起著它應起的作用。一般在一些單元樓的屋頂上,成為建築施工工序中一種必不可少的並且具有封閉性的一部分。
古代的女兒牆
古有花木蘭"替父從軍"的故事,清朝時也有一則扈巧雲"替父修牆"的傳說。這"牆",就是瀋陽城德勝門的"女兒牆"。
想當年,老汗王努爾哈赤從遼陽遷都瀋陽後,立即下詔擴建新城。改建新都時,是採用"周易八卦"之說進行的。城門由原來的四個增加到八個,而且要在每座城門上都建一座城樓,城周垛口修六百五十一個。後來,努爾哈赤沒有等到竣工之日便撒手西歸了,這座城池便由其子清太宗皇太極繼續修建完工。
令人奇怪的是,六百五十一個垛口唯獨德勝門(大南門)城樓上的六十個垛口比其它七個城門上的垛口少一層青磚.足足矮了二寸還多。這是怎么回事呢?原來,努爾哈赤嫌城牆修得太慢,便下令四處抓丁增夫,結果盛京城方圓百里的男子都被抓來修城。城南六十里外有一對父女倆,父親六十多歲,年老體弱,長年臥病在床。女兒扈巧雲早年喪母,只與父親相依為命。她每天伺候著父親的飲食起居,端屎端尿.從無半句怨言,是個百里挑一的孝順姑娘。這天,征丁的通知突然傳到扈家.須有一男子前去修城。父女二人驚得目瞪口呆。扈老漢長年臥病,性命尚且有憂,又談何修城?家中只有巧雲一女,再無半個男丁,這可如何是好?看著父親唉聲嘆氣的樣子,巧雲暗暗打定了主意:代父親前去修城。她鄭重地將父親暫時託付給位熱心的鄰居,自己喬裝打扮成一名男子,假稱是扈家的兒子,毅然加入到修城的行列中,被分配到德勝門城樓上的垛口專管抹灰。起初.大家對這個眉情目秀的"小伙子"並沒有絲毫懷疑,只是奇怪他竟長了一副"娘娘腔",且行動有些古怪,晚上從不脫衣睡覺。過了幾天,巧雲邊抹灰邊想起病床上的父親,心中有些放心不下,不知不覺地流下淚來。這情景偏巧被一直站在她身邊的監工頭目發現了。監工頭目早對她觀察了許久.看著她的身形打扮、舉止作派,越來越覺得形跡可疑。當發現她抬頭擦汗,喉間並沒喉j結時,越發心中恍然。巧雲見被識破真相.只得如實交代了自己女扮男裝的經過。監工頭目連忙報告了總監。總監不敢怠慢,又火速奏明了皇上。皇太極一聽,十分驚奇,當即對她的孝行大加讚揚。但同時,皇太極又認為女人修城不吉利,就對總監說道:"把德勝門的六十個垛口頂上都去掉一層磚,矮一層,就叫女兒牆吧。"從此,"女兒牆"的名字就流傳開來了。人們還編了 一句歇後語;"大南門城上的垛口--矮一截。"
《辭源》里是這么說的,城牆上面呈凹凸形的小牆;《釋名釋宮室》:“城上垣,曰睥睨,……亦曰女牆,言其卑小比之於城。”意思就是因為古代的女子,是卑小的,沒有地位的,所以就用來形容城牆上面呈凹凸形的小牆,這就是女兒牆這個名字的由來。
宋《營造法式》上講“言其卑小,比之於城若女子之於丈夫,”就是城牆邊上部升起的部分。《三國演義》第五十一回寫道:“只見女牆邊虛所搠旌旗,無人守護。”這裡的“女牆”一詞,就是指城牆頂部築於外側的連續凹凸的齒形矮牆,以在反擊敵人來犯時,掩護守城士兵之用。有的垛口上部有瞭望孔,用來瞭望來犯之敵,下部有通風孔。
後來,女兒牆又叫“睥睨”,指城牆頂上的小牆,建於城牆頂的內側,一般比垛口低,起攔護作用,是在城牆壁上再設的另一道牆,是“城牆壁的女兒也”。《古今論》記載:“女牆者,城上小牆也一名睥睨,言於城上窺人也。”由此可見,女兒牆不僅與窺人有關,而且還另有一個直露的名字,只是“睥睨”一詞太過於癟口,不如“女牆”含蓄,所以後來“女兒牆”叫法流行較廣。
李賀在《石城曉》一詩中寫道:“月落大堤上,女垣棲烏起。”杜甫《題省中院壁》詩中寫道:“掖垣埤竹梧十尋。”中的“埤”指的就是其第二個意思,即泛指矮牆之義。
劉禹錫在《石頭城》一首詩中寫到:“山圍故國周遭在,潮打空城寂寞回。淮水東邊舊時月,夜深還過女牆來。”。李漁在《閒情偶記·居室部》中寫到:“予以私意釋之,此名以內之及肩小牆,皆可以此名之。蓋女者,婦人未嫁之稱,不過言其纖小,若定指城上小牆,則登城禦敵,豈婦人女子之事哉?”
按照李漁的書中記載的,“女牆”則應是用來防止戶內婦人、少女與外界接觸的小牆。原來,古時候的女子大多久鎖深閨,不能出三門四戶。但是小牆高不過肩,又可以窺視牆外之春光美景,況且牆是死的,可人卻是活的,所以這女兒牆又成就了許多才子佳人的故事。後來女兒牆這種建築形式既成全了古代女子窺視心理的需要,又可以避免被人恥笑的尷尬。女子往往會在一瞥之間,便能一見鍾情,發現自己的意中人。
古往今來,有著數不勝數的關於女兒牆內外的神秘窺望和富有詩意的描述。如:“牆裡鞦韆牆外道,牆外行人牆內佳人笑”、“聲漸不聞語漸俏,多情反被無情惱”、“隔牆花影動,疑是玉人來"(註:由外向內)、”滿園春色關不住,一枝紅杏出牆來“(註:由內向外)。可見這種看似死板的建築形式背後卻隱藏著極為豐富的意韻,那就是:不倚短牆,怎知春色含蓄之美?
女兒牆是主城牆的外圍防守牆。當敵人進犯時,可以依託女牆進行抵抗,如果敵勢兇猛則退回主城牆,俟敵疲憊時再將女牆奪回。女牆沒有敵方可以依託的工事建築,如果敵方依託女牆防守則完全處於被動挨打的局面。女牆基本由婦女負責修建,男人則負責修建主城牆。
由來
一個古代的砌匠,忙於工作,不得不把年幼的女兒帶在左右,一日在屋頂砌築時,小女不慎墜屋身亡。匠人傷心欲絕,為了防止悲劇再次發生,之後就在屋頂砌築一圈矮牆,後來人們就起名“女兒牆”
上面是個傳說。
真正由來:
宋《營造法式》--“言其卑小,比之於城若女子之於丈夫”,就是城牆邊上部升起的部分。
淮水東邊舊時月,夜深還過女牆來。――劉禹錫《石頭城》
曰睥睨,言於其孔中睥睨,非常也。……亦曰女牆,言其卑小,比之於城,若女子之於丈夫也。”水滸傳·第三十一回:“這孟州城是個小去處,那土城苦不甚高。就女牆邊,望下先把朴刀虛按下按,刀尖在上,棒梢向下。”亦稱為女兒牆、女垣、箭垛。
建築術語:女兒牆
指的是建築物屋頂外圍的矮牆,主要作用除維護安全外,亦會在底處施作防水壓磚收頭,以避免防水層滲水、或是屋頂雨水漫流。依建築技術規則規定,女兒牆被視作欄桿的作用,如建築物在10層樓以上、高度不得小於1.2公尺,而為避免業者刻意加高女兒牆,方便以後搭蓋違建,亦規定高度最高不得超過1.5公尺。
上人的女兒牆的作用是保護人員的安全,並對建築立面起裝飾作用。不上人的女兒牆的作用除立面裝飾作用外,還固定油氈。
女兒牆的高度取決於是否上人,不上人高度應不小於800mm,上人高度應不小於1300mm。
有混凝土壓頂時,按樓板頂面算至壓頂底面為準;無混凝土壓頂時,按樓板頂面算至女兒牆頂面為準。
如今女兒牆已成為建築的專用術語,伴隨著社會的發展和進步,女兒牆的浪漫和詩情畫意也不再是人們津津樂道的內容了,只是國家建築規範中的90厘米高的磚混結構式的一堵矮牆而已。它回歸了建築的本原,在建築物上起著它應起的作用。一般在一些單元樓的屋頂上,成為建築施工工序中一種必不可少的並且具有封閉性的一部分。
網路上對這一高度的描述混亂不堪,今天我來整理下。
女兒牆在建築上的主要作用,就是為了做好防水收頭,也就是常說的女兒牆泛水。一般屋面,找坡、保溫、隔熱、防水等做完了,約250mm厚,再考慮防水層端部捲起250mm高,女兒牆總共做500mm高就足夠了(現在做法一般600、700mm高)。
規範中,對這一高度在不同地方有不同要求,一般都是限制高度;畢竟,這是屬於非結構構件,在地震時也是不安全因素。
至於其他的高度說法,比如:不低於1200mm,都是把女兒牆當作安全防護考慮了,是背離本意的做法。要考慮安全,完全可以在600高女兒牆上再做600高欄桿作為防護。
憑空增加女兒牆高度,不僅增加了成本,也構成了安全隱患。屋面做輕質的防護措施更好。
工業建築防腐蝕設計規範 GB 50046—2008
條文:5.4.1 屋面形式應簡單,宜採用有組織外排水。生產過程中散發腐蝕性粉塵較多的建築物,不宜設女兒牆。
說明:5.4.1 採用有組織排水的目的是為了避免帶有腐蝕性介質的雨水漫流而腐蝕牆面。調查表明,散發腐蝕性粉塵較多的建築物屋面上設定女兒牆後,在女兒牆處大量積聚粉塵,不易排除,加重腐蝕。
多孔磚(KP1型)建築抗震設計與施工規程JGJ 68-90
多孔磚房屋局部尺寸限值(m) 表3.0.5
6度 7度 8度 9度
無錨固女兒牆(非出入口處)最大高度 0.50.5 0.5 0.0
中型砌塊建築設計與施工規範JGJ 5-80
砌塊建築局部尺寸(米) 表6.2.4 備註
無錨固女兒牆最大高度 0.50 出入口上女兒牆應有錨固
建築抗震鑑定標準GB50023—95
5.2.4.2 非結構構件的構造應符合下列要求,當不符合時位於出入口或臨街處應加固或採取相應措施:
2.無拉結女兒牆和門臉等裝飾物,當砌築砂漿的強度等級不低於M2.5且厚度為240mm時,其突出屋面的高度,對整體性不良或非剛性結構的房屋不應大於0.5m;對剛性結構房屋的封閉女兒牆不宜大於0.9m;
民用爆破器材工程設計安全規範GB 50089—2007
8.4.6 抗爆間室與主廠房構造處理應符合下列規定:
1.當抗爆間室採用輕質易碎屋蓋時,與抗爆間室毗鄰的主廠房屋蓋不應高出抗爆間室屋蓋;當高出時,抗爆間室應採用鋼筋混凝土屋蓋。
2.當抗爆間室採用輕質易碎屋蓋時,應在鋼筋混凝土牆頂設定鋼筋混凝土女兒牆與其相毗鄰的主廠房屋蓋隔開。女兒牆高度不應小於500mm,厚度可為抗爆間室牆厚的1/2,但不應小於150mm。
老年人建築設計規範JGJ 122—99
4.8.4 供老人活動的屋頂平台或屋頂花園,其屋頂女兒牆護欄高度不應小於1.10m;出平台的屋頂突出物,其高度不應小於0.60m。
壓頂處理措施?
女兒牆在建築造型和防水構造上具有獨特的功能,對美化建築外觀有良好作用。隨著女兒牆在建築頂部的大量套用,花樣也不斷翻新,且非常規的女兒牆也應運而生,所存在的問題日益顯示出來。
1 問題的由來
女兒牆出現的問題,不可否認有許多是屬於施工質量方面,但更主要的是設計時對此重視不夠,只注重建築設計,而忽略了結構上的設計。個別女兒牆連起碼的構造措施都不具備,更多的女兒牆在形式上設有壓頂圈樑和構造柱,而且配筋量太少,間距太大,實際起不到應有的約束作用,其後果是相當嚴重的。
2 女兒牆開裂的危害及其防治
2.1 對女兒牆開裂的分析
女兒牆開裂主要是溫度變形所致。按規範[1]表2.2.5-2,磚砌體線膨脹係數aM=5×10-6/℃(M 指砌體)。其次還有乾縮變形,按文獻[2]無筋燒結粘土磚砌體的收縮率ρ=0.1mm/m。設一女兒牆如圖1所示。
圖1女兒牆剖面圖
如其施工時氣溫t1=20℃,在冬季最低氣溫t2=-10℃,則該女兒牆l=1000mm 長度的收縮率為
=1000αM(t 1-t 2)+p=1000×5×10-6×(20+10)+0.1=0.25(mm/m)
(W指冬季)。又按規範[3]第2.1.8條,混凝土線膨脹係數aC=1×10-5/℃,為磚砌體的2倍。女兒牆上的壓頂圈樑一般在縱向的配筋只有2φ6,不能起到控制開裂的作用。此時該壓頂L =1000mm 長度的收縮率為
=1000αC(t1-t 2)=1000×1×10-5×(20+10)=0.3
(mm/m)>0.25mm/mm,因此在壓頂收縮的驅使下,女兒牆上部砌體開裂有加劇的趨勢。
樓蓋板和圈樑受保溫隔熱層的保護,年溫差變化不大,脹縮變形相對很小,可近似視為固定底盤,對女兒牆的變形具有較強的制約作用。該種制約隨女兒牆高度的增加而逐漸減弱。
女兒牆頂部的裂縫按某種方式分布,縫寬隨其間距大小而變化。間距3~6m 時常見裂縫寬度有超過1mm的。如該裂隙中間為細小粉塵、泥漿或其他水溶物質所充填,則該縫隙將永遠無法癒合。
在夏季最熱時,女兒牆磚砌體的膨脹與其乾縮相抵消,一般不會產生較大的膨脹變形。而其上的壓頂混凝土則不然,經太陽直射,其表面溫度t3可達45℃,此刻該壓頂長度1000mm的膨脹率為
=1000αC(t3-t1)=1000×1×10-5×(45-20)=0.25
(mm/m)(上標S 指夏季),這種應變足以將其下粘結的磚層推動,發生縱向剪下變形而與底層分離,所產生的縱向位移以兩端為最大。由於受底層被推離原位磚砌體的阻滯,該壓頂很難縮回原狀,從而留下一些永久性的裂縫。
2.2 女兒牆開裂造成的危害
在冬季未閉合的裂縫,到夏季又疊加上少許新的增量,以某種累進方式逐年擴大並惡化,終至將壓頂及其周邊的水泥砂漿抹灰層拉斷,出現許多明顯的裂隙。其斷裂寬度有些在1.5mm 以上,形成滲漏的通道,水流可繞過女兒牆邊的防水層,侵入屋面保溫層中,不僅使其大面積飽水,而且具有一定的壓力,四處漫延,可在邊遠的某些薄弱部位,出人意料地漏入室內,令人防不勝防。由於該滲漏通道十分隱蔽,故很難找出其準確位置,致使局部處理難以奏效。針對這種情況,只好對屋面防水進行全面的大修,從源頭上加以根治。
飽水的保溫層,在冬季將發生凍脹,隨水分遷移和不斷補給,在女兒牆裡側會有大量冰晶集聚,足以將女兒牆從根部向外平推出去。如其中無構造柱或柱的間距太大,其橫向位移可達3~5mm,個別超過10mm,在女兒牆的外角處,雙向位移矢量之和比計算的要大許多。對於一面坡排水的屋面,在保溫層厚度最大的一側,這種凍害將更加嚴重。最後被推出的女兒牆危及安全,不得不拆除重建。
2.3 建議將女兒牆作為縱向受拉構件設計
大量事例說明女兒牆是屋面防水重要防線的前沿陣地,在此一旦發生開裂滲漏,波及面很大,持續時間很長,影響到很多人的生活和工作,甚至造成某些物資設備的重大損失,其危害程度之大,有時遠超過維修費用的支出。為解決此類問題,我們建議在《砌體結構設計規範》中將女兒牆單列一條,規定女兒牆應作為縱向受拉構件來設計,以防患於未然。
2.3.1女兒牆的抗拉計算
女兒牆是一種配筋砌體構件,在一定程度上可參照混凝土構件進行設計。由於該種構件是允許出現裂縫的,儘管這種裂縫被控制在一定範圍內,女兒牆自身畢竟難以勝任其正截面的受拉承載力,要全部由所配置的鋼筋來承擔。這樣做是使開裂後的女兒牆仍能保持等同的整體工作效應。這就是女兒牆按受拉承載能力進行配筋的原則。
設其正截面受拉承載力標準值為NK,已知:壓頂截面面積AC=300×60=18000(mm2),用C20混凝土,配筋fy=210N/mm2。用MU10、M5磚砌體,女兒牆上一半截面積
600=180000(mm2),
於是
18000+0.21×180000=64800(N),
配筋量,因此壓頂圈樑配410鋼筋,As=314mm2,其配筋率
需要說明的是,女兒牆壓頂應按規範[4]的圖4.4.3-1施工,即將卷材收頭直接鋪壓在女兒牆壓頂下面,不小於1/3牆厚。我們認為最好是壓滿牆,以此作為壓頂與磚砌體間的隔離層,並可完全隔斷從頂上滲漏的通道。然後再澆築壓頂混凝土,最後在壓頂上面做防水處理。
2.3.2驗算女兒牆壓頂最大裂縫寬度圖Wmax
按規範[3]第5.2.2條,對偏心受拉構件,取acr=2.4,c 為壓頂鋼筋外緣至頂面的距離,在此,c =25mm,σss取其與fy相等,光面鋼筋γ=1.0,d為鋼筋直徑,d =10mm,Es=2.1×105N/mm2。令
(N/mm2),ρte<0.01時取ρte=0.01,
0.46
於是按5.2.2-3公式計算:
符合要求。
2.3.3構造措施(兼顧抗震設防的需要)
1.在女兒牆砌體內設縱向拉結鋼筋36,豎向間距500mm,通全長,其中兩根通過構造柱。
2.設構造柱,截面為2401mm×240mm,間距為2400~3000mm,不能再大,其豎向配筋按抗震計算確定,箍筋6@ 250,下部錨固於頂層圈樑中,上部與壓頂圈樑整連。
3.在女兒牆砌體外側還要設定橫向連線鋼筋,呈形,6,每4層磚壓1根,開口端錨固於構造柱中,其兩直肢隨坡度而加長。柱外側砌體厚度≤120mm 時,可不設橫向拉結筋。
參考文獻
[1] 砌體結構設計規範(GBJ3-88).中國建築工業出版社
[2] 苑振芳.砌體結構局部配筋對裂縫控制和伸縮縫間距影響的討論.工程建設標準化.1996.2
[3] 混凝土結構設計規範(GBJ10-89).中國建築工業出版社
[4] 屋面工程技術規範(GB50207-94).中國建築工業出版社