混合結(jié)構(gòu)房屋墻,柱設(shè)計(jì).ppt

15 混合結(jié)構(gòu)房屋墻、柱設(shè)計(jì),本章主要介紹混合結(jié)構(gòu)房屋的空間性能及靜力計(jì)算方案，墻、柱的高厚比驗(yàn)算方法以及單層和多層房屋的墻體承載力計(jì)算，過(guò)梁和圈梁的設(shè)計(jì)方法，砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求等內(nèi)容。要求了解和建立混合結(jié)構(gòu)房屋空間作用的概念，掌握混合結(jié)構(gòu)房屋靜力計(jì)算方案，掌握墻柱的高厚比驗(yàn)算方法，能進(jìn)行剛性方案房屋墻體的計(jì)算，了解過(guò)梁與圈梁的設(shè)計(jì)方法，領(lǐng)會(huì)砌體結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造要求。,本章提要,本 章 內(nèi) 容,15.1 房屋的空間工作和靜力計(jì)算方案 15.2 墻、柱高厚比驗(yàn)算 15.3 剛性方案房屋的計(jì)算 15.4 彈性及剛彈性方案房屋的計(jì)算 15.5 砌體結(jié)構(gòu)中的過(guò)梁與圈梁 15.6 砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求,15.1 房屋的空間工作和靜力計(jì)算方案,在進(jìn)行墻體的內(nèi)力計(jì)算時(shí)，首先要確定計(jì)算簡(jiǎn)圖。 如圖15.1(a)所示的無(wú)山墻和橫墻的單層房屋，其屋蓋支承在外縱墻上。如果從兩個(gè)窗口中間截取一個(gè)單元，則這個(gè)單元的受力狀態(tài)與整個(gè)房屋的受力狀態(tài)是一樣的?？梢杂眠@個(gè)單元的受力狀態(tài)來(lái)代表整個(gè)房屋的受力狀態(tài)，這個(gè)單元稱(chēng)為計(jì)算單元，見(jiàn)圖15.1(a)、(b)。沿房屋縱向各個(gè)單元之間不存在相互制約的空間作用，這種房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖為一單跨平面排架（圖15.1（d）。,15.1.1 房屋的空間工作,若在上述單層房屋的兩端設(shè)置山墻（圖15.2（a），則屋蓋不僅與縱墻相連，而且也與山墻（橫墻）相連。當(dāng)水平荷載作用于外縱墻面時(shí)，屋蓋結(jié)構(gòu)如同水平方向的梁而彎曲，其水平位移已不是平移，而是圖15.2(b)中所示的曲線，水平位移的大小等于山墻的側(cè)移uw和屋蓋梁水平撓度的總和。 根據(jù)試驗(yàn)研究，房屋的空間剛度主要取決于屋蓋水平剛度和橫墻間距的大小。,圖15.1 無(wú)山墻單層房屋在水平力作用下的變形情況,圖15.2 有山墻單層房屋在水平力作用下的變形情況,規(guī)范規(guī)定，在混合結(jié)構(gòu)房屋內(nèi)力計(jì)算中，根據(jù)房屋的空間工作性能，分為三種靜力計(jì)算方案： （1） 剛性方案 房屋橫墻間距較小，屋（樓）蓋水平剛度較大時(shí)，房屋的空間剛度較大，在荷載作用下，房屋的水平位移較小，在確定房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，可以忽略房屋水平位移，而將屋蓋或樓蓋視作墻或柱的不動(dòng)鉸支承（圖15.3（a），這種房屋稱(chēng)為剛性方案房屋。 一般多層住宅、辦公樓、醫(yī)院往往屬于此類(lèi)方案。,15.1.2 房屋的靜力計(jì)算方案,（2） 彈性方案 房屋橫墻間距較大，屋蓋或樓蓋的水平剛度較小時(shí)，房屋的空間工作性能較差，在荷載作用下，房屋的水平位移較大，在確定房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，必須考慮水平位移，把屋蓋或樓蓋與墻、柱的連接處視為鉸接，并按不考慮空間工作的平面排架計(jì)算（圖15.3(c)），這種房屋稱(chēng)為彈性方案房屋。 一般單層廠房、倉(cāng)庫(kù)、禮堂、食堂等多屬于彈性方案房屋。,（3） 剛彈性方案 房屋的空間剛度介于剛性與彈性方案之間，在荷載作用下，房屋的水平位移較彈性方案小，但又不可忽略不計(jì)。這種房屋屬于剛彈性方案房屋，其計(jì)算簡(jiǎn)圖可用屋蓋或樓蓋與墻、柱連接處為具有彈性支撐的平面排架（圖15.3(b)）。 在計(jì)算剛彈性方案的墻、柱內(nèi)力時(shí)，通常引入空間性能影響系數(shù)來(lái)反映房屋的空間作用，定義為: =us/up,在規(guī)范中，將房屋按屋蓋或樓蓋的剛度劃分為三種類(lèi)型，并按房屋的橫墻間距S來(lái)確定其靜力計(jì)算方案，見(jiàn)表15.1。 作為剛性和剛彈性方案靜力計(jì)算的房屋橫墻，應(yīng)具有足夠的剛度，以保證房屋的空間作用，并符合下列要求： 橫墻中開(kāi)有洞口時(shí)，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過(guò)橫墻截面面積的50%； 橫墻的厚度不宜小于180mm； 單層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于其總高度的1/2。,圖15.3 混合結(jié)構(gòu)房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖,(a) 剛性方案；(b) 剛彈性方案；(c) 彈性方案,圖15.3 混合結(jié)構(gòu)房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖,(a) 剛性方案；(b) 剛彈性方案；(c) 彈性方案,圖15.3 混合結(jié)構(gòu)房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖,(a) 剛性方案；(b) 剛彈性方案；(c) 彈性方案,表15.1 房屋的靜力計(jì)算方案,15.2 墻、柱高厚比驗(yàn)算,混合結(jié)構(gòu)房屋中的墻體是受壓構(gòu)件，除滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還必須有足夠的穩(wěn)定性。 高厚比的驗(yàn)算是保證墻體穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要構(gòu)造措施，以避免墻、柱在施工和使用階段因偶然的撞擊或振動(dòng)等因素而出現(xiàn)歪斜、膨肚以致倒塌等失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。 高厚比系指墻、柱的計(jì)算高度H0與墻厚或柱截面邊長(zhǎng)h的比值H0/h。,高厚比驗(yàn)算主要包括兩個(gè)問(wèn)題：一是允許高厚比的限值；二是墻、柱實(shí)際高厚比的確定。 允許高厚比限值是在綜合考慮了以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)階段的材料質(zhì)量及施工水平的基礎(chǔ)上確定的。 影響墻、柱容許高厚比的因素很多，如砂漿的強(qiáng)度等級(jí)、橫墻間距、砌體類(lèi)型、支承條件、截面形狀和承重情況等。,矩形截面墻和柱的高厚比應(yīng)滿(mǎn)足下列條件 = H0/h12 其中，自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)1，對(duì)承重墻,1=1.0；對(duì)自承重墻，1值可按下列規(guī)定采用： 當(dāng)h=240mm時(shí)，1=1.2 當(dāng)h=90mm時(shí)，1=1.5 240mmh90mm時(shí)，1可按插入法取值;,15.2.1 一般墻、柱高厚比的驗(yàn)算,有門(mén)窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)2按下式確定： 2=1-0.4bs/S bs在寬度S范圍內(nèi)的門(mén)窗洞口寬度(圖15.4)； S相鄰窗間墻或壁柱間距離（圖15.4）； 墻、柱的允許高厚比，見(jiàn)表15.2。,圖15.4 洞口寬度,表15.2 墻、柱的允許高厚比值,(1) 整片墻的高厚比驗(yàn)算 按下式進(jìn)行驗(yàn)算 =H0/hT12 確定帶壁柱墻的計(jì)算高度H0時(shí)，墻長(zhǎng)S取相鄰橫墻的距離。 確定截面回轉(zhuǎn)半徑i時(shí)，帶壁柱墻截面的翼緣寬度bf(圖15.5（a）)應(yīng)按下列規(guī)定采用：,15.2.2 帶壁柱墻和帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗(yàn)算,15.2.2.1 帶壁柱墻, 對(duì)于多層房屋，當(dāng)有門(mén)窗洞口時(shí)，可取窗間墻寬度；當(dāng)無(wú)門(mén)窗洞口時(shí)，每側(cè)翼墻寬度可取壁柱高度的1/3。 對(duì)于單層房屋，取bf=b+2H/3 (b為壁柱寬度，H為墻高)，但bf不大于相鄰窗間墻寬度和相鄰壁柱間的距離。,(2) 壁柱間墻的高厚比 計(jì)算H時(shí)，S取相鄰壁柱間的距離。不論帶壁柱墻的靜力計(jì)算采用何種方案，帶壁柱墻H的計(jì)算可一律按剛性方案考慮。 壁柱間墻的高厚比可按無(wú)壁柱墻公式（15.1）進(jìn)行驗(yàn)算。 對(duì)于設(shè)有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻，當(dāng)圈梁的寬度b與相鄰壁柱間的距離S之比1/30時(shí)，由于圈梁的水平剛度較大，能限制壁柱間墻體的側(cè)向變形，所以圈梁可視為壁柱間墻的不動(dòng)鉸支座(圖15.5(b)。,圖15.5,(1) 帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗(yàn)算 應(yīng)按附表2確定墻的計(jì)算高度H0。 按下列公式驗(yàn)算帶構(gòu)造柱墻體的高厚比： =H0/hc12 c=1+bc/l 構(gòu)造柱作為壁柱驗(yàn)算構(gòu)造柱間墻的高厚比時(shí)，構(gòu)造柱的截面高度應(yīng)不小于1/30柱高，并不小于墻厚，此時(shí)柱間墻的允許高厚比不應(yīng)再考慮構(gòu)造柱的有利影響，柱間墻的高厚比驗(yàn)算同壁柱間墻。,15.2.2.2 帶構(gòu)造柱墻,(2) 帶構(gòu)造柱墻應(yīng)滿(mǎn)足下列要求 構(gòu)造柱沿墻長(zhǎng)方向的寬度不小于180mm，沿墻厚方向的邊長(zhǎng)不小于墻厚（利用構(gòu)造柱作壁柱時(shí)應(yīng)當(dāng)不小于1/30柱高），主筋不少于412，混凝土等級(jí)不應(yīng)低于C15； 構(gòu)造柱對(duì)墻體允許高厚比的提高僅適于正常使用階段； 構(gòu)造柱與墻應(yīng)有可靠的連接。,【例15.1】某辦公樓平面如圖15.6所示，采用預(yù)制鋼筋混凝土空心板，外墻厚370mm，內(nèi)縱墻及橫墻厚240mm，砂漿為M5，底層墻高4.6m（下端支點(diǎn)取基礎(chǔ)頂面）；隔墻厚120mm，高3.6m，用M2.5砂漿；縱墻上窗洞寬1800mm，門(mén)洞寬1000mm，試驗(yàn)算各墻的高厚比。 【解】1.確定靜力計(jì)算方案及求允許高厚比 最大橫墻間距S=3.63=10.8m，由表15.1,S32m，確定為剛性方案。 由表15.2，因承重縱橫墻砂漿為M5，得=24；非承重墻砂漿為M2.5,=22，非承重墻h=120mm，用插入法得1=1.44，1=1.4422=31.68。,2.確定計(jì)算高度 承重墻H=4.6m,S=10.8m2H=24.6=9.2m，由附表2查得計(jì)算高度H0=1.0H=4.6m。 非承重墻H=3.6m，一般是后砌在地面墊層上，上端用斜放立磚頂住樓面梁砌筑，兩側(cè)與縱墻拉結(jié)不好，故按兩側(cè)無(wú)拉結(jié)考慮，則計(jì)算高度H0=1.0H=3.6m。 3.縱墻高厚比驗(yàn)算 （1）外縱墻 S=3.6m,bs=1.8m 2=1-0.4bs/S=0.8,外縱墻高厚比 =H0/h=12.42=0.824=19.2滿(mǎn)足要求 （2） 內(nèi)縱墻 S=10.8m,bs=1.0m 2=1-0.4bs/S=0.96 內(nèi)縱墻高厚比 =H0/h=19.22=0.9624=23滿(mǎn)足要求,4.橫墻高厚比驗(yàn)算 由于橫墻的厚度、砌筑砂漿、墻體高度均與內(nèi)縱墻相同，且橫墻上無(wú)洞口，又比內(nèi)縱墻短，計(jì)算高度也小，故不必進(jìn)行驗(yàn)算。 5.隔墻高厚比驗(yàn)算 隔墻高厚比 =H0/h=301=31.68滿(mǎn)足要求,【例15.2】某單層單跨無(wú)吊車(chē)的廠房，采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋，帶壁柱磚墻承重。廠房跨度為15m，全長(zhǎng)64=24m，如圖15.7所示。墻體采用MU10磚和M5砂漿砌筑。試驗(yàn)算帶壁柱縱墻和山墻的高厚比。 【解】該房屋的屋蓋類(lèi)別為1類(lèi)，兩端山墻（橫墻）間的距離S=24m，由表15.1，S32m，確定為剛性方案。 1.縱墻高厚比驗(yàn)算 （1） 整片墻高厚比驗(yàn)算 帶壁柱截面幾何特征（圖15.8） 截面面積,A=8.125105mm2 形心位置 y1=148mm y2=240+250-148=342mm 慣性矩 I=8.86109mm4 回轉(zhuǎn)半徑 i104mm 折算厚度 hT=3.5i=364mm,壁柱下端嵌固于室內(nèi)地面以下0.5m處，柱高H=4.2+0.5=4.7m，S=24m2H=9.4m，由附表2查得壁柱的 計(jì)算高度 H0=1.0H=4.7m 由表15.2，當(dāng)砂漿為M5時(shí)，得=24，承重墻1=1.0，洞口寬bs=3m，壁柱間距S=6m，故考慮 洞口的修正系數(shù)2為： 2=0.8 縱墻整片墻高厚比 =12.9112=1.00.824=19.2滿(mǎn)足要求,（2） 壁柱間墻的高厚比驗(yàn)算 H=4.7mS=6m2H=9.4m，由附表2得壁柱間墻的計(jì)算高度 H0=0.4S+0.2H=3.34m 縱墻柱間墻的高厚比 =H0/h=13.9212=19.2滿(mǎn)足要求 2.開(kāi)門(mén)洞山墻的高厚比驗(yàn)算 （1） 整片墻的高厚比驗(yàn)算 帶壁柱截面的幾何特征（圖15.9） 截面面積A=9.325105mm2 ,形心位置 y1=144mm,y2=346mm 慣性矩 I=9.503109mm4 回轉(zhuǎn)半徑 i=101mm 折算厚度 hT=354mm 計(jì)算高度 H=6.37m(取山墻壁柱高度) S=15m32m，屬剛性方案 S2H=12.7m,得H0=1.0H=6.37m 考慮洞口的修正系數(shù) 2=0.88,=H0/hT=1812=1.00.8824=21.22滿(mǎn)足要求 （2） 壁柱間墻的高厚比驗(yàn)算 墻高取兩壁柱間山墻平均高度6.79m,S=5mH,由附表2查得壁柱間墻的計(jì)算高度 H0=0.6S=0.65=3.0m 考慮洞口的修正系數(shù) 2=0.76 =H0/h=12.512=1.00.7624=18.24滿(mǎn)足要求,圖15.6 例15.1辦公樓平面圖,圖15.7 例15.2單層廠房平面、側(cè)立面圖,圖15.8 帶壁柱墻截面,圖15.9 帶壁柱開(kāi)門(mén)洞山墻的計(jì)算截面,15.3 剛性方案房屋的計(jì)算,剛性方案的單層房屋，縱墻頂端的水平位移很小，靜力分析時(shí)可以認(rèn)為水平位移為零，計(jì)算時(shí)采用下列假定（圖15.10）： 縱墻、柱下端在基礎(chǔ)頂面處固結(jié)，上端與屋架（或屋面梁）鉸接； 屋蓋結(jié)構(gòu)可作為縱墻上端的不動(dòng)鉸支座。 按照上述假定，每片縱墻就可以按上端支承在不動(dòng)鉸支座和下端支承在固定支座上的豎向構(gòu)件單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算。 ,15.3.1 單層剛性方案房屋承重縱墻的計(jì)算,（1） 豎向荷載作用下墻體的內(nèi)力計(jì)算 豎向荷載包括屋面荷載和墻體自重。屋面荷載包括屋蓋構(gòu)件自重和屋面活荷載或雪荷載，這些荷載通過(guò)屋架或屋面梁作用于墻體頂部。 作用于縱墻頂端的屋面荷載常用軸心壓力Nl和彎矩M=Nlel組成（圖15.10(b)）。 墻體自重作用墻體軸線上。,（2） 風(fēng)荷載作用下墻體的內(nèi)力計(jì)算 風(fēng)荷載包括作用于屋面上和墻面上的風(fēng)荷載。屋面上（包括女兒墻上）的風(fēng)荷載可簡(jiǎn)化為作用于墻、柱頂端的集中力W，并通過(guò)屋蓋直接傳給橫墻經(jīng)基礎(chǔ)傳給地基，在縱墻中不引起內(nèi)力。墻面上的風(fēng)荷載為均布荷載，應(yīng)考慮兩種風(fēng)向，迎風(fēng)面為壓力，背風(fēng)面為吸力。 在均布荷載q作用下，墻體的內(nèi)力見(jiàn)圖15.11。,圖15.10 豎向荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖,圖15.11 水平荷載作用下計(jì)算簡(jiǎn)圖,（1） 計(jì)算單元的選取 混合結(jié)構(gòu)房屋的承重縱墻一般比較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)時(shí)可僅取其中有代表性的一段作為計(jì)算單元。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)有門(mén)窗的內(nèi)外縱墻，取一個(gè)開(kāi)間的門(mén)間墻或窗間墻為計(jì)算單元，如圖15.12中的m-m和n-n間的窗間墻，其寬度為(l1+l2)/2。 （2） 豎向荷載作用下墻體的計(jì)算 在豎向荷載作用下，多層房屋的墻體如豎向連續(xù)梁一樣地工作。這個(gè)連續(xù)梁以各層樓蓋為支承點(diǎn)，在底部以基礎(chǔ)為支承點(diǎn)（圖15.13(b)）。,15.3.2 多層剛性方案房屋承重縱墻的計(jì)算,墻體在基礎(chǔ)頂面處可假定為鉸接，這樣墻、柱在每層高度范圍內(nèi)被簡(jiǎn)化為兩端鉸支的豎向構(gòu)件（圖15.13(c)），可單獨(dú)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 計(jì)算簡(jiǎn)圖中的構(gòu)件長(zhǎng)度為：底層，取底層層高加上室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離；以上各層可取相應(yīng)的層高。 現(xiàn)以圖15.13所示第一層和第二層墻體為例，說(shuō)明墻體內(nèi)力的計(jì)算方法。 第二層墻（圖15.14(a)）：,上端（-）截面 Nu2=Nu3+Nl3+Nw3 N=Nu2+Nl2 M=Nl2e2 下端（-）截面 N=N+Nw2 M=0 第一層墻（圖15.14(b)）: 上端（-）截面 Nu1=Nu2+Nl2+Nw2,N=Nu1+Nl1 M=Nl1e1-Nu1e1 下端（-）截面 N=N+Nw1 M=0,(3) 水平荷載作用下墻體的計(jì)算 在水平風(fēng)荷載作用下，墻體將產(chǎn)生彎曲。這時(shí)墻體可視為一個(gè)豎向連續(xù)梁（圖15.16）。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，該連續(xù)梁的跨中和支座處的彎矩可近似地按下式計(jì)算 M=1/12qHi2 規(guī)范規(guī)定，剛性方案多層房屋只要滿(mǎn)足下列條件，可不考慮風(fēng)荷載對(duì)外墻內(nèi)力的影響：,規(guī)范規(guī)定，剛性方案多層房屋只要滿(mǎn)足下列條件，可不考慮風(fēng)荷載對(duì)外墻內(nèi)力的影響： 洞口水平截面面積不超過(guò)全截面面積的2/3。 層高和總高不超過(guò)表15.3所規(guī)定的數(shù)值。 屋面自重不小于0.8kN/m2。 (4) 豎向荷載作用下的控制截面 在進(jìn)行墻體承載力驗(yàn)算時(shí)，必須確定需要驗(yàn)算的截面。一般選用內(nèi)力較大，截面尺寸較小的截面作為控制截面。,圖15.12 多層剛性方案房屋承重縱墻的計(jì)算單元,圖15.13 豎向荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖,（a） 外墻剖面；(b) 豎向連續(xù)梁計(jì)算圖；(c) 簡(jiǎn)化后的計(jì)算圖,圖15.14,圖15.16 水平荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖,表15.3 外墻不考慮風(fēng)荷載影響時(shí)的最大高度,多層剛性方案房屋中，橫墻承受兩側(cè)樓板直接傳來(lái)的均布荷載，且很少開(kāi)設(shè)洞口，故可取1m寬的墻體為計(jì)算單元（圖15.17）。 中間橫墻承受由兩邊樓蓋傳來(lái)的豎向荷載Nl、Nl（圖15.17(c)）。 山墻的計(jì)算方法和外縱墻計(jì)算方法相同。,15.3.3 多層剛性方案房屋承重橫墻的計(jì)算,【例15.3】某三層試驗(yàn)樓，采用裝配式鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)（圖15.18），大梁截面尺寸為200mm500mm，梁端伸入墻內(nèi)240mm，大梁間距3.6m。底層墻厚370mm，二、三層墻厚240mm，均雙面抹灰，采用MU10磚和M2.5混合砂漿砌筑?；撅L(fēng)壓為0.35kN/m2。試驗(yàn)算承重縱墻的承載力。 【解】1.確定靜力計(jì)算方案 根據(jù)表15.1規(guī)定，由于試驗(yàn)樓為裝配式鋼筋混凝土樓蓋，而橫墻間距S=7.2m24m，故為剛性方案房屋。 2.墻體的高厚比驗(yàn)算（從略）,3.荷載資料 （1） 屋面荷載 油氈防水層（六層作法） 0.35kN/m2 20mm厚水泥砂漿找平層 0.0220=0.40kN/m2 50mm厚泡沫混凝土保溫層 0.055=0.25kN/m2 120mm厚空心板（包括灌縫） 2.20kN/m2 20mm厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m2 屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 3.54kN/m2 屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值 0.50kN/m2,（2） 樓面荷載 30mm厚細(xì)石混凝土面層 0.75kN/m2 120mm厚空心板（包括灌縫） 2.20kN/m2 20mm厚板底抹灰 0.34kN/m2 樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值 3.29kN/m2 樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值 2.00kN/m2 (3) 進(jìn)深梁自重（包括15mm粉刷） 標(biāo)準(zhǔn)值 0.20.525+0.015(20.5+0.2)17 =2.81kN/m,(4) 墻體自重及木窗自重 雙面粉刷的240mm厚磚墻自重（按墻面計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)值 5.24kN/m2 雙面粉刷的370mm厚磚墻自重（按墻面計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)值 7.62kN/m2 木窗自重（按窗框面積計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)值 0.30kN/m2 4.縱墻承載力驗(yàn)算 由于房屋的總高小于28m，層高又小于4m，根據(jù)表15.3規(guī)定可不考慮風(fēng)荷載作用。,（1） 計(jì)算單元 取一個(gè)開(kāi)間寬度的外縱墻為計(jì)算單元，其受荷面積為3.62.85=10.26m2，如圖中斜線部分所示。縱墻的承載力由外縱墻控制，內(nèi)縱墻不起控制作用，可不必計(jì)算。 （2） 控制截面 每層縱墻取兩個(gè)控制截面。墻上部取梁底下的砌體截面；墻下部取梁底稍上砌體截面。其計(jì)算截面均取窗間墻截面。本例不必計(jì)算三層墻體。 第二層墻的計(jì)算截面面積 A2=1.80.24=0.432m2 第一層墻的計(jì)算截面面積 A1=1.80.37=0.666m2,(3) 荷載計(jì)算 按一個(gè)計(jì)算單元，作用于縱墻上的集中荷載計(jì)算如下： 屋面?zhèn)鱽?lái)的集中荷載（包括外挑0.5m的屋檐和屋面梁） 標(biāo)準(zhǔn)值 Nkl3=59.14kN 設(shè)計(jì)值 Nl3=72.66kN 由MU10磚和M2.5砂漿砌筑的砌體，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=1.3N/mm2。,已知梁高500mm，則梁的有效支承長(zhǎng)度為 a0=190mm240mm，取a0=0.19m 屋面荷載作用于墻頂?shù)钠木?e3=0.044m 樓蓋傳來(lái)的集中荷載（包括樓面梁） 設(shè)計(jì)值 Nl2=Nl1=78.84kN 三層樓面荷載作用于墻頂?shù)钠木?e2=0.044m,二層樓面荷載作用于墻頂?shù)钠木?e1=0.109m 第三層截面以上240mm厚墻體自重 設(shè)計(jì)值 Nw3=14.48kN 第三層截面至截面之間240mm厚墻體自重 設(shè)計(jì)值 Nw3=57.76kN 第二層截面至截面之間240mm厚墻體自重 設(shè)計(jì)值 Nw2=43.27kN,第一層截面至截面之間370mm厚墻體自重 設(shè)計(jì)值 Nw1=95.32kN 第一層截面至第二層截面之間370mm厚墻體自重 設(shè)計(jì)值 Nw1=21.07kN 各層縱墻的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖15.19所示。,（4） 控制截面的內(nèi)力計(jì)算 第三層 第三層截面處 軸向力設(shè)計(jì)值 N=Nl3+Nw3=87.14kN 彎矩設(shè)計(jì)值（由三層屋面荷載偏心作用產(chǎn)生） M=Nl3e3=3.19kNm 第三層截面處 軸向力為上述荷載與本層墻體自重之和。,軸向力設(shè)計(jì)值 N=N+Nw3=144.9kN 彎矩設(shè)計(jì)值M=0 第二層 第二層截面處 軸向力為上述荷載與本層樓蓋荷載之和。 軸向力設(shè)計(jì)值 N=N+Nl2=223.74kN 彎矩設(shè)計(jì)值（由三層樓面荷載偏心作用產(chǎn)生） M=Nl2e2=3.46kNm,第二層截面處 軸向力為上述荷載與本身墻體自重之和。 軸向力設(shè)計(jì)值 N=N+Nw2=267.01kN 彎矩設(shè)計(jì)值M=0 第一層 第一層截面處 軸向力為上述荷載、370墻增厚部分墻體及本層樓蓋荷載之和。 軸向力設(shè)計(jì)值 N=N+Nw1+Nl1=366.92kN,因第一層墻截面形心與第二層墻截面形心不重合，尚應(yīng)考慮N產(chǎn)生的彎矩，得 M=-8.76kNm 第一層截面處 軸向力為上述荷載與本層墻體自重之和。 軸向力設(shè)計(jì)值 N=N+Nw1=462.24kN 彎矩設(shè)計(jì)值M=0 （5） 截面承載力驗(yàn)算 縱向墻體計(jì)算高度H0的確定。,第二、三層層高H=3.4m，橫墻間距S=7.2m2H=23.4=6.8m，由附表2查得H0=H=3.4m。第一層層高3.76m，3.76mS=7.2m2H=23.76=7.52m, H0=0.4S+0.2H=0.47.2+0.23.76=3.63m。 承載力影響系數(shù)的確定。系數(shù)根據(jù)高厚比及相對(duì)偏心距e/h由附表1b查得，并列入表15.4。 （6） 縱墻承載力驗(yàn)算 縱墻承載力驗(yàn)算在表15.4進(jìn)行。驗(yàn)算結(jié)果表明，縱墻的承載力均滿(mǎn)足要求。,圖15.17 多層剛性方案房屋承重橫墻的計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖,圖15.18 例15.3,圖15.19 各層墻體的計(jì)算簡(jiǎn)圖及彎矩圖,表15.4,15.4 彈性及剛彈性方案房屋的計(jì)算,當(dāng)房屋橫墻間距超過(guò)表15.1中剛彈性方案房屋橫墻間距時(shí)，即為彈性方案房屋。彈性方案及剛彈性方案房屋一般多為單層房屋。 其計(jì)算時(shí)采用下列假定： 屋架或屋面梁與墻、柱頂端為鉸接，墻、柱下端則嵌固于基礎(chǔ)頂面； 把屋架或屋面梁視作一剛度無(wú)限大的水平桿件，在荷載作用下無(wú)軸向變形，所以排架柱受力后，所有柱頂?shù)乃轿灰凭嗟龋▓D15.20）。,15.4.1 彈性方案房屋的計(jì)算,圖15.20 彈性方案房屋柱頂水平位移,在水平荷載作用下，剛彈性方案房屋墻頂也產(chǎn)生水平位移，其值比彈性方案按平面排架計(jì)算的小，但又不能忽略，其計(jì)算簡(jiǎn)圖是在彈性方案房屋計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上在柱頂加一彈性支座（圖15.21），以考慮房屋的空間工作。 設(shè)排架柱頂作用一集中力W,由于剛彈性方案房屋的空間工作的影響，其柱頂水平位移為uk=up，較平面排架柱頂減少了（1-）up，根據(jù)位移與內(nèi)力成正比的關(guān)系，可求出彈性支座的水平反力X,15.4.2 剛彈性方案房屋的計(jì)算,則 X=(1-)W 由上式可見(jiàn)，反力X與水平力的大小以及房屋空間工作性能影響系數(shù)有關(guān)，可由表15.5得出。 根據(jù)以上分析，單層剛彈性方案房屋，在水平荷載作用下，墻、柱的內(nèi)力計(jì)算步驟如下（圖15.22）： ,（1） 先在排架柱柱頂加一個(gè)假設(shè)的不動(dòng)鉸支座，計(jì)算出此不動(dòng)鉸支座反力R，并求出這種情況下的內(nèi)力圖（圖15.22(b)、(d)）。 （2） 把求出的假設(shè)支座反力R乘以,將R反向作用于排架柱柱頂，再求出這種情況下的內(nèi)力圖（圖15.22(c)、(e)）。 （3） 將上述兩種情況的計(jì)算結(jié)果相疊加，即為剛彈性方案墻、柱的內(nèi)力。,圖15.21 剛彈性方案房屋計(jì)算原理,表15.5 房屋的空間性能影響系數(shù),圖15.22 剛彈性方案房屋墻、柱內(nèi)力分析步驟,15.5 砌體結(jié)構(gòu)中的過(guò)梁與圈梁,過(guò)梁是混合結(jié)構(gòu)墻體中門(mén)窗洞上承受上部墻體和樓（屋）蓋傳來(lái)的荷載的構(gòu)件，主要有鋼筋混凝土過(guò)梁、磚砌平拱、磚砌弧拱、鋼筋磚過(guò)梁等幾種形式（圖15.23）。 （1） 磚砌平拱過(guò)梁 如圖15.23(c)所示，采用豎磚砌筑，豎磚砌筑部分的高度不應(yīng)小于240mm。,15.5.1 過(guò)梁,15.5.1.1 過(guò)梁的種類(lèi)及構(gòu)造,（2） 磚砌弧拱過(guò)梁 如圖15.23(d)所示，采用豎磚砌筑，豎磚砌筑高度不應(yīng)小于120mm，其跨度與矢高f有關(guān)，當(dāng)f=(1/81/12)l時(shí)，最大跨度可達(dá)3.0m；當(dāng)f=(1/61/5)l時(shí)，最大跨度可達(dá)4m。 （3） 鋼筋磚過(guò)梁 在這類(lèi)過(guò)梁中，磚塊的砌法同一般磚墻一樣，僅在過(guò)梁底部水平灰縫內(nèi)配置不小于5120的縱向受力鋼筋，如圖5.23(b)所示。鋼筋伸入支座砌體內(nèi)的長(zhǎng)度不宜小于240mm，在過(guò)梁計(jì)算高度內(nèi)的砌筑砂漿強(qiáng)度不低于M2.5。,（4） 鋼筋混凝土過(guò)梁 如圖15.23(a)所示，同一般預(yù)制鋼筋混凝土梁。為滿(mǎn)足門(mén)、窗口過(guò)梁的構(gòu)造需要，可做矩形或帶挑口的“L”形截面。這種過(guò)梁具有施工方便、跨度較大等優(yōu)點(diǎn)，因而在實(shí)際砌體結(jié)構(gòu)中已大量采用鋼筋混凝土過(guò)梁。,圖15.23 過(guò)梁的類(lèi)型,（a） 鋼筋混凝土過(guò)梁；(b) 鋼筋磚過(guò)梁；(c) 磚砌平拱；(d) 磚砌弧拱,15.5.1.2 過(guò)梁上的荷載,過(guò)梁上的荷載一般包括墻體荷載和梁、板荷載。 （1） 墻體荷載 對(duì)磚砌體，當(dāng)過(guò)梁上的墻體高度hwln/3（ln為過(guò)梁的凈跨）時(shí)，應(yīng)按全部墻體的均布自重采用；當(dāng)hwln/3時(shí)，應(yīng)按高度為ln/3墻體的均布自重采用（圖15.24(a)、(b)）。 （2） 梁、板荷載 對(duì)磚砌體，梁、板下的墻體高度hwln時(shí)，可按梁、板傳來(lái)的荷載采用。當(dāng)梁、板下的墻體高度hwln時(shí)，可不考慮梁、板荷載（圖15.24(c)）。,圖15.24,（a）、(b)墻體荷載；(c) 梁板荷載,15.5.1.3 過(guò)梁的計(jì)算,（1） 磚砌過(guò)梁的破壞特征 過(guò)梁受荷載后，和受彎構(gòu)件一樣，上部受壓、下部受拉。 隨著荷載的增大，當(dāng)跨中正截面的拉應(yīng)力或支座斜截面上的主拉應(yīng)力超過(guò)砌體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，跨中受拉區(qū)將出現(xiàn)垂直裂縫，支座附近出現(xiàn)45的階梯形斜裂縫。 對(duì)磚砌平拱過(guò)梁下部的拉力將由兩端支座提供的推力來(lái)平衡（圖15.25(a)）；對(duì)鋼筋磚過(guò)梁下部的拉力將由鋼筋承受（圖15.25(b)）。,過(guò)梁像一個(gè)三鉸拱一樣地工作，過(guò)梁可能發(fā)生三種破壞： 過(guò)梁跨中正截面受彎承載力不足而破壞； 過(guò)梁支座附近斜截面受剪承載力不足而破壞； 過(guò)梁支座處水平灰縫因受剪不足而發(fā)生支座滑動(dòng)破壞，可按公式（14.17）進(jìn)行驗(yàn)算。 （2） 磚砌平拱的計(jì)算 跨中正截面受彎承載力按式（14.15）驗(yàn)算，并采用沿齒縫截面的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。,支座截面受剪承載力按式（14.16）驗(yàn)算。 磚砌平拱的允許均布荷載設(shè)計(jì)值可查表15.6。 （3） 鋼筋磚過(guò)梁的計(jì)算 跨中正截面受彎承載力按下式計(jì)算： M0.85h0fyAs （4） 鋼筋混凝土過(guò)梁的計(jì)算 按鋼筋混凝土受彎構(gòu)件計(jì)算，同時(shí)需要按式（14.7）驗(yàn)算過(guò)梁下砌體局部受壓承載力。,【例15.4】已知鋼筋磚過(guò)梁凈跨ln=1.5m，墻厚為240mm,雙面粉刷，以墻面計(jì)的墻體自重標(biāo)準(zhǔn)值為5.24kN/m,墻體采用MU10燒結(jié)多孔磚，M10混合砂漿；在離窗口頂面標(biāo)高600mm處有樓板傳來(lái)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk1=7.5kN/m，均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=4kN/m。試設(shè)計(jì)該過(guò)梁。 【解】1.內(nèi)力計(jì)算 梁板荷載位于高度hw=600mmln=1500mm處，故必須考慮。則作用在過(guò)梁上的均布荷載為（gk2為過(guò)梁的自重） p= 17.74kN/m M=4.98kNm ,V=13.31kN 2.受彎承載力計(jì)算 由于考慮梁板荷載，故取h0=h-as=585mm；采用HPB235鋼筋，fy=210N/mm2；由公式(15.7) As=47.69mm2 選用26(As=57mm2)，滿(mǎn)足要求。 3.受剪承載力計(jì)算 查表得fV=0.17N/mm2,z=400mm V=13.31fVbz=16.32kN滿(mǎn)足要求。,【例15.5】已知鋼筋混凝土過(guò)梁凈跨ln=3m，支承長(zhǎng)度0.24m，過(guò)梁上的墻體高度hw=1.5m，墻厚為240mm；承受樓板傳來(lái)的均布荷載設(shè)計(jì)值15.5kN/m；墻體采用MU10承重多孔磚，M5混合砂漿。試設(shè)計(jì)該過(guò)梁。 【解】1.內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)跨度、墻厚及荷載情況初步確定過(guò)梁截面為bh=240mm240mm。 p=23.6kN/m 過(guò)梁支座反力接近矩形分布，取1.1ln=3.3m，支座中心的跨度l03.24m，故取計(jì)算跨度=3.24m。 M=30.97kNm V=35.4kN,2.受彎承載力計(jì)算 過(guò)梁選用C20混凝土，fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2；縱向受力鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋，fy=300N/mm2；箍筋采用HPB235級(jí)鋼筋，fy=210N/mm2。 as=0.319 s=0.812 As=628.68mm2 選用318（As=763mm2），滿(mǎn)足要求。 3.受剪承載力計(jì)算 0.25fcbh0=118.08kNV=35.4kN 受剪截面滿(mǎn)足要求。 0.7ftbh0=37.88kNV=35.4kN 按構(gòu)造配置箍筋，選配雙肢箍6200，滿(mǎn)足要求。,4.梁端支承處砌體局部受壓承載力驗(yàn)算 由表13.2查得,f=1.5N/mm2,取 a0=a=240mm,=1.0,=1.25,=1.0 A=a0b=240240=57600mm2 Nl=38.23kN fAl=108kNNl=38.23kN滿(mǎn)足要求,圖15.25 磚砌過(guò)梁的破壞形式,表15.6 磚砌平拱的允許均布荷載設(shè)計(jì)值,(1) 空曠的單層房屋 如車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、食堂等，應(yīng)按下列規(guī)定設(shè)置圈梁： 磚砌體房屋，檐口標(biāo)高為58m時(shí)，應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道，檐口標(biāo)高大于8m時(shí)，宜適當(dāng)增設(shè)。 砌塊及料石砌體房屋，檐口標(biāo)高為45m時(shí)，應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道，檐口標(biāo)高大于5m時(shí)，宜適當(dāng)增設(shè)。,15.5.2 圈梁,15.5.2.1 圈梁的設(shè)置, 對(duì)有吊車(chē)或較大振動(dòng)設(shè)備的單層工業(yè)房屋，除在檐口或窗頂標(biāo)高處設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁外，尚宜在吊車(chē)梁標(biāo)高處或其他適當(dāng)位置增設(shè)。 （2） 多層房屋 應(yīng)按下列規(guī)定設(shè)置圈梁： 多層砌體民用房屋，如宿舍、辦公樓等，且層數(shù)為34層時(shí)，應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道。當(dāng)層數(shù)超過(guò)4層時(shí)，應(yīng)在所有縱橫墻上隔層設(shè)置。 多層砌體工業(yè)房屋，應(yīng)每層設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁。 , 設(shè)置墻梁的多層砌體房屋應(yīng)在托梁、墻梁頂面和檐口標(biāo)高處設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁，其他樓蓋處應(yīng)在所有縱橫墻上每層設(shè)置。 采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓（屋）蓋的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋，當(dāng)層數(shù)超過(guò)5層時(shí)，除在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道外，可隔層設(shè)置圈梁，并與樓（屋）面板一起現(xiàn)澆。 （3） 建筑在軟弱地基或不均勻地基上的砌體房屋，除按本節(jié)規(guī)定設(shè)置圈梁外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。,（1） 圈梁宜連續(xù)地設(shè)在同一水平面上，并形成封閉狀。當(dāng)圈梁被門(mén)窗洞截?cái)鄷r(shí)，應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于其垂直間距H的2倍，且不小于1m（圖15.26）。 （2） 縱橫墻交接處的圈梁應(yīng)有可靠的連接，其配筋構(gòu)造如圖15.27。 （3） 剛彈性和彈性方案房屋，圈梁應(yīng)與屋架、大梁等構(gòu)件可靠連接。 ,15.5.2.2 圈梁的構(gòu)造要求,（4） 鋼筋混凝土圈梁的寬度一般與墻厚相同，當(dāng)墻厚240mm時(shí)，其寬度不宜小于2h/3。 圈梁的高度不應(yīng)小于120mm。 （5） 采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓（屋）蓋的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的未設(shè)圈梁的樓層，其樓面板嵌入墻內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于120mm，并在樓板內(nèi)沿墻的方向配置不少于210的縱向鋼筋。 （6） 圈梁兼作過(guò)梁時(shí)，過(guò)梁部分的縱向受力鋼筋應(yīng)按計(jì)算配筋。,圖15.26 圈梁被門(mén)窗洞口截?cái)鄷r(shí)的構(gòu)造,圖15.27 房屋轉(zhuǎn)角處及丁字交叉處圈梁的構(gòu)造,15.6 砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求,（1） 五層及五層以下房屋的墻，以及受振動(dòng)或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)，應(yīng)符合下列要求： 磚MU10；砌體MU7.5；石材MU30；砂漿M5。 （2） 地面以下或防潮層以下的砌體，潮濕房間的墻，所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合表15.7的要求。 （3） 承重的獨(dú)立磚柱，截面尺寸不應(yīng)小于240mm370mm。 ,15.6.1 一般構(gòu)造要求,（4） 跨度大于6m的屋架和跨度大于下列數(shù)值的梁：對(duì)磚砌體為4.8m，對(duì)砌塊和料石砌體為4.2m，對(duì)毛石砌體為3.9m，支承面下應(yīng)設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土墊塊，墻中設(shè)有圈梁時(shí)，墊塊與圈梁宜澆成整體。 （5） 對(duì)240mm的磚砌體墻，大梁跨度為6m，對(duì)180mm的磚砌體墻，大梁跨度為4.8m,其支承處宜加壁柱，或采取其他加強(qiáng)措施。 （6） 預(yù)制鋼筋混凝土板的支承長(zhǎng)度，在墻上不宜小于100mm，在鋼筋混凝土圈梁上不宜小于80mm；預(yù)制鋼筋混凝土梁在墻上的支承長(zhǎng)度，不宜小于240mm。,（7） 支承在墻、柱上的吊車(chē)梁、屋架及跨度l9m（支承在磚砌體），或l7.2m(支承在砌塊和料石砌體上)的預(yù)制梁的端部，應(yīng)采用錨固件與墻、柱上的墊塊錨固（圖15.28）。 （8） 骨架房屋的填充墻及維護(hù)墻，宜用鋼筋與骨架連接。一般是在鋼筋混凝土骨架中預(yù)埋拉結(jié)筋，砌磚時(shí)嵌入墻體的水平灰縫內(nèi)（圖15.29）。 （9） 山墻處的壁柱宜砌至山墻頂部。風(fēng)壓較大的地區(qū)，檁條與山墻錨固（圖15.30），屋蓋不宜挑出山墻。 ,（13） 混凝土砌塊墻體的下列部位，如未設(shè)圈梁或混凝土墊塊，應(yīng)采用不低于Cb20的混凝土將孔洞灌實(shí)： 擱柵、檁條和鋼筋混凝土樓板的支承面下，高度不應(yīng)小于200mm的砌體； 屋架、梁等構(gòu)件的支承面下，高度不應(yīng)小于600mm，長(zhǎng)度不應(yīng)小于600mm的砌體； 挑梁支承面下，距墻中心線每邊不小于300mm，高度不應(yīng)小于600mm的砌體。,（10） 砌塊砌體應(yīng)分皮錯(cuò)縫搭砌。上下