为什么顶层和底层均设置通长现浇钢筋混凝土窗台梁？

如下图纸摘录：窗台压顶做法

在建筑施工中，特别是在砌体结构中，于建筑物的 顶层 和 底层 设置通长现浇钢筋混凝土窗台梁，是一项关键的结构构造措施。其主要原因可以从 顶层 和 底层 各自面临的特殊受力情况来分别理解，但它们有一个共同的核心目的： 增强墙体整体性，防止或减少裂缝的产生。

一、 为什么在“顶层”设置窗台梁？

顶层墙体，特别是外墙，直接暴露在大气环境中，受到的温度变化和日照影响最大。因此，顶层设置窗台梁主要是为了 抵抗  “温度应力” 。

1. 抵抗温度裂缝（主要原因）：

   现象：  在夏季，钢筋混凝土屋面（或女儿墙压顶）在阳光直射下，温度可高达60-70℃，而其下的砌体墙体温度则低得多。混凝土的热膨胀系数约为砌体的2倍，导致屋面混凝土的膨胀变形远大于下部墙体。

   结果：  屋面板的巨大膨胀会对两端和顶层的墙体产生强大的水平推力（剪刀效应）。这个推力会传递到窗户洞口，由于窗间墙刚度较大，而窗下墙刚度较小，应力容易在窗台处集中，导致 窗台角部产生45度的斜向裂缝 ，或者窗户下方的墙体产生水平裂缝。

   窗台梁的作用：  通长的钢筋混凝土窗台梁就像一根“腰带”，具有很高的抗拉和抗弯能力。它将窗户下部的墙体箍住，形成一个整体，有效抵抗来自屋面板的水平推力，将集中应力分散，从而防止裂缝在脆弱的窗台位置产生和发展。

2. 增强结构整体性：

   顶层是建筑物的端部，整体刚度相对较弱。设置通长窗台梁可以与圈梁、构造柱一起，形成一个封闭的框架，约束墙体的变形，提高房屋在风荷载、地震作用下的空间刚度和稳定性。

二、 为什么在“底层”设置窗台梁？

底层墙体承受着上部所有楼层的部分荷载，并且最靠近地基。因此，底层设置窗台梁主要是为了 抵抗  “不均匀沉降”  和  “集中应力” 。

1. 抵抗沉降裂缝：

   现象：  地基土质不均匀、相邻基础荷载差异过大等原因，可能导致建筑物发生不均匀沉降。底层墙体首当其冲，会受到弯曲和剪切作用。

   结果：  在窗洞口位置，墙体截面被削弱，是结构的薄弱环节。不均匀沉降产生的拉应力或剪应力容易使窗台下的墙体开裂，形成与顶层类似的斜向或水平裂缝。

   窗台梁的作用：  通长窗台梁相当于设置在底层的“地圈梁”的补充或加强。它大大提高了窗台下墙体的刚度和抗弯能力，像一根“卧梁”一样，能够有效协调差异沉降，分散应力，避免裂缝在窗台处集中出现。

2. 分担窗台墙荷载，防止压碎开裂：

   在底层，窗台下的墙体（窗台墙）不仅要承受自身的重量，还要承受上部所有楼层的荷载。如果这面墙是砌体，且没有过梁或窗台梁的辅助，巨大的压力可能导致砌体被压碎，或在窗口角部产生应力集中裂缝。

   钢筋混凝土窗台梁可以承担一部分上部传递下来的荷载，并将其更均匀地分布到两边的构造柱或墙体上，保护了脆弱的砌体部分。

3. 提高抗震性能：

   在地震作用下，底层承受的地震剪力最大。窗台梁作为水平构件，与构造柱（垂直构件）可靠连接，形成了一个稳定的网格结构，使墙体能够共同工作，有效抵抗地震带来的水平和竖向作用力，防止墙体散塌，提高“大震不倒”的能力。

总而言之，设置通长现浇钢筋混凝土窗台梁是一项“防患于未然”的重要构造措施。  它通过利用混凝土良好的抗拉性能来弥补砌体材料抗拉抗剪能力差的缺陷，将可能产生裂缝的薄弱环节进行加强，从而保证建筑物的安全、耐久和美观。