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女儿墙

女儿墙(英文名:parapet wall)是一个建筑专业术语,又称孙女墙、压檐墙、城垛子,指沿建筑物顶部边缘修建的矮砖墙,具有建筑排水和保护屋顶人员作业安全等重要功能。

中国女儿墙的名称来自古代文学中女墙、睨、女桓等词,原指城墙上用于战斗防御的锯齿状墙体,古代时期多作为城墙上的战斗防御、架设武器用构造,后至明末清初发展为园林、建筑装饰元素。西方“parapet wall”一词来自希伯来语מַעֲקֶה,早先罗马时期指用于军事侦察防御功能的建筑形式,文艺复兴后发展为装饰和安全要素。现当代语境中,中西方女儿墙均指建筑边缘用于保护安全、防止漏水、风格装饰等功能修建的功能矮墙。

女儿墙主要由石墙帽、墙身和排水系统组成。根据建筑形态可分为连续等高女儿墙、城垛式女儿墙、矮墙式女儿墙、山花式女儿墙等等。墙体以阻止水流、降低屋顶压差、避免应力集中、贝克原则等作为设计原理。建造过程前后均需注意温差和不合理设计带来的开裂、漏水等安全隐患。

命名

传说故事

关于“女儿墙”的名称由来有一个故事,传说古时候有一位砌匠,砌匠在妻子意外去世后同女儿一起生活,因为工作繁忙总是把女儿带在身旁。一次工作中,女儿因好奇心向外张望而不小心掉下屋顶,砌匠发现后伤心欲绝,为了杜绝这种悲剧再次发生,他在屋顶砌了一圈矮墙,后世因此称之为“女儿墙”。实际中建筑用语“女儿墙”这一叫法,由中国古代文学中 “女墙”“睥睨”“女桓”等词演变而来。

中文词源

现当代语境中建筑用语“女儿墙”这一叫法,由中国古代文学中 “女墙”“睥睨”“女桓”等词演变而来。春秋战国时期《左传·襄公六年》中写道“四月,晏弱城东阳而逐围莱。甲寅,之环城,傅于”“堞,女墙也”,提及了女墙这一名称。后发展至唐宋时期,女儿墙的含义逐渐广泛,泛指所有建筑矮墙,出现了平头形式的女儿墙。汉朝《释名·释宫室》书中写道“城上垣,曰睥睨,亦曰女墙,言其卑小比之于城”,因古代女子地位底下,用女儿墙指代墙体的附属小墙。宋朝建筑著作《营造法式》书中写道“言其卑小,比之于城若女子之于丈夫”,将城墙与女儿墙的关系比作女子与丈夫。元末明初时期,古典名著《三国演义》第五十一回写道“只见女墙边虚所旌旗,无人守候”,用女墙一词指代城墙顶部砌筑成的连续锯齿状的矮墙。明末清初时期,戏曲家李渔在《闲情偶记·居室部》中写道“予以私意释之,此名以内之及肩小墙,皆可以此名之。盖女者,妇人未嫁之称,不过言其纤小,若定指城上小墙,则登城御敌,岂妇人孺子之事哉?”,解释了自己关于女儿墙的定义的观点,认为女儿墙指的是城墙上矮小的墙体。女儿墙的含义拓宽至园林建筑中规范女性行为所建的小墙,其形态仿照女子“睥睨”姿态建而建筑,在明清古建筑中均可以见得。

英语翻译

女儿墙普遍翻译为“parapet”和“parpet wall”,然而根据《世界图书词典》《新编牛津美语大词典》《麦夸里辞典》的解释,“parapet”和“女儿墙”虽然均可以指代古代城墙边缘修建用于在战争中保护士兵的矮墙,现代语境中指民用建筑或桥梁等边缘修建的矮墙,但“parapet”还有指代桥梁和阳台上修建的矮墙,其语义范围大于中文的”女儿墙“,因而部分学者认为将“女儿墙”翻译为“roof parpet”最能精准描述其功能与建造位置,即现代语义中建筑屋檐修建的防护功能矮墙。

历史沿革

中国

春秋至元末

中国关于女儿墙的记载最早可追溯至春秋战国时期(约公元前770年-公元前221年),女儿墙的发展自此直至明朝初期,均主要用于军事防御,攻击功能根据社会需求而增加,但是其主要的功能一直留存。春秋战国时期的女儿墙形态随战斗形式和武器形态而变化,后发展至唐宋时期,出现了平头形式的女儿墙。元末明初时期,女儿墙为符合斗争需求呈现锯齿状,垛口上方设有眺望孔,墙体凹处架设兵器,既可以眺望远方,又可以保护城内士兵安全。古代女儿墙作为国家防御建筑,因战乱频发、荒灾不断而被中国文人赋予了思乡、怀旧和爱国的情怀。李贺曾写“月落大堤上,女垣栖乌起”,刘长卿曾写“官舍已空秋草没,女墙犹在夜乌啼”,刘禹锡曾写“淮河东边旧时月,夜深还过女墙来”,均借女儿墙表达内心情思。

明清

明清时期(公元1368年至1911年)中央集权政权稳固,国家多民族和谐统一,女儿墙的建造不再以军事防御为主要目的。受封建礼教文化影响,女儿墙多用于构建私密性、遵从性的空间布局,在保护安全的基础功能之上,表现封建礼制传统中的等级差异、尊卑关系和伦理约束。建筑材料与主体保持一致,传统建筑以木泥为主要建筑材料,明朝开始使用砖石,墙体有发展自古代女儿墙瞭望孔的嵌花镂空设计,不同地区采用具体不同的设计风格,与地方文化融合达到最佳的观赏效果。山东魏氏庄园建于清光绪十六年至十九年,整体建筑结合了防御城垣与传统北京四合院的建筑形式,女儿墙设有锯齿形、直线形,部分中有镂空,丰富了视觉观感,是美感与功能结合的典范。

西方

西方的女儿墙最初在罗马时代由大块的大理石板构成,中间有打孔,整体为正方形或对称图案,用于军事战争中的侦查和防御功能。中世纪时期女儿墙是战争系统的重要建筑形式,随着小城市和土地领主的数量增加,为保护土地领主的丰厚家产,住房和城堡不仅设有架设炮塔的大型城墙,在外墙凸出处造呈锯齿状形态女儿墙,成为中世纪典型的城堡样式,晚期哥特式女儿墙常采用城垛样式。文艺复兴时期,女儿墙很大程度被栏杆取代,成为调节建筑比例的重要构成,不再以防御为目的,而是防掉落的保护功能。当时建筑师追逐古希腊和古罗马建筑风格风潮,流行以清晰的几何形为特征的建筑外立面形式,为了追求更加和谐的比例关系,因此女儿墙作为墙顶的构件被纳入到整体比例的控制,成为建筑图绘的设计范围中立面表达的语言。

现当代发展

现当代语境中,随建筑设计重心逐渐转向实用,中西方女儿墙均指建筑屋顶、阳台等边缘建造的矮墙,以钢筋混凝土、钢、铝、玻璃等作为材料,为保护人身安全、美化建筑效果、避免防水层渗水、屋顶雨水漫流而建。20世纪现代主义法国建筑师勒·柯布西耶(Le Corbusier)在《新建筑五要素》一书中提出由女儿墙所建屋顶花园是建筑必需品,具有功能性、经济性和建筑行,是现代建筑设计的独特标志,从他的绘制草图中可以看出女儿墙已经不再受外墙约束,成为平屋顶的独立衍生物而存在。德国建筑师瓦尔特·格罗皮乌斯(Walter Gropius)建造包豪斯校舍屋顶时,设置高于屋顶平面的连续矮墙,通过对女儿墙高度的巧妙控制打造建筑的水平感。

结构功能

结构

女儿墙的组成要素为石墙帽、墙身和排水系统。压顶一般指代女儿墙顶部结构,包括阳台翻边的顶部、窗台顶部披水板、坡度屋顶顶部的防水结构等等,为避免水流与女儿墙顶部直接接触造成墙体基材发霉腐烂而建,有疏导水流的作用,部分设有避雷装置保护建筑墙体。墙身范围指压顶以下到屋顶与外墙衔接的中间部分,分为内墙身与外墙身,根据上人需求与建筑需求有美观效果,同时具有防水措施。排水系统主要由檐沟、雨水管两部分构成,通过檐沟汇集屋顶平面与水,设置一定坡度将水引致排水管排出屋顶。

功能

主要功能

当代女儿墙的主要功能是保护人员的安全、装饰建筑立面、帮助建筑排水。女儿墙作为屋顶上的栏杆或房屋外形处理的一种措施而建,配合整体建筑风格而设计,同时依据国家有关规定,建筑十层以上上人屋面女儿墙高度一般不得低于1.1m,保障了屋顶作业人员的安全。女儿墙底处施作防水压砖收头,将积水引致水落口,通过水落管排除,以避免防水层渗水和屋顶雨水漫流。

防火

除了上述的主要功能外,女儿墙还具有防火功能。在中国江南一带的民居选用不燃材料,墙顶砌筑高度超过易燃的屋顶高度,从而形成热辐射的屏障,防止火势在相邻建筑中蔓延。不同地区封火山墙的发展出多种不同样式,分为“马鞍墙”“马头墙”“牌坊墙”“拉弓墙”“人字形”等,作为“封火山墙”的女儿墙不仅有实用的防火功能,还有一定的装饰作用。

主要类型

女儿墙存在多种分类方式。依据建筑材料分类,可分为钢结构、钢混结构、砖混结构、砖结构。具体到民居女儿墙按照功能可分为上人屋顶女儿墙和不上人女儿墙两种类型。根据艺术风格分类,可分为西方文化风格女儿墙如巴洛克式女儿墙,中西方文化结合风格如宝瓶栏杆女儿墙,传统文化女儿墙如晋中市女儿墙,以及民族特色女儿墙如西藏自治区女儿墙等。根据建筑形态可分为连续等高女儿墙、城垛式女儿墙、矮墙式女儿墙、山花式女儿墙等等。

工作原理

组织水流

女儿墙在建筑排水方面的作用是将屋顶的水在建筑屋面外边缘处挡住,利用水在重力作用向下流的特性,将汇集的雨水导入指定排水系统排出建筑外部。女儿墙引导水流的作用不仅体现在屋顶整体排水方案上,还体现在墙顶的水流组织上,将防水层铺满墙顶且将女儿墙顶部向内倾斜并在墙内外两个方向配合设计有滴水,可以避免水渗入墙体内,将水流快速远离墙体并且不把建筑的内外立面弄脏。

降低屋顶压差

女儿墙的存在可以有效地减小屋顶的压力差,随着女儿墙的高度增加,可以明显降低屋顶边缘的风压差值,进而可以有效得减小风压对屋顶边缘和角部的破坏。实验表明,当连续等高女儿墙高度h与建筑物高度H满足h /(H+h)\u003e0.23时,角部及迎风边缘负值风压可以减小 50%以上。女儿墙的存在,减少了屋顶边缘的压力差(具体见右图),防止屋顶因风产生涡流而被吸走。

避免应力集中

设计女儿墙时在屋顶与女儿墙内侧相接的边缘处,为防水卷材留足伸缩的余量,以此避免因防水卷材的伸缩而对女儿墙造成的应力集中的问题。常规的方法是在转角处放置斜块,还可以用在转角处固定海绵管代替斜块的作法,这两种方法,都是保证了各个控制层(防水层、隔汽层、保温层)的连续性。

贝克原则

“贝克原则”(Baker Principle)是马克思·贝克在《屋顶》书中针对女儿墙存在的普遍物理性的问题提出的解决方法的一个总结。该原则一共有四点:一是屋顶防水层要连续连通到压顶下;二是空气控制层要连续覆盖屋顶和外墙构件;三是隔汽层要连续覆盖屋顶和外墙构件;四是保温层要连续覆盖屋顶和外墙构件。

标准规范

关于女儿墙墙体设计有关标准条文规定:无拉接女儿墙当砌筑砂浆的强度等级不低于M2.5且厚度为240mm时,其突出屋面的高度,对整体性不良或非刚性结构的房屋不应大于0.5m,对刚性结构房屋的封闭女儿墙不宜大于0.9m。砌体女儿墙在人流入口和通道处应与主体结构锚固;非出入口无锚固的女儿墙高度,6°~8°时不宜超过0.5m,9°时应有锚固。防震缝处女儿墙应留有足够的宽度,缝两侧的自由端应予以加强。

关于女儿墙构造设计有关标准条文规定:不上人屋面的女儿墙高度宜≤0.5m;当女儿墙上设护栏时,女儿墙护栏高度应≥1.1m,上人屋面高度不应该小于1300mm,建筑十层以上上人屋面女儿墙视为栏杆,高度一般不得低于1.1m,最高不得大于1.5m。供老人活动的屋顶平台或屋顶花园,其屋顶女儿墙护栏高度不应小于1.1m。农房重建时,女儿墙等易倒塌构件的出屋面高度,不宜大于500mm。不应采用无锚固的砖砌镂空女儿墙;非出入口无锚固砌体女儿墙的最大高度,超过0.5m时,人流出入口、通道处或9°时,出屋面砌体女儿墙应设置构造柱与主体结构锚固,构造柱间距宜取2.0~2.5m;砌体女儿墙内不宜埋设灯杆、旗杆、大型广告牌等构件;因屋面板插入墙内而削弱女儿墙根部时应加强女儿墙与主体结构的连接;砌体女儿墙顶部应采用现浇的通长钢筋混凝土压顶;女儿墙在变形缝处应留有足够的宽度,缝两侧的女儿墙自由端应予以加强高层建筑的女儿墙,不得采用砌体女儿墙。女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不宜大于4m,构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。

隐患与解决

常见问题

女儿墙虽然具有一定的保温 、隔热 、防水的作用,但是女儿墙裂缝与渗漏是常见的工程质量通病,主要表现在其根部和转角处容易发生水平裂缝和斜向裂缝。在压顶部分,容易发生垂直裂缝。表面的裂缝会影响建筑物的美观,破坏整体的防水层,易引起屋面渗漏;在内,雨水侵入墙体后,一是影响墙面美观,二是使内外墙装饰层脱落 ,影响建筑物的使用功能和寿命。在农村,屋顶女儿墙属于竖向悬臂的非结构构件,其存在的安全隐患不容忽视。当女儿墙高度较大但缺少钢筋混凝土构造柱、水平压顶梁等构造措施时,地震时极易倾覆倒塌。在正常使用过程中,当有人员或重物倾靠时也存在一定危险。由于农户经常在女儿墙上张拉绳索或支承木,以便晾晒衣物或搭设棚架,当遭遇大风、暴雨时,有将女儿墙拉倒、倾覆的可能。

造成原因

室内外温差大

女儿墙墙体裸露。冬夏季室内外温差大,温差引起不均匀伸缩与温度应力使女儿墙开裂 ,裂缝又多集中在房屋的顶层女儿墙的根部 。现浇钢筋混凝土构件的圈梁与女儿墙砌体的膨胀系数不同,现浇钢筋混凝土构件,其线膨胀系数约为10£/℃至14£/℃,而砖石砌体线膨胀系数约为5£/℃ 一8£/℃,由于两者线膨胀系数相差较大,造成在同一部位会出现变形不协调的现象,线膨胀系数较小的砖砌体发生的变形较小,线膨胀系数较大的钢筋混凝土圈梁发生的变形较大,砖砌体会对钢筋混凝土圈梁产生约束作用,两者在I结合部就会产生约束力与反约束力。对于女儿墙来说,钢筋混凝土圈梁的刚度非常大,对圈梁基本没有影响,从而对刚度比较小的女儿墙则产生作用,将女儿墙顶裂 、推出 。

设计不合理

有的砖混结构建筑物纵墙长达数十米,未设计伸缩缝和转角,不仅加大了女儿墙在冬夏的绝对伸缩值,并随之加剧了女儿墙的开裂程度。顶层圈梁位置设计不当。未将顶层圈梁设置在屋面板下,而是设置在窗房屋的薄弱部位顶标高处,而外墙门窗是房屋比较薄弱的部位,窗顶圈梁受到墙体的约束,相比其它部位圈梁薄弱,在受外界温度影响下极易产生热胀变形的现象,从而使窗顶两侧的墙体出现水平或其他裂缝。未遵循设计规范规定。按规定,多层砌体房屋无锚女儿墙的最大高度0.5m。因此,女儿墙高度超过0.5m,就要每隔一定距离增设构造矮柱,并与女儿墙压顶连成一体, 以增强女儿墙的刚度。然而,多数设计的女儿墙高度超过0.5m,但未未采取构造矮柱锚措施。建筑物平面形状不规则,凹凸过大,会使质量中心与刚度中心偏移比较大;竖向设置大门、大窗,布置不规则,立面变化大,会使建筑物的整体刚度变得较差,易引起建筑物的不均匀沉降,从而导致女儿墙产生裂缝。

解决与预防

解决女儿墙产生裂缝或渗水问题,应先寻找原因,判断情况后进行针对性处理。若出现小面积裂缝与渗漏,应清洗浮渣和灰尘等杂物,填入密封材料,去除起翘、松动、剥落的粉刷装饰层,重新涂刷基层处理剂、涂抹防水涂料。若出现大面积裂缝与渗漏,首先清理渗漏部位,清洗补充粉刷装饰层厚,剔除相应厚度的风化、损坏部分面层,用聚合物水泥或基层处理剂进行填充,喷涂防水涂料或涂抹聚合物水泥砂浆等。预防措施根据常见问题的原因而实施,主要为温度控制、稳固保障和防水措施。针对温度控制:女儿墙设有保温隔热层,采用砖混通风隔热层的设计;屋面热桥部位应做保温处理,烟道口的保温应采用岩棉等不燃材料,后用带滴水鹰嘴的金属压顶板保护。针对稳固性:在工程设计中将顶层圈梁设计在下;重视砌筑质量,干砖在砌筑时提前2个小时浇水湿润;在砌筑高度上一般控制在1.5m内,当大于1.5m时,沿柱高度方向约每隔500mm预留2φ6拉结钢筋,使外墙砌体和钢筋混凝土柱之间有良好的拉结,从而减小垂直方向的收缩,有利于避免产生水平方向的裂缝。针对防水措施:女儿墙泛水处设或进行多重防水处理,向内排水坡度不小于5%,压顶内侧下端作滴水处理。

参考资料

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河南工人日报数字报