磚混結構的構造要求

第五節(jié) 房屋部件一、圈梁(一)圈梁的作用和設置在砌體結構房屋中，沿外墻四周及內(nèi)墻水平方向設置連續(xù)封閉的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，稱為圈梁。鋼筋混凝土圈梁的寬度宜與墻厚相同，當墻厚h240mm時，其寬度不宜小于2h/3。其高度應等于每皮磚厚度的倍數(shù)，并不應小于120mm。1圈梁的作用(1)增強房屋的空間剛度和整體性，加強縱橫墻的聯(lián)系。圈梁還可在驗算墻、柱高厚比時作為不動鉸支承，以減小墻、柱的計算高度，提高其穩(wěn)定性。例如當b/s1/30時，圈梁可視作壁柱間墻或構造柱間墻的不動鉸支點。(2)承受地基不均勻沉降在墻體中所引起的彎曲應力(設置在基礎頂面和檐口部位的圈梁對抵抗不均勻沉降最有效。當房屋中部沉降較兩端大時，基礎頂面的圈梁作用大；當房屋兩端沉降較中部大時，檐口的圈梁作用大)，可抑制墻體裂縫的出現(xiàn)或減小裂縫的寬度，還可有效地消除或減弱較大振動荷載對墻體產(chǎn)生的不利影響。(3)跨過門窗洞口的圈梁，若配筋不少于過梁時，可兼作過梁。2圈梁的設置(1)對車間、倉庫、食堂等空曠的單層房屋，應按下列規(guī)定設置圈梁：1)磚砌體房屋，檐口標高為5-8m時，應在檐口標高處設置圈梁一道；檐口標高大于8m時，應增加設置數(shù)量；砌塊及料石砌體房屋，檐口標高為45m時，應在檐口標高處設置圈梁一道，檐口標高大于5m時，應增加設置數(shù)量。2)對有吊車或較大振動設備的單層工業(yè)房屋，除在搪口或窗頂標高處設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁外，尚應在吊車梁標高處或其他適當位置增加設置數(shù)量。(2)對宿舍、辦公樓等多層砌體民用房屋，當層數(shù)為34層時，應在檐口標高處設置圈梁一道。當層數(shù)超過4層時，應在所有縱橫墻上隔層設置。(3)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓(屋)蓋的多層砌體結構房屋，當層數(shù)超過5層時，除在檐口標高處設置一道圈梁外，可隔層設置圈梁，并與樓(屋)面板一起現(xiàn)澆。未設置圈梁的樓面板嵌入墻內(nèi)的長度不應小于120mm，并沿墻長配置不少于20的縱向鋼筋。(4)對多層砌體工業(yè)房屋，應每層設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁。(5)設置墻梁的多層砌體房屋應在托梁、墻梁頂面和檐口標高處設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土 圈梁，其他樓層處應在所有縱橫墻上每層設置。(6)建筑在軟弱地基或不均勻地基上的砌體房屋，除按上述規(guī)定設置圈梁外，還應符合現(xiàn)行國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范GB 50007的有關規(guī)定。(7)地震區(qū)砌體房屋的圈梁設置應符合建筑抗震設計規(guī)范GB 50011的有關規(guī)定。(二)圈梁的構造要求圈梁的受力情況較復雜，目前尚無合理簡便的計算方法，一般均按前述構造設置，同時還要符合下列構造要求。1圈梁宜連續(xù)地設在同一水平面上，并形成封閉狀；當圈梁被門窗洞口截斷時，應在洞口上部增設相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈粱的搭接長度不應小于其中到中垂直間距的二倍，且不得小于lm。2縱橫墻交接處的圈梁應有可靠的連接。剛彈性和彈性方案房屋，圈梁應與屋架、大梁等構件可靠連接。3鋼筋混凝土圈梁的縱向鋼筋不宜小于410。綁扎接頭的搭接長度按受拉鋼筋考慮，箍筋間距不宜大于30mm?，F(xiàn)澆混凝土強度等級不應低于C15。4圈梁兼作過梁時，過梁部分的鋼筋應按計算用量另行增配。5鋼筋混凝土圈梁的最大長度，可按混凝土結構設計規(guī)范GB 50010有關伸縮縫最大間距考慮，以防止圈梁因受溫度影響而產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象。二、過梁(一)過梁的分類和構造要求過梁是砌體結構房屋墻體門窗洞上常用的構件，它用來承受洞口頂面以上砌體的自重及上層樓蓋梁板傳來的荷載。過梁可采用磚砌過梁和鋼筋混凝土過梁。磚砌過梁又可分為磚砌平拱過梁和鋼筋磚過梁)。1磚砌平拱過梁用磚豎立和側立砌筑的過梁稱磚砌平拱過梁。其厚度等于墻厚，用豎磚砌筑部分的高度不應小于240mm，磚砌過梁截面計算高度范圍內(nèi)砂漿的強度等級不宜低于M5。磚砌平拱過梁的跨度不應超過1.2m。2鋼筋磚過梁在過梁底部砌體水平灰縫內(nèi)配置鋼筋的過梁稱鋼筋磚過梁。鋼筋的直徑不應小于5mm，鋼筋間距不宜大于120mm，鋼筋伸入支座砌體內(nèi)的長度不宜小于240mm。砂漿不宜低于M5，砂漿層的厚度不宜小于30mm，一般采用1：3水泥砂漿。鋼筋磚過粱的跨度不應超過15m。3鋼筋混凝土過梁 對有較大振動荷載或可能產(chǎn)生不均勻沉降的房屋，或過梁跨度大于15m時，都應采 用鋼筋混凝土過梁。過梁端部的支承長度，不宜小于240mm。(二)過梁上的荷載 過梁上承受的荷載有砌體自重和過梁計算高度范圍內(nèi)梁、板傳來的荷載。試驗表明，當過梁上砌體的砌筑高度超過ln3后，跨中的撓度增加極小，這是由于砌體砌筑到一定高度之后，即可起到拱的作用，使一部分荷載不傳給過梁而直接傳給支承過梁的磚墻(窗間墻)。試驗還表明，當在砌體高度等于0.8ln左右的位置施加外荷載時；由于砌體的組合作用，過梁的撓度變化也極微。根據(jù)以上試驗結果分析，規(guī)范規(guī)定過梁上荷載按下列規(guī)定采用：1梁、板荷載對磚和小型砌塊砌體，當梁、板下的墻體高度hwln時 (ln為過梁的凈跨)，應計入梁、板傳來的荷載。當梁、板下的墻體高度hwln時，可不考慮梁、板荷載。 2墻體荷載隊磚砌體，當過梁上的墻體高度hwln/3時，應按墻體的均布自重采用。當墻體高度hwln/3時，應按高度為ln/3墻體的均布自重采用。對混凝土砌塊砌體，當過梁上的墻體高度hw ln/2時，應按墻體的均布自重采用。當墻體高度hwln/2時，應按高度為ln/2墻體的均布自重采用。(三)過梁的承載力計算磚砌過梁在荷載作用下，隨著荷載的不斷增大，將先后在跨中受拉區(qū)出現(xiàn)垂直裂縫，在靠近支座處出現(xiàn)沿灰縫近于450的階梯形斜裂縫，這時過梁像一個拱一樣地工作。過梁下部的拉力將由鋼筋承受(對鋼筋磚過粱)或由兩端砌體提供推力來平衡(對磚砌平拱)。最后過梁可能有三種破壞形態(tài)：1。過梁跨中正截面的受彎承載力不足而破壞；2過梁支座附近截面受剪承載力不足，沿灰縫產(chǎn)生450方向的階梯形斜裂縫不斷擴展而破壞；3過梁支座端部墻體長度不夠，引起水平灰縫的受剪承載力不足發(fā)生支座滑動而破壞。為了使過梁具有足夠的承載力，除應符合前述構造措施外，尚宜按下列規(guī)定進行計算：1磚砌平拱過梁跨中正截面的受彎承載力可按下式計算 MWftm (16-51)式中 M-按簡支梁并取凈跨計算的過梁跨中彎矩設計值；W-過梁的截面抵抗矩； ftm砌體沿齒縫截面的彎曲抗拉強度設計值。支座截面的受剪承載力可按下式計算 Vfvbz (1652)式中 V-按簡支梁并取凈跨計算的過梁支座剪力設計值； fv墻體抗剪強度設計值； b-過梁的截面寬度，一般取墻厚； z內(nèi)力臂，z=I/S，當截面為矩形時，z=2h/3 I截面慣性矩； S-截面面積矩；磚砌平拱過梁的承載力總是受彎控制的，設計時般可以不進行受剪承載力驗算。2鋼筋磚過梁跨中正截面受彎承載力應按下式計算 M0.85h0fyAs (165-3)式中 M-按簡支梁計算的跨中彎矩設計值fy-鋼筋的抗拉強度設計值；As-受拉鋼筋的截面面積；h0過梁截面的有效高度，h0=h-as；as受拉鋼筋重心至截面下邊緣的距離，取as =1520mm；h過梁的截面計算高度，取過粱底面以上的墻體高度，但不大于ln/3；當考慮梁、板傳來的荷載時，則按梁、板下的高度采用。鋼筋磚過梁的受剪承載力仍可按式(16-5-2)進行驗算。 3鋼筋混凝土過梁鋼筋混凝土過梁，應按鋼筋棍凝土受彎構件計算正截面受彎承載力和斜截面受剪承載 力。驗算過梁下砌體局部受壓承載力時，可不考慮上層荷載的影響。三、墻梁由支承墻體的鋼筋混凝土托梁及其以上計算高度范圍內(nèi)的墻體所組成的組合構件稱為墻梁。墻梁包括簡支墻梁、連續(xù)墻梁和框支墻梁，可分為承重墻梁和自承重墻梁。在墻梁的墻體上不開洞口的稱為無洞口墻梁，開有洞口的稱為有洞口墻梁。(一)墻梁的受力特點與破壞形態(tài)1簡支無洞口墻梁墻梁是由墻和托梁組合而成。當托梁及其上的墻體達到一定強度后。它們兩者就能共同工作，在裂縫出現(xiàn)前，如同鋼筋混凝土和磚砌體兩種材料組成的深梁。根據(jù)用有限單元法分析。當墻體無洞口時，主壓應力都指向支座，墻梁形成拱作用，托梁主要受拉，這與一般受彎構件情況不同。根據(jù)試驗研究，影響墻梁破壞形態(tài)的因素較多，如砌體高跨比(hw/l0)、托梁高跨比(hh/l0)、砌體的抗壓強度設計值(f)、混凝土的軸心抗壓強度設計值(fc)、托梁的縱向受力鋼筋配筋率()、加荷方式、墻體開洞情況以及有無縱向翼墻等。由于這些因素的不同，將發(fā)生下述幾種破壞形態(tài)。(1)彎曲破壞當托梁中的配筋較少，而砌體強度卻相對較高，且hwlo亦較小時，則一般先在跨中出現(xiàn)豎向裂縫。隨著荷載的增加，豎向裂縫穿過托粱和墻體界面，迅速上升，最后托梁的下部和上部主筋先后達到屈服，墻梁沿跨中垂直截面發(fā)生彎曲破壞。(2)剪切破壞當托梁中配筋較多，而砌體強度卻相對較低，且hwlo適中時，易在支座上部的砌體中由于主拉或主壓應力引起斜裂縫，導致砌體的剪切破壞。由于影響因素的變化，剪砌破壞形態(tài)有以下幾種：1)斜拉破壞當hwlo 0.350.4，或集中荷載作用剪跨比(hwlo)較小時，支座附近的砌體中主壓應力，超過抗壓強度而產(chǎn)生沿斜向的斜壓破壞。這種破壞裂縫較多且穿過磚和灰縫，裂縫傾角一般在550600以上，破壞時有被壓碎的砌體碎屑，其極限承載力較大。(3)局部受壓破壞當托梁中配筋較多，而砌體強度卻相對較低，且hwlo 0.750.8時，在托梁支座上方砌體中豎向應力集中，當該處應力超過砌體的局部抗壓強度時，將產(chǎn)生砌體局部受壓破壞。 2簡支有洞口墻梁當墻體有洞口時，墻梁頂部荷載通過墻體的大拱和小拱向兩端支座及托梁傳遞，托梁不僅受拉，而且受彎；當洞口位于跨中時，大拱作用加強，小拱作用削弱；托梁的受力又接近于無洞口的狀況。 3連續(xù)墻梁按構造要求，連續(xù)墻梁在其頂面處設置有通長的鋼筋混凝土圈梁以形成連續(xù)墻梁的碑梁。經(jīng)研究，在彈性階段，連續(xù)墻梁的工作有如由托梁、墻體和頂梁組合而成的連續(xù)梁，并隨著裂縫的發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)換為連續(xù)組合拱受力體系。對于等跨連續(xù)墻梁，由于組合作用，托梁的跨中彎矩、第一內(nèi)支座彎矩和邊支座剪力等均有所降低。托梁的大部分區(qū)段處于偏拉狀況，但在中間支座附近，由于組合拱的推力，托梁處于偏壓剪的受力狀況。頂梁的存在有利于提高墻梁的受剪承載力，但中間支座處托梁發(fā)生剪切破壞的可能性仍大于邊支座。另外，中間支座由于豎向正應力較為集中，支座下墻體的局部受壓承載力也需要注意。對于開有洞口的連續(xù)墻梁，洞口愈靠近支座，則托梁的內(nèi)力增加得愈多。連續(xù)墻梁的破壞形態(tài)有彎曲破壞、剪切破壞和局壓破壞等。4框支墻梁由鋼筋混凝土框架支承的墻梁結構體系稱為框支墻梁?？蛑α嚎梢赃m應較大的跨度和較重的荷載并有利于抗震?？蛑α涸趶椥噪A段的應力分布與簡支的及連續(xù)的墻梁類似。約在40的破壞荷載時托梁的跨中截面先出現(xiàn)豎向裂縫，并迅速向上延伸至墻體中。在7080的破壞荷載時，在墻體或托梁端部出現(xiàn)斜裂縫，經(jīng)過延伸逐漸形成框架組合棋受力體系。臨近破壞時，在梁和墻體的界面可能出現(xiàn)水平裂縫、在框架柱中出現(xiàn)豎向或水平裂縫?？蛑α旱钠茐男螒B(tài)有：(1)彎曲破壞當hwlo稍小，框架梁、柱配筋較少而砌體強度較高時，易發(fā)生這種破壞。此時梁的縱向鋼筋先屈服，在跨中形成一個塑性鉸(拉彎鉸)。此后，按第二批塑性鉸位置的不同，可能出現(xiàn)兩種彎曲破壞機構：其一為框架梁端部負彎矩使梁兩端上部縱筋屈服，又增加了兩個拉彎鉸，形成框架梁彎曲破壞機構；其二如單跨底層框支柱上端截面外側縱筋屈服，增加了兩處壓彎鉸，形成框架梁柱彎曲破壞機構。(2)剪切破壞當框架梁、柱配筋較多承載力較強而墻砌體強度較低時，在一般的高跨比情況下，靠近支座的墻體會出現(xiàn)斜裂縫而發(fā)生剪切破壞。根據(jù)破壞成因的不同，可分為兩種：當墻梁的高跨比較小，墻體的主拉應力超過墻體復合抗拉強度時，墻體會沿灰縫發(fā)生階梯形斜向裂縫；傾角一般1/6時取=1/6；當公式(165-9)中的：1/7時，取=1/7；N考慮墻梁組合作用的托梁跨中軸力系數(shù)，可按公式(16-5-8)或(16-5-11)計算，但對自承重簡支墻梁應乘以0.8；式中，當 1時，取=1M洞口對托梁彎矩的影響系數(shù)，對無洞口墻梁取1.0，對有洞口墻粱可按式(16-5-7)或(16-5-10)計算； ai洞口邊至墻梁最近支座的距離，當ai 0.35loi時，取ai =0.35loi。(2)托梁支座截面托梁支座截面應按鋼筋混凝土受彎構件計算，其彎矩Mbj可按下列公式計算： Mbj=M1j十a(chǎn)MM2j (16512： aM=0.75ai/l0i (16-513)式中 M1j荷載設計值Q1, F1作用下按連續(xù)梁或框架分析的托梁支座彎矩；M2j荷載設計值Q2作用下按連續(xù)梁或框架分析的托梁支座彎矩；aM考慮組合作用的托梁支座彎矩系數(shù)，無洞口墻梁取0.4，有洞口墻梁可按公式(16513)計算，當支座兩邊的墻體均有洞口時，ai取較小值。6墻梁的托梁斜截面受剪承載力計算經(jīng)試驗，托梁一般后于墻體發(fā)生剪切破壞，但若托梁的混凝土強度等級偏低或是箍筋配置得較少，則托梁也可能先于墻體發(fā)生剪切破壞。所以，對托梁的斜截面受剪承載力應按鋼筋混凝土受彎構件計算，在組合作用下，其剪力Vbj；可按下式計算： Vbj=V1j+v V2j (16-514)式中 V1j荷載設計值Q1、F1作用下按連續(xù)梁或框架分析的托梁支座邊剪力或簡支 梁支座邊剪力；V2j荷載設計值Q2作用下按連續(xù)梁或框架分析的托梁支座邊剪力或簡支梁支 座邊剪力；v考慮組合作用的托梁剪力系數(shù)，無洞口墻梁邊支座取0.6，中支座取0.7；有洞口墻梁邊支座取07，中支座取08。對自承重墻梁，無洞口時取045，有洞口時取05。7墻梁的墻體受剪承載力計算經(jīng)對設置頂梁的連續(xù)墻梁剪切破壞試驗的結果，并考慮翼墻或構造柱的約束作用，以及墻梁洞口的影響，墻梁的墻體受剪承載力應按下式計算： V212 (0.2十十)fhhw。 (16515)式中 V2在荷載設計值Q2作用下墻梁支座邊剪力的最大值； 1翼墻或構造柱影響系數(shù)，對單層墻梁取10，對多層墻梁，當=3時取 1.3，當=7或設置構造柱時取1.5，當3075080時，無翼墻且砌體強度較低時，易發(fā)生托粱支座上方因豎向正應力集中引起的砌體局部受壓破壞。為保證墻體局部受壓承載力，根據(jù)研究，在Q2作用下托梁支座上部砌體局部受壓承載力的計算公式為： Q2fh (16-516) =0.25十0.08 (16517)支中 局壓系數(shù)，當081時，取=081。有翼墻的墻梁，托梁支座應力集中減少，局部受壓有較大改善。另外，構造柱對減少應力集中、改善局部受壓的作用更明顯。根據(jù)計算分析，當5或墻梁支座處設置上、下貫通的落地構造柱時可不驗算局部受壓承載力。9托梁在施工階段的承載力驗算在施工階段，當砌體強度沒有達到設計要求之前，則墻梁尚未形成組合作用，此時托 梁應按鋼筋棍凝土受彎構件進行施工階段的受彎、受剪承載力驗算，作用在托梁上的荷載 亦按施工階段的荷載采用。10多跨框支墻梁邊框支柱的軸力修正在墻梁頂面荷載作用下，多跨框支墻梁存在邊柱之間的大拱效應，導致邊柱軸壓力增 大，中柱軸壓力減少，所以在Q2作用下當邊柱軸壓力增大不利時應乘以1.2的修正系數(shù)。(注：框架柱的彎矩計算不考慮墻梁組合作用) (三)墻梁的構造要求墻梁的設計除應符合設置規(guī)定、滿足承載力要求之外，還應符合有關的構造要求，現(xiàn) 分列于后：1材料的強度等級(1)托梁的混凝土強度等級：不應低于C30；(2)縱向鋼筋：宜采用HRB335、HRB400或RRB400級鋼筋；(3)承重墻梁的塊體強度等級：不應低于MUl0；(4)計算高度范圍內(nèi)墻體的砂漿強度等級：不應低于M10。2墻體 (1)墻體應滿足剛性方案房屋的要求的，如：1)框支墻梁的上部砌體房屋； 2)設有承重的簡支墻梁或連續(xù)墻梁的房屋； (2)墻梁計算高度范圍內(nèi)的墻體厚度： 1)對磚砌體不應小于240mm；2)對混凝土小型砌塊砌體不應小于190mm； (3)墻梁洞口上方的處理： 1)應設置鋼筋混凝土過梁，其支承長度不應小于240mm； 2)洞口范圍內(nèi)不應施加集中荷載； (4)承重墻梁支座處的處理： 1)應設置落地翼墻。翼墻厚度：對磚砌體不應小于240mm；對混凝土砌塊砌體不應小于190mm。翼墻寬度：不應小于墻梁墻體厚度的3倍；并與墻梁墻體同時砌筑； 2)當不能設置翼墻時，應設置落地且上、下貫通的構造柱； (5)墻梁墻體在靠近支座跨度范圍內(nèi)開洞時的處理：在支座處應設置落地且上、下貫通的構造柱；構造柱并應與每層圈梁連接； (6)墻梁計算高度范圍內(nèi)墻體每天的砌筑高度：每天可砌高度不應超過1.5m；否則，應加設臨時支撐。3托梁(1)托梁兩邊的樓蓋：1)托梁兩邊各一個開間及相鄰開間處應采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋；2)現(xiàn)澆樓板厚度不宜小于120mm，當樓板厚度大于150mm時，宜采用雙層雙向鋼筋網(wǎng)；3)樓板上應少開洞，洞口尺寸大于800mm時應設洞邊梁；(2)托梁各跨底部的縱向受力鋼筋：1)應通長設置，不得在跨中段彎起或截斷；2)鋼筋接長應采用機械連接或焊接；(3)托梁跨中截面縱向受力鋼筋總配筋率：不應小于0.6；(4)托梁的上部縱向鋼筋：1)托梁距邊支座邊l04范圍內(nèi)，上部縱向鋼筋面積不應小于跨中下部縱向鋼筋面積 的13；2)連續(xù)墻梁或多跨框支墻梁的托梁中支座上部附加縱向鋼筋，從支座邊算起每邊延 伸不少于l04；(5)托梁的支承長度：1)承重墻梁的托梁在砌體墻、柱上的支承長度不應小于350mm；2)縱向受力鋼筋伸人支座應符合受拉鋼筋的錨固要求；(6)腰筋的設置：1)當托梁高度hb500mm時，應沿粱高設置通長水平腰筋；2)腰筋的直徑不應小于12mm，間距不應大于200mm； (7)墻梁偏開洞口時托梁的箍筋加密區(qū)：1)箍筋加密區(qū)的范圍偏開洞口的寬度及兩側各一個梁高hb范圍內(nèi)并直至靠近洞 口的支座邊；2)加密區(qū)的箍筋直徑不宜小于8mm，間距不應大于l00mm。四、挑梁 在砌體結構房屋中，常常設計一種一端嵌入墻內(nèi)，另一端懸臂挑出的梁，稱為挑梁，如雨篷、凸陽臺、懸挑樓梯等。本節(jié)將討論挑梁的抗傾覆驗算、挑梁下砌體的局部受壓承 蓑力驗算以及有關挑梁的構造要求。(一)挑梁的受力特征及破壞形態(tài)如圖所示挑梁，挑梁的嵌固部分承受著上部砌體及其傳遞下來的荷載作用，在下界面上存在著壓應力。當外荷載F作用后，挑梁A處的上、下界面上就分別產(chǎn)生拉、壓應力。隨著荷載增大，在挑梁A處的上界面將出現(xiàn)水平裂縫，與上部砌體脫開。若繼續(xù)加荷，在挑梁尾部B處的下表面，也出現(xiàn)水平裂縫，與下部砌體脫開。若挑梁本身承載力 (正、斜截面)得到保證，則挑梁在砌體中可能發(fā)生下述的兩種破壞形態(tài)。1挑梁傾覆破壞當挑梁埋入端砌體強度較高而埋入段長度l1較短，就可能在挑梁尾端處角部砌體中 產(chǎn)生階梯形斜裂縫。當斜裂縫繼續(xù)發(fā)展，如斜裂縫范圍內(nèi)砌體及其他上部荷載不足以抵抗挑梁的傾覆，挑梁即產(chǎn)生傾覆破壞。2挑梁下砌體局部受壓破壞當挑梁埋入端砌體強度較低而埋入段長度l1較長，在斜裂縫發(fā)展的同時，下界面水平裂縫也在延伸，挑梁下砌體受壓區(qū)長度減小，砌體壓應力增大。若壓應力超過了砌體的局部抗壓強度，則挑梁下的砌體將發(fā)生局部受壓破壞。(二)挑梁的計算及構造要求1挑梁抗傾覆驗算砌體墻中鋼筋混凝土挑梁的抗傾覆應按下式進行驗算： M0vMr (16518)式中 Mov-挑梁的荷載設計值對計算傾覆點產(chǎn)生的傾覆力矩； Mr-挑梁的抗傾覆力矩設計值，可按下式計算 Mr=0.8Gr(l2-x0) (16519) Gr-挑梁的抗傾覆荷載，為挑梁尾端上部450擴展角的陰影范圍(其水平長度為l3)內(nèi)本層的砌體與樓面兩者恒荷載標準值之和；12-Gr作用點至墻外邊緣的距離；x0-挑梁計算傾覆點至墻外邊緣距離(mm)，可按下列規(guī)定采用。(1)當l12.2hb時 x0=0.3hb (16520)且不大于0.13 l1(2)當l1 l1，則取l1長度內(nèi)450擴展角(梯形面積)的砌體和樓蓋兩者的恒荷載標準值。2)當墻體有洞口時，若洞口內(nèi)邊至挑梁尾端距離370mm，則Gr取法同1)(但應扣除洞口墻體自重)，否則只能考慮墻外邊至洞口外邊范圍內(nèi)的砌體與樓蓋兩者的恒荷載標準值。2挑梁下砌體的局部受壓承載力挑梁下砌體的局部受壓承載力，按下式進行驗算(圖16514)： NlfAl (16522)式中 Nl挑梁下的支承壓力，可取Nl=2R，R為挑梁的傾覆荷載設計值； 梁端底面壓應力圖形的完整系數(shù)，可取=07； 砌體局部抗壓強度提高系數(shù)，對可取1.25；對可取1.5； Al挑梁下砌體局部受壓面積，可取Al=1.2bhb，b為挑梁的截面寬度，hb為挑梁的截面高度。3挑梁本身承載力計算由于挑梁傾覆點不在墻外邊緣而在離墻邊x0處，挑梁最大彎矩沒計值Mmax發(fā)生在計算傾覆點處的截面，最大剪力設計值Vmax在墻邊，可按下式計算： Mmax=Mov (16-523) Vmax=Vo (16524)式中 Vo挑梁的荷載設計值在挑梁墻外邊緣處截面產(chǎn)生的剪力。4構造要求挑梁設計除應符合國家標準混凝土結構設計規(guī)范GB 50010的有關規(guī)定外，還應滿足下列要求：(1)縱向受力鋼筋至少應有言的鋼筋面積伸入梁尾端，且不少于212。其余鋼筋伸入支座的長度不應小于。(2)挑梁埋入砌體長度l1與挑出長度l之比宜大于1.2；當挑梁上無砌體時，l1與l之比宜大于2。例：墻梁設計中,下列概念中正確的是（）。無論何種類型墻梁,其頂面的荷載設計值計算方法的相同 托梁應按偏心受拉構件進行施工階段承載力計算承重墻梁的兩端均應設翼墻；自承重墻梁應驗算砌體局部受壓承載力無洞口簡支墻梁,其托梁處于小偏心受拉狀態(tài) A.B.C.D.解 應將墻梁工作原理,墻梁計算模型及其構造要求進行逐項判別,可知應選D項。例：在磚墻上開設凈跨度為1.5m窗口,窗口頂部為鋼筋磚過梁。已知過梁上的墻身高度為1. 2m,則計算過梁上墻體重量時,應取墻體高度為（）。A.0. 3mB.0. 4mC.0. 5mD.1. 2m解： hw=1. 2 0.5m所以取墻體高度為0. 5m,故選C項。 第六節(jié) 抗震設計要點一、一般規(guī)定(一)抗震設防的基本原則地震給房屋的震害，直接影響著人們生命和財產(chǎn)的安全，所以在地震區(qū)建造房屋要進 行抗震設計，事先設防，使房屋能經(jīng)受住地震作用的破壞。根據(jù)長期的抗震研究和設防經(jīng) 驗，目前我國對建筑結構的抗震設防，提出“小震不壞、中震可修、大震不倒”的基本原則。就是說：房屋在經(jīng)受多發(fā)的和常遇性的、低于本地區(qū)設防烈度的地震，即所謂小震的 影響時，結構一般未遭受損壞，或所受的影響無需修理即可繼續(xù)正常使用，結構仍處于彈性階段。這里，一個地區(qū)的設防烈度即該地區(qū)的基本烈度；小震時的烈度稱眾值烈度，它比基本烈度平均約低155度。結構在經(jīng)受中震，即相當于基本烈度時，雖有損壞，但修理后仍可以繼續(xù)使用。結構在經(jīng)受大震，即較基本烈度約高1度左右的罕遇地震烈度時，結構可以有較大的變形，但能控制在一定的范圍內(nèi)，使結構不致倒塌，以保障人身的安全和避免財產(chǎn)的損失。當經(jīng)受相應于或高于基本烈度的地震作用時，結構已進入彈塑性階段。有了抗震設防的基本原則，可使我們在抗震設計中目標明確，便于執(zhí)行。這不單是一個政策性很強的問題，也是一個與投資、造價等密切相關的經(jīng)濟問題。我國對房屋建筑根據(jù)其使用功能的重要性劃分為甲類、乙類、丙類、丁類四個抗震設防類別，各類別的抗震設防標準都訂有具體的要求。 (二)砌體結構抗震設計的基本要求合理的抗震設計需要各方面的配合，其具體的基本要求如下： 1房屋的平、立面布置 (1)房屋的平、立面布置宜規(guī)則、對稱，房屋的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻，樓層不宜錯層。(2)房屋的防震縫可按實際需要設置。當房屋體型復雜不設防震縫時，應選用符合實際的結構計算模型，進行較精細的抗震分析，采取措施提高抗震能力。當設置防震縫時，應將房屋分成規(guī)則的結構單元，留有足夠的寬度，使兩側的上部結構應完全分開。伸縫、沉降縫應符合防震縫的要求。2抗震結構體系(1)抗震結構體系，應符合下列各項要求：1)計算簡圖明確，地震作用傳遞途徑合理；2)宜有多道抗震防線；3)應具備必要的強度，良好的變形能力和耗能能力；4)宜具有合理的剛度和強度分布。(2)抗震砌體結構構件，應按規(guī)定設置鋼筋混凝土圈梁和構造柱、芯柱，或采用配筋砌體和組合砌體柱等，以改善結構的變形能力。(3)結構的連接，應能保證結構的整體性。(4)抗震支撐系統(tǒng)，應能保證地震時結構穩(wěn)定。3非結構構件(1)附屬構件應與主體結構有可靠的連接或錨固，避免倒塌傷人或砸壞設備。(2)避免不合理地設置圍護墻和隔墻而導致主體結構的破壞。(3)裝飾貼面與主體結構應有可靠連接，應避免吊頂塌落傷人。4材料砌體材料應符合下列最低要求：(1)燒結普通粘土磚和燒結多孔粘土磚的強度等級不應低于MUl0，其砌筑砂漿的強度等級不應低于M5。(2)混凝土砌塊的強度等級不應低于MU75，其砌筑砂漿的強度等級不應低于M75。(3)構造柱、芯柱和圈梁的混凝土強度等級不應低于C20，縱向鋼筋和箍筋可采用延性、韌性和可焊性較好的熱軋鋼筋。5施工(1)構造柱、芯柱的施工，應先砌墻后澆混凝土柱，以確保砌體墻與柱的連接，提高抗側力砌體墻的變形能力。(2)縱墻和橫墻的交接處應同時咬槎砌筑或采取拉結措施。(3)施工質(zhì)量的檢查和驗收，應符合現(xiàn)行有關的國家標準的要求。二、砌體結構房屋的抗震構造措施由于砌體結構強度低、受力復雜、材料抗震性能差，加以結構計算還不能滿足多方面的設計內(nèi)容，砌體結構房屋抗震性能較差。但是，根據(jù)工程抗震的長期實踐經(jīng)驗和對震害的研究，建筑抗震設計規(guī)范GB 50011-2001對砌體結構總結了許多彌補上述不足的構造措施，以保證砌體結構在地震時的安全性。本節(jié)歸納的只是一些主要的措施。1多層砌體房屋的一般規(guī)定(1)多層砌體房屋的總高度和層數(shù)的規(guī)定多層砌體房屋的抗震性能，除與橫墻的間距、結構的整體性、磚和砂漿的強度等級，以及施工質(zhì)量等因素有關外，還與房屋的總高度和層高密切相關。根據(jù)歷次的震害調(diào)查，在不同烈度的地區(qū)，四、五層的磚砌體房屋比二、三層的破壞嚴重，倒塌率要高得多，六層及六層以上的磚砌體房屋則震害明顯加重。同樣，層高高的房屋較層高低的房屋的破壞情況也與上述相同，顯得更加嚴重。為了保證地震時砌體結構的安全，特別是大震時防止砌體結構房屋突然倒塌，甚至一塌到底，遂對房屋的屋數(shù)和層高兩個方面都作了限制；這是一個很方便而又行之有效的抗震措施。根據(jù)震害調(diào)查、計算分析以及足尺的模型試驗結果，定出了多層砌體房屋的總高度、層數(shù)和層高的限值如表，設計時應按照執(zhí)行。房屋類別最小墻厚度(mm)烈度6789高度(m)層數(shù)高度(m)層數(shù)高度(m)層數(shù)高度(m)層數(shù)多層砌體普通磚240248217186124多孔磚240217217186124多孔磚190217186155-小砌塊190217217186-底部框架-抗震墻多排柱內(nèi)框架240227227196-240165165134-注：1房屋的總高度指室外地面到主要屋面板扳頂或幅口的高度，半地下室從地下室內(nèi)地面算起，全地下室和嵌固條件好的半地下室應允許從室外地面算起；對帶閣樓的坡屋面應算到山尖墻的1/2高度處；2室內(nèi)外高差大于0.6m時，房屋總高度應允許比表中數(shù)據(jù)適當增加，但不應多于1m；3本表小砌塊砌體房屋不包括配筋混凝上小型空心砌塊砌體房屋。4普通磚、多孔磚和小砌塊砌體承重房屋的層高，不應超過3.6叫底部框架-抗震墻房屋的底部和內(nèi)框架房屋的層高，不應超過45m。(2)多層砌體房屋總高度與總寬度的最大比值在上表中，雖然對砌體房屋的總高度作了規(guī)定，但是如果房屋的寬度過窄，則也會形成不利的房型，有時連靜力驗算也滿足不了。為了保證房屋的穩(wěn)定性，避免房屋發(fā)生整體彎曲破壞，不使地震作用傾覆力矩引起的彎曲應力超過砌體的抗拉強度而導致墻體出現(xiàn)水平裂縫等，所以對多層砌體房屋總高度與總寬度的比值作了限制，見表16-6-2表16-6-2烈度6789最大高寬比2.52.52.01.5注：1單面走廊房屋的總寬度不包括走廊寬度。2建筑平面接近正方形時，其高寬比宜適當減小(3)多層砌體房屋的結構體系多層砌體房屋的結構體系，應符合下列要求：1)承重結構體系。震害表明，縱墻承重的結構體系，其橫向的支承和連系較少，地震時縱墻容易受彎曲破壞而導致房屋倒塌，所以應優(yōu)先采用抗震效果好的橫墻承重體系，或縱、橫墻共同承重的結構體系。2)墻體的布置。為了使各個墻垛所承受的地震作用大體相同，防止個別墻垛受力過 大和薄弱部位的率先破壞，縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對齊，沿豎向應上下連 續(xù)；同一軸線上的窗間墻也宜布置均勻。3)防震縫。震害表明，沒有設置防震縫的砌體房屋，遭受震害的破壞一般是局部性的。在烈度為7、8度的地區(qū)，平面規(guī)則的與平面復雜的一、二層砌體房屋，其震害相差不大，加以防震縫的設置費工、費料和增加造價，所以在這種情況下也可以不設置防震縫。至于在烈度為8度和9度的地區(qū)，如果房屋立面的高差在6m以上，或房屋有錯層且樓板高差較大，或者房屋各部分結構的剛度和質(zhì)量截然不同，則均宜設置防震縫，否則害較重。防震縫的兩側都要設置墻體，縫寬可采用50100mm。 4)樓梯間。樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處，否則要對設置樓梯的盡端開間采取特殊措施。 5)煙道、風道、垃圾道。在墻壁中設置煙道、風道、垃圾道等洞口，每每削弱或減薄墻身，使墻體的剛度突變，成為薄弱部位，一旦地震，應力集中，首先遭到破壞。所以，這些洞道不應削弱墻體。如果墻體受到削弱，則應在砌體中配筋，或采用預制管道構件等加強措施。另外，對于附墻煙囪以及高出屋面的煙囪，也宜采用豎向配筋加強。6)懸挑構件。例如，鋼筋混凝土預制挑檐，若未采取可靠錨固措施，則不宜采用。(4)多層砌體房屋抗震橫墻的間距多層砌體房屋的橫向水平地震力主要由樓蓋傳遞，由橫墻承擔。在房屋中，樓蓋與縱、橫墻共同構成了房屋的空間剛度，房屋的空間剛度即由樓蓋的類別以及縱、橫墻的布置而定。樓蓋的水平剛度大(例如現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋)，以及橫墻布置密(房間的開間小)，則房屋的空間剛度大，抗震性能就好。所以，橫墻不但本身必須具備承受橫向水平地震力的能力，還必須限制其間距，使得樓蓋具有足夠的水平剛度以傳遞橫向地震水平力。也可以這樣理解，即如果樓蓋的水平剛度大，則橫墻的間距就可以大些，反之則橫墻的間距就必須減小，才能滿足樓蓋對傳遞水平地震力所必需的剛度要求。按照建筑抗震設計規(guī)范GB 50011-2001規(guī)定，多層砌體房屋抗震橫墻的間距，不應超過表16-6-3的要求。 表16-6-3房屋類別烈度6789多層砌體現(xiàn)澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋裝配式鋼筋混凝土樓、屋蓋木樓、屋蓋181815111515117111174底部框架-抗震墻上部各層同多層砌體房屋底部或底部兩層211815多排柱內(nèi)框架252118 注：1多層砌體房屋的頂層，最大橫墻間距應允許適當放寬； 2表中木樓、屋蓋的規(guī)定，不適用于小砌塊砌體房屋。(5)多層砌體房屋的局部尺寸限值 設計時，還要注意房屋的一些局部部位，有些局部部位往往會成為薄弱環(huán)節(jié)，地震時首先失效，引起整棟房屋破壞、甚至倒塌。例如窗間墻，其布置宜均勻，寬度最好相同，且不宜小于表16-6-4規(guī)定的數(shù)值；墻的端部至窗邊的盡端墻，其尺寸不能太小，否則在水平剪力作用下，容易產(chǎn)生從窗角向上、下方外延的斜裂縫。若盡端墻失效并連同窗口上方的砌體一起塌落，就會導致樓板傾毀。其他如懸臂的、懸挑的構件，都要注意其尺度或加以錨固。多層砌體房屋的局部尺寸限值，宜符合表16-6-4的要求。表16-6-4部位烈度6789承重窗間墻最小寬度1.01.01.21.5承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離1.01.01.21.5非承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離1.01.01.01.0內(nèi)墻陽角至門窗洞邊的最小距離1.01.01.52.0無錨固女兒墻（非出入口處）的最大高度0.50.50.50.0注：1局部尺寸不足時應采取局那加強措施彌補； 2出入口處的女兒墻應有錨固； 3多層多排柱內(nèi)框架房屋的縱向窗間墻寬度，不應小于1.5m。2多層磚房的構造措施（1)鋼筋混凝土構造柱(簡稱構造柱)在多層砌體結構房屋中設置鋼筋混凝土構造柱是一項非常有效的抗震措施。構造柱不但使砌體結構房屋承受變形的性能大為改善，而且使已開裂的墻體的位移受到限制，從而提高房屋的抗震性能。墻砌體是脆性材料，震害和試驗都表明，在水平地震剪力作用下，通常墻面的中部會突然出現(xiàn)裂縫，隨著地震作用的加大，裂縫快速沿灰縫呈階梯形斜向延伸，直至貫通整個墻體，交叉的裂縫將墻面分割成上下左右四塊對頂?shù)娜切螇K體。在反復的水平力作用下，兩側的三角形塊體不斷地左右晃動，并受到上、下塊體的擠壓，逐漸向外推移而傾塌。當在墻砌體的左右兩側設置有鋼筋混凝土構造柱、上下兩邊設置有鋼筋混凝土圈梁時，雖然其破壞過程和上述的墻體類似(即墻體中部先出現(xiàn)裂縫，然后裂縫沿對角線伸展，最后是柱端混凝土被斜向剪斷而破壞)，但由構造柱與圈梁形成的閉合框架，猶如對墻體加一豎向和橫向形成的箍一樣，對破裂后的墻體起約束作用，使墻體不致散落解體，仍然具有相當?shù)某惺茇Q向荷載的能力和承受水平地震作用的抗震能力。只要構造柱的縱向鋼筋不斷裂，破裂的墻體就依舊能夠在原來的平面內(nèi)來回滑移、摩擦、變形，從而耗散大量的地震能量，達到大震時保持房屋裂而不倒的目的。在這個意義上說，構造柱對在地震區(qū)建造磚砌體結構房屋所起的作用是重大的。試驗和研究表明，構造柱對墻體的開裂強度無明顯的提高，對墻體的抗剪強度約可提高10-30左右(提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開洞情況有關)。但是，直至破壞，構造柱始終能與墻體結合在一起共同工作，對加強結構的整體性效果很好；同時，構造柱是在墻體破裂之后才能充分發(fā)揮作用的，而當墻體破壞之后，水平地震力又將大為降低。因此，構造柱也不必使用過大的截面或配置過多的鋼筋來提高它本身的抗剪能力。根據(jù)對多層砌體磚房抗震實踐的經(jīng)驗和上述的分析，就可以得出：構造柱的設置部位(一般應當設置在震害較重、連接構造比較薄弱，和易于應力集中的部位)，構造柱與圈梁、墻體和基礎的連接方法，以及構造柱的截面和配筋等設計問題。(2)現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁(簡稱圈梁)設置鋼筋混凝土圈梁可以加強多層磚房縱橫各墻體間的連接，增強房屋的整體性和剛度。圈梁形同一個箍緊樓、屋蓋的水平橫箍；圈梁連同構造柱一起，加強了樓屋蓋、墻體的整體性、穩(wěn)定性，以約束墻體裂縫的開展，使之有較高的變形能力，有效地提高了房屋的抗震性能。因此設置圈梁是多層磚砌體結構房屋抗震的重要措施。圈梁還可以緩解因地震和其他因素引起地基不均勻沉降對房屋帶來的破壞。(3)多層粘土磚房樓、屋蓋抗震構造(4)樓梯間的構造要求樓梯間的震害前已述及，樓梯間由于比較空曠、支承弱，在地震中每每破壞嚴重，必須采取一系列有效的構造措施。至于突出于屋頂?shù)臉翘荨㈦娞蓍g，由于受到的地震作用較 大，所以在構造措施上也應當特別加強。(5)對地基和基