汶川地震和玉树地震的震害表明^[1]，我国农村砖混结构住宅破坏或倒塌非常严重。主要原因是由于经济条件和传统习惯的限制，绝大部分房屋都是农民自建房，没有按照我国有关规范进行正常设计和施工，房屋的质量无法保证。

　　 我国现行砌体结构房屋的设计和施工涉及的标准^[2,3,4,5]适用于各种不同结构形式、不同层数房屋，需要具备相当扎实的专业理论知识和工程实践经验的专业人员才能掌握这些标准，这些标准不便于农村初级技术人员掌握。对于农村量大面广的以砌体墙承重的低层住宅建筑，为确保建筑质量，住建部曾经发布了一套村镇建筑标准图集^[6]，由于不能满足使用者对建筑的个性需求，从而无法推广应用。

　　 国外对这种低层砌体房屋的设计和施工标准的简化工作非常重视。英国标准协会 (BSI) 颁布了一套低层房屋设计系列标准BS 8103^[7,8,9]，澳大利亚国际标准公司也颁布了小型建筑中的砌体系列标准AS 4377^[10,11]，欧洲标准化委员会在规范Eurocode 6中的砌体结构设计规范的第三部分^[12]也专门对低层房屋的墙体简化设计做了专门规定。而且，在英国技术准则A:结构^[13]和澳大利亚建筑法规^[14]中分别引用了这些标准，成为强制性标准。

　　 本文试图针对3层或3层以下砌体承重的低层住宅建筑设计，根据我国相关现行标准进行分析简化，免去复杂设计计算，使得农村具备初级建筑知识的人员建设符合标准的低层住宅房屋成为可能，从而提高农村低层房屋的质量。

　　 符合低层砖砌体住宅建筑简化设计的条件为:1) 建筑物的层数不应超过3层，最大高度H₁不应超过12m，且不应大于宽度W₁的2倍，见图1。2) 建筑物的总长度L不超过50m (烧结砖砌体) 或40m (混凝土砖砌体、蒸压灰砂砖砌体及蒸压粉煤灰砖砌体) ，见图1。3) 建筑物的层高限制:底层从基础顶部算起至二层板底高度不超过4.5m;二层从本层板底至上层板底的高度不超过3.6m，三层从本层板底至混凝土天花板板底高度也不超过3.6m;坡屋顶的坡度不超过35°。4) 凸出部分长度L₂超过其宽度W₂的2倍时，其高度H₂不应该大于宽度W₂的2倍，见图1。

　　 本文研究的低层房屋，墙体采用砖砌体墙，楼板或屋面板采用现浇混凝土或预制混凝土。房屋的内墙和外墙竖向贯穿全部楼层，并通过合理的砌筑方式或机械连接;楼 (屋) 盖与墙体相互连接，既能作为水平隔板，也能为墙体提供水平支承，将水平荷载传递到承重墙上。合理布置的墙体和楼 (屋) 盖，形成一个稳固的三维盒子结构，楼面荷载由板直接传递到砌体墙再传到基础。

　　 楼面和屋面使用荷载标准值分别不超过2kN/m² (上人屋面) 或0.5kN/m² (不上人屋面) ^[15]，建筑抗震设防烈度不超过8度。

　　 同一层墙体的砌体砖宜采用同一种砖砌筑，砖的性能指标应符合我国产品标准要求，且砖的最低强度等级应符合:烧结砖MU10、非烧结砖 (蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖及混凝土砖) MU15。

　　 在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体砖的强度等级应提高一级，不宜采用多孔砖，如采用多孔砖，其孔洞应采用强度等级不低于M10的水泥砂浆预先灌实。

　　 地面以上砌体墙采用不低于M5的混合砂浆砌筑，其配合比为:32.5级普通硅酸盐水泥∶石灰膏∶中砂=1∶1∶8 (重量比) 。地面以下或防潮层以下的砌体墙、潮湿环境下的砌体墙，应用M5水泥砂浆砌筑，配合比为:32.5级普通硅酸盐水泥∶中砂=1∶6.6 (重量比) 。

　　 钢筋混凝土圈梁、构造柱、楼梯、现浇楼板等部位的混凝土强度等级不低于C20，或混凝土的配合比为:水泥∶砂∶卵石∶水=1∶1.51∶3.3∶0.50 (重量比) 。构件内纵向钢筋宜采用热轧带肋钢筋HRB335级，箍筋、拉结筋宜采用热轧光圆钢筋HPB300级。

　　 钢筋混凝土楼板、楼梯、过梁、雨棚、挑梁等构件可按照住建部发布的标准图集《村镇住宅常用结构构件》 (11G332) 选取。

　　 计算分析时，根据《建筑荷载规范》 (GB50009—2012) ^[15]规定偏保守计算，屋面:恒荷载标准值g_k1=6.5kN/m²;活载载标准值q_k1=2kN/m²。楼面:恒荷载标准值g_k2=4kN/m²;活载载标准值q_k1=2kN/m²。不考虑风荷载作用。

　　 根据我国住宅建筑的特点，采用钢筋混凝土楼 (屋) 盖的砌体低层房屋属于刚性方案房屋，可取1m宽墙体作为计算单元，按水平刚性铰支座进行内力和承载力计算。

　　 本文按单向板计算墙上荷载是偏于保守的。一般，砌体承重墙承受单侧或两侧楼板传来的荷载作用，应按照这两种情况分析墙体承受的内力。墙厚取最小墙厚240mm，砖和砂浆强度等级取最低强度等级，分别为MU10 (烧结砖) 或MU15 (非烧结砖) 和M5。采用《砌体结构设计规范》 (GB 50003—2011) ^[2] (简称砌体规范) 中的计算方法，单侧支承墙体按偏心受压构件计算;两侧支承的墙体，若两侧板的跨度不同，近似地将两侧板跨均取较大板跨，墙体按轴心受压构件计算。由此得到不同高度墙体相应的最大板跨或满足承载力要求的最大墙体间距S₁，见表1。

　　 为简化分析起见，假设房屋各层层高均为H，重力荷载均匀分布于楼 (屋) 盖，单位面积重力荷载代表值g近似取g=12.5kN/m²。墙体贯穿房屋全高，楼层墙体平面布置相同，各楼层面积均为A₀，则对n层的住宅，基底总剪力F_Ek为:

　　 式中α_max为水平地震影响系数的最大值。

　　 第i层地震作用力F_i为:

　　 第i层水平地震剪力标准值V_i:

　　 各楼层地震剪力标准值随楼 (屋) 盖刚度不同而不同，有刚性楼盖、半刚性楼盖和柔性楼盖三种分配方式将地震作用分配到各抗震墙上。显然，按柔性楼盖进行地震作用分配，在墙厚和材料相同的情况下，以最大从属面积的墙体来进行抗震承载力验算，是偏于保守的。

　　 将公式 (1) ～ (3) 中的楼层面积换成第k墙体最大从属面积A_sub，可得到第i层第k墙体水平地震剪力标准值V_{i, k}:

　　 若墙体长为L_w，墙体从属面积的宽度为L_sub，则墙体从属面积为A_sub=L_wL_sub，如图2所示。

　　 将楼层地震剪力分配到墙体时，忽略墙肢的弯曲变形，则墙肢的刚度与墙肢截面面积成正比。若墙体净截面面积为ρA (ρ为水平截面净面积率，A为墙体水平毛截面面积，A=h L_w，其中L_w为墙长，h为墙厚) ，则墙体在地震作用下的抗剪承载力应满足下式:

　　 式中:γ_Eh为水平地震作用分项系数;γ_RE为承载力抗震调整系数;V_ij第i层第j墙肢承受的水平剪力;f_v为砌体抗剪强度设计值;σ_{0, i}为第i层对应于重力荷载代表值的砌体墙截面平均压应力，取砌体墙半高处截面压应力。

　　 由式 (4) , (5) 可得:

　　 考虑墙的重力密度为18kN/m³，则可以偏保守地得到第i层各种支承墙体的截面平均压应力σ_{0, i}:

　　 自承重墙:

　　 承重墙:

　　 取γ_RE=1.0 (承重墙) 或γ_RE=0.75 (自承重墙) ，γ_Eh=1.3, h=240mm, g=12×10^-3N/mm², H=3 200mm，可以计算得到在抗震设防烈度为7度 (α_max=0.08) 和8度 (α_max=0.16) 时，底层 (i=1) 墙体的最大从属面积的宽度。

　　 墙体上的地震剪力由各墙肢承受。一般地，在水平荷载作用下，当墙肢高宽比h_w/b_w≤1时，墙肢以剪切变形为主;当墙肢高宽比1<h_w/b_w≤4时，墙肢变形包括剪切变形和弯曲变形;当墙肢高宽比h_w/b_w>4时，墙肢变形以弯曲变形为主。忽略弯曲刚度的作用，墙体水平净截面面积A_net取墙体中所有高宽比h_w/b_w≤4的墙肢截面面积之和 (图3) ，则墙体水平截面净面积率ρ可按下式计算:

　　 从静力设计的角度看，低层砌体结构房屋，纵墙往往有较大 (多) 的门窗洞口，墙体水平截面净面积较小，结构布置时，推荐采用横墙承重方案。

　　 横墙一般为承重墙，纵墙为非承重墙。由墙体的最大从属面积的宽度的分析结果，横墙按承重墙、纵墙按自承重墙，考虑外墙从属面积为距离外墙最近墙体间距的一半，建议低层砖砌体房屋满足抗震要求的水平截面净面积率、开间和进深尺寸限值见表2。

　　 砌体规范规定承重墙的最小墙体厚度为180mm，《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2010) ^[3] (简称抗规) 规定砖砌体抗震墙的最小厚度为240mm，本文取最小墙体厚度为240mm。

　　 为了确保墙体的稳定性，砌体规范规定，墙体应满足高厚比要求。按照该规范，取最不利条件计算，得到墙体最大计算高度为4.8m。考虑到抗规规定的建筑层高不超过3.6m的要求，简易设计方法规定:楼层层高不大于3.6m，底层墙自基础顶部至上层楼板底的高度不应超过4.8m。

　　 洞口和壁凹的位置、数量和尺寸不应该影响墙体的稳定性或支撑墙对被支撑墙的侧向约束。洞口和凹槽上方的构造应有足够的支撑能力。

　　 低层砌体住宅建筑墙体除了应满足表2最小净截面面积率等要求外，墙体的局部尺寸限值应符合表3要求。

　　 在砌体墙中开槽和留洞及埋设管道时，应遵守下列要求:1) 竖槽的深度不应该大于1/3墙体厚度;2) 水平槽的深度不应该超过墙厚的1/6;3) 凹槽的设置不应该影响墙体的稳定性;4) 地面以下应避免设置洞口，除非是很小的设备孔，并控制设备孔最大面积为0.1m²，设备孔间距不大于2m。

　　 墙体两侧地面高差不应大于4倍墙厚，且不大于1m，见图4。

　　 对楼梯间墙、门窗洞口边、凸出屋面构件、女儿墙等部位，应按砌体规范和抗规的规定加强。

　　 为确保房屋的整体性，应满足以下构造要求:1) 应设置钢筋混凝土构造柱和圈梁;2) 墙体与墙体连接处，应配置构造钢筋;3) 钢筋混凝土楼 (屋) 面板伸进纵、横墙内的长度均不应小于120mm，且应与圈梁或砌体墙牢固拉结。

　　 对可能产生不均匀沉降的房屋，宜采用混凝土过梁。当过梁的净跨不大于600mm时，可采用钢筋砖过梁;门窗洞口处不应采用砖过梁;过梁支承长度不应小于240mm;圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算面积另行增配。

　　 挑梁埋入砌体长度l₁与挑出长度l之比宜大于1.2;当挑梁上无砌体时，l₁与l之比宜大于2。

　　 抗震设防烈度为6度、7度时，预制阳台应与圈梁和楼板的现浇板带进行可靠连接，抗震设防烈度为8度时不应采用预制阳台。

　　 低层砌体住宅建筑简化设计方法可按图5进行。

　　 (1) 在满足房屋总体尺寸和比例的条件下，只要符合本文所提出的最低材料强度等级、最小墙体厚度、最大墙体间距、最小墙体水平截面净面积率等指标要求，低层砌体住宅房屋的墙体静力和抗震承载力符合我国现行规范要求，无需设计计算。

　　 (2) 低层砌体住宅房屋的构造要求可按本文提出的简易方法进行设计。

　　 (3) 不符合本文提出的各种指标最低要求的低层砌体结构住宅建筑，应按我国现行规范进行设计。 (下转第23页)