砌體結(jié)構(gòu)第5章

1、砌砌 體體 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)5 過梁、墻梁、挑梁Masonry Structure第5章 過梁、墻梁、挑梁及墻體的構(gòu)造措施 學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 了解過梁的分類、構(gòu)造要求及破壞特征；了解過梁的分類、構(gòu)造要求及破壞特征； 掌握過梁荷載的取值及承載力計算方法；掌握過梁荷載的取值及承載力計算方法； 了解墻梁的分類及破壞特征；了解墻梁的分類及破壞特征； 了解挑梁的破壞特征及計算方法；了解挑梁的破壞特征及計算方法； 了解圈梁的作用及構(gòu)造要求；了解圈梁的作用及構(gòu)造要求； 掌握墻體開裂的主要原因及防止墻體開裂的措施。掌握墻體開裂的主要原因及防止墻體開裂的措施。 5.1 圈梁 在房屋的檐口、窗頂、樓層、吊車梁頂或基礎(chǔ)頂面標(biāo)高

2、處，沿砌體墻水平方向設(shè)置封閉狀的按構(gòu)造配筋的鋼筋混凝土梁式構(gòu)件。 增強(qiáng)房屋的空間剛度；增強(qiáng)房屋的空間剛度； 防止地基不均勻沉降對房屋引起的不利影響；防止地基不均勻沉降對房屋引起的不利影響； 防止較大振動荷載對房屋引起的不利影響。防止較大振動荷載對房屋引起的不利影響。 新規(guī)范加強(qiáng)了多層砌體房屋的圈梁設(shè)置和構(gòu)造，取消了鋼筋磚圈梁，且不宜采用預(yù)制鋼筋混凝土圈梁。注意： a) 對建筑在軟弱地基或不均勻地基上的砌對建筑在軟弱地基或不均勻地基上的砌體房屋，還應(yīng)符合體房屋，還應(yīng)符合建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范范 （GB 50007-2011）的有關(guān)規(guī)定。）的有關(guān)規(guī)定。 b) 地震區(qū)房屋圈梁的設(shè)置還

3、應(yīng)符合地震區(qū)房屋圈梁的設(shè)置還應(yīng)符合建筑建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011）的要求。）的要求。構(gòu)造要求：構(gòu)造要求：圈梁應(yīng)連續(xù)設(shè)置在墻的同一水平面上，并形成封閉狀。當(dāng)圈梁被門窗洞口截斷時，應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁?？v橫墻交接處的圈梁應(yīng)有可靠的連接。鋼筋混凝土圈梁的寬度宜與墻厚相同。當(dāng)墻厚h240mm，其寬度不宜小于2h/3。圈梁兼作過梁時，過梁部分的鋼筋應(yīng)按計算用量另行增配?，F(xiàn)澆圈梁的連接構(gòu)造現(xiàn)澆圈梁的連接構(gòu)造5.2 過梁 過梁是設(shè)置在墻體門窗洞口上的構(gòu)件，用來承受門窗洞口上部的墻體重量以及梁、板傳來的荷載。5.2.1 過梁的形式 過梁的形式有四種： 鋼筋磚過梁 磚砌

4、平拱 磚砌弧拱 鋼筋混凝土過梁鋼筋混凝土過梁鋼筋混凝土過梁鋼筋磚過梁鋼筋磚過梁磚砌平拱磚砌平拱磚砌弧拱磚砌弧拱鋼筋磚過梁 過梁跨度不應(yīng)超過1.5m，過梁底面砂漿層處的鋼筋直徑不應(yīng)小于5mm，間距不宜小于120mm，鋼筋伸入支座砌體內(nèi)的長度不宜小于240，砂漿層的厚度不宜小于30mm，過梁截面計算高度內(nèi)的砂漿不宜低于M5。磚砌平拱 跨度不應(yīng)超過1.2m，用豎磚砌筑部分的高度不應(yīng)小于240mm，適用于無振動、地基的土質(zhì)較好，不需作抗震設(shè)防的地區(qū)。磚砌弧拱 跨度 ln 與矢高 f 相關(guān)，當(dāng)f =l/8 l/12時最大跨度l =2.53.5m，當(dāng)f =l/5 l/6時l =34m。用豎磚砌筑的高度不小

5、于120mm，適用于對建筑外形有一定藝術(shù)要求的建筑物。由于施工較復(fù)雜，目前較少采用。鋼筋混凝土過梁 其支承長度不宜小于240mm。對有較大振動荷載或有可能產(chǎn)生不均勻沉降的房屋，應(yīng)采用鋼筋混凝土過梁。5.2.2 過梁的破壞形式由于跨中正截面受彎承載力不足而發(fā)生截面受彎破壞；支座截面受剪承載力不足而發(fā)生斜截面受剪破壞；過梁支座端部墻體寬度不夠，引起水平灰縫的受剪承載力不足而發(fā)生支座滑移破壞。5.2.3 過梁上荷載的計算過梁上墻體的自重上部梁板傳來的荷載墻體荷載對磚砌體，當(dāng)過梁以上的墻體高度 時，應(yīng)按墻體的均布自重采用；當(dāng) 時，應(yīng)按高度為ln/3墻體的均布自重采用。nw3lh nw3lh 過梁的凈跨

6、對混凝土砌塊砌體，當(dāng)過梁以上的墻體高度 時，應(yīng)按墻體的均布自重采用；當(dāng) 時，應(yīng)按高度為ln/2墻體的均布自重采用。nw2lh nw2lh 梁板荷載 對磚和小型砌塊砌體，當(dāng)梁板下的墻體高度 時，應(yīng)計入梁、板傳來的荷載；當(dāng) 時，可不考慮梁、板荷載。nwlh nwlh 5.2.4 過梁的承載力計算1.磚砌平拱的承載力計算 受彎驗(yàn)算 受剪驗(yàn)算注：1）M 按簡支梁并取凈跨計算的跨中彎矩設(shè)計值； 2）過梁的截面計算高度取底面以上的墻體高度， 但不大于ln/3； 3）ftm取沿齒縫截面的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。tmMf WvVf bz2.鋼筋磚過梁的承載力計算受彎驗(yàn)算受剪驗(yàn)算與磚砌平拱相同0ys0.85Mh f

7、 A受拉鋼筋的截面面積鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值過梁截面的有效高度h0=h-as3.鋼筋混凝土過梁的承載力計算 應(yīng)按鋼筋混凝土受彎構(gòu)件計算。過梁的彎矩按簡支梁計算，計算跨度取(ln+a)和1.05ln二者中的較小值，其中a為過梁在支座上的支承長度。在驗(yàn)算過梁下砌體在驗(yàn)算過梁下砌體局部受壓承載力局部受壓承載力時：時： l可不考慮上部荷載的影響；可不考慮上部荷載的影響； l有效支承長度可取過梁的實(shí)際支承長度；有效支承長度可取過梁的實(shí)際支承長度；l應(yīng)力圖形完整系數(shù)應(yīng)力圖形完整系數(shù)h h =1=1。 5.2.5 過梁例題 (examples)【例7-1】已知某墻窗洞寬ln=1.5m，墻厚240mm，雙面粉刷

8、(2mm厚混合砂漿，容重為17kN/m3), 墻體自重為5.24kN/m2 (包括抹灰)，采用MU10粘土磚、M5混合砂漿砌筑。在距洞口頂面0.6m處作用樓板傳來的荷載標(biāo)準(zhǔn)值10kN/m，其中活荷載4kN/m。試設(shè)計該鋼筋混凝土窗過梁。 過梁截面采用bh=240mm180mm 混凝土強(qiáng)度等級采用C20，鋼筋采用HPB300級 過梁的擱置長度為240mm【解解】均布荷載設(shè)計值為均布荷載設(shè)計值為kN/m98.164 . 142 . 1 617)24. 0218. 0(02. 02518. 024. 0)18. 06 . 0(24. 5=q過梁上方墻體自重過梁上方墻體自重過梁自重過梁自重抹灰層抹灰層

9、樓板傳來活荷載樓板傳來活荷載樓板傳來恒荷載樓板傳來恒荷載1）正截面受彎承載力計算）正截面受彎承載力計算計算跨度計算跨度 彎矩設(shè)計值彎矩設(shè)計值受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度縱筋面積縱筋面積選用選用mkN30. 558. 198.16812=M200c217mmMxhhf b=mm14535180,MPa270,MPa6.90yc=hff62sys05.30 10185mm0.942 210 145MAfh=)mm226(1222s=An1.051.05 1.51.575ml =n1.50.241.74mla=01.58ml=2) 斜截面受剪承載力計算斜截面受剪承載力計算MPa10.1t=fkN74.125

10、 . 198.16212n=qlVkN74.12kN8 .2614524010. 17 . 07 . 00t=bhf按構(gòu)造配箍筋按構(gòu)造配箍筋62003) 梁端支承處砌體局壓承載力驗(yàn)算梁端支承處砌體局壓承載力驗(yàn)算取取25. 135. 115760011520035. 01135. 010=lAA1.251.001.0 1.25 1.5 57600108.0kN12.74kNlf Ahh=、滿足要求滿足要求!020021.5MPa240mm()240 (240240)115200mm240 24057600mmlfaaAh ahA=5.3 墻梁5.3.1 墻梁概述 由鋼筋混凝土梁及砌筑于其上的計算

11、高度范圍內(nèi)的墻體所組成的組合構(gòu)件稱為墻梁。其中的鋼筋混凝土梁稱為托梁。 自承重墻梁：僅承受托梁自身和其上墻體的自重。(如單層廠房中承托圍護(hù)墻體的基礎(chǔ)梁、連系梁等) 承重墻梁：除承受托梁和墻體自重外，還承受相關(guān)梁板傳來的荷載。(如底層為商店、等大空間房屋，上層為住宅等小房間的多層房屋)按支承方式，墻梁可分為簡支墻梁、連續(xù)墻梁和框支墻梁等；按是否開洞，可分為有門窗洞口和無門窗洞口的墻梁。5.3.2 墻梁的研究結(jié)果1.簡支墻梁的研究結(jié)果（1）試驗(yàn)研究結(jié)果 研究結(jié)果表明，墻梁在豎向荷載作用下，墻體大部分受壓，托梁主要承受拉力，由墻體壓應(yīng)力合力與托梁承受的拉力組成組合深梁，其內(nèi)力臂遠(yuǎn)大于普通混凝土淺梁，

12、使墻梁具有很大的抗彎剛度和很高的承載力。（2）墻梁的受力分析結(jié)果無洞口無洞口墻梁的內(nèi)力傳遞墻梁的內(nèi)力傳遞托梁處于小偏托梁處于小偏心受拉狀態(tài)心受拉狀態(tài)有偏洞口有偏洞口墻梁的內(nèi)力傳遞墻梁的內(nèi)力傳遞托梁處于大偏托梁處于大偏心受拉狀態(tài)心受拉狀態(tài)（3）墻梁的破壞形態(tài)正截面受彎破壞墻體或托梁受剪破壞支座上方墻體局部受壓破壞1）墻梁的受彎破壞托梁配筋較弱時，發(fā)生正截面受彎破壞。2）墻梁的受剪破壞托梁的剪切破壞 當(dāng)托梁的箍筋不足時，可能發(fā)生托梁斜截面剪切破壞。 （設(shè)計不應(yīng)出現(xiàn)）（設(shè)計不應(yīng)出現(xiàn)）墻體的剪切破壞 當(dāng)托梁的配筋較強(qiáng)，并且梁端砌體局部受壓承載力得到保證時，一般發(fā)生墻體剪切破壞。斜拉破壞：墻體高跨比較小

13、時(hw/l00.5)，墻體在主壓應(yīng)力作用下沿支座斜上方產(chǎn)生較陡的斜裂縫，斜裂縫貫穿墻高后，墻梁破壞。劈裂破壞：當(dāng)墻梁承受集中荷載時，可能產(chǎn)生破壞斜裂縫位于在支座和集中荷載作用點(diǎn)的連線上的脆性劈裂破壞。3）墻梁的局部受壓破壞 當(dāng)墻體高跨比較大時(hw/l00.7)，墻梁還可能發(fā)生梁端砌體局部受壓破壞。5.3.3 墻梁的構(gòu)造要求墻梁的一般規(guī)定墻梁的一般規(guī)定n正截面受彎承載力計算正截面受彎承載力計算 n斜截面受剪承載力計算斜截面受剪承載力計算 n托梁支座上部砌體局部受壓承載力計算托梁支座上部砌體局部受壓承載力計算 n施工階段施工階段托梁托梁承載力計算承載力計算 5.3.4 墻梁的承載力計算 過梁與

14、墻梁并無明確的分界定義，主要差別在于過梁支承于平行的墻體上，且支承長度較長；一般跨度較小，承受的梁板荷載較小。當(dāng)過梁跨度較大或承受較大梁板荷載時，應(yīng)按墻梁設(shè)計。5.4 挑梁 一端嵌入墻內(nèi)、另一端懸臂挑出的梁稱為挑梁。其承受挑出于墻體的陽臺等各種荷載，通過自身受彎、受剪、受扭將荷載安全可靠地傳遞給承重墻體。陽臺挑梁、雨篷挑梁、外廊挑梁等陽臺挑梁、雨篷挑梁、外廊挑梁等1.挑梁的破壞形態(tài)(1)挑梁傾覆破壞 當(dāng)挑梁埋入端的砌體強(qiáng)度較高且埋入段長度較短，則可能在挑梁尾端處的砌體中產(chǎn)生階梯形斜裂縫。發(fā)生傾覆破壞時，挑梁繞其下表面與砌體外緣交點(diǎn)處稍向內(nèi)移的某一點(diǎn)移動。傾覆點(diǎn) 當(dāng)挑梁埋入端的砌體強(qiáng)度較低且埋入

15、段長度較長，在斜裂縫發(fā)展的同時，挑梁下界面的水平裂縫也在延伸，使挑梁下砌體受壓區(qū)的長度減小、砌體壓應(yīng)力增大。若壓應(yīng)力超過砌體的局部抗壓強(qiáng)度，則挑梁下的砌體將發(fā)生局部受壓破壞。(2)挑梁下砌體局部受壓破壞n抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算 n挑梁下砌體的局部承壓驗(yàn)算挑梁下砌體的局部承壓驗(yàn)算 n挑梁自身的承載力驗(yàn)算挑梁自身的承載力驗(yàn)算 2.挑梁的承載力驗(yàn)算(1) 抗傾覆驗(yàn)算 關(guān)鍵是確定傾覆時挑梁繞哪一點(diǎn)轉(zhuǎn)動，此點(diǎn)稱為傾覆點(diǎn)。規(guī)范規(guī)定，挑梁的計算傾覆點(diǎn)至墻外邊緣的距離x0： 當(dāng) 時， ，且不大于 當(dāng) 時， 當(dāng)挑梁下有構(gòu)造柱時，按上述計算出的x0可乘以折減系數(shù)0.5采用。 傾覆點(diǎn)位置、抗傾覆力矩、傾覆力矩傾覆點(diǎn)位

16、置、抗傾覆力矩、傾覆力矩b12.2hl b12.2hl b03.0hx =1013.0lx =113.0l挑梁埋入砌體墻中的長度挑梁的截面高度 砌體墻中鋼筋混凝土挑梁的抗傾覆應(yīng)按下式驗(yàn)算：rv0MM挑梁的荷載設(shè)計值對計算傾覆點(diǎn)產(chǎn)生的傾覆力矩挑梁的抗傾覆力矩設(shè)計值rr200.8()MG lx=為挑梁尾部為挑梁尾部45 擴(kuò)展角的擴(kuò)展角的陰影范圍陰影范圍內(nèi)內(nèi)本層砌體與本層砌體與樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和之和挑梁的抗傾覆荷載挑梁的抗傾覆荷載Gr的作用點(diǎn)至墻體外緣的距離荷載(2) 挑梁下砌體的局部受壓承載力驗(yàn)算llAfNh挑梁下的支承壓力，2R0.7挑梁下砌體局部受壓面積1.2bhb砌體局壓強(qiáng)

17、度提高系數(shù)=1.25=1.25=1.5=1.5(3) 挑梁本身的承載力驗(yàn)算 按混凝土受彎構(gòu)件計算計算正截面受彎承載力時：計算斜截面受剪承載力時：0vmaxMM=0maxVV=挑梁的荷載設(shè)計值對計挑梁的荷載設(shè)計值對計算傾覆點(diǎn)產(chǎn)生的傾覆力矩算傾覆點(diǎn)產(chǎn)生的傾覆力矩挑梁的荷載設(shè)計值在挑梁挑梁的荷載設(shè)計值在挑梁墻外邊緣處截面產(chǎn)生的剪力墻外邊緣處截面產(chǎn)生的剪力3.挑梁的構(gòu)造要求5.5 墻體構(gòu)造措施5.5.1 防止或減輕墻體開裂的主要措施受力裂縫受力裂縫各種荷載直接作用下墻體產(chǎn)生的裂縫。非受力裂縫非受力裂縫砌體因材料收縮、溫濕度變化、地基不均勻沉降、墻體和門窗洞口布置不當(dāng)?shù)葟?fù)雜因素引起的裂縫，又稱變形裂縫（

18、占裂縫的80%，其中溫度裂縫較多）。 1.減少不均勻沉降的措施(non-uniform settlement of foundation)a)彎曲破壞彎曲破壞b)反彎破壞反彎破壞c)剪切破壞剪切破壞地基不均勻沉降引起墻體開裂的裂縫形態(tài)房屋體型力求簡單，長高比不宜過大；房屋體型力求簡單，長高比不宜過大；合理布置承重墻體，不宜在磚墻上開過大的墻體；合理布置承重墻體，不宜在磚墻上開過大的墻體；合理設(shè)置圈梁；合理設(shè)置圈梁；合理安排施工順序；合理安排施工順序； 設(shè)沉降縫。設(shè)沉降縫。 解決措施：將房屋從上部結(jié)將房屋從上部結(jié)構(gòu)到基礎(chǔ)全部斷開構(gòu)到基礎(chǔ)全部斷開沉降縫的寬度，房屋層數(shù)為沉降縫的寬度，房屋層數(shù)為23

19、層：層：5080mm； 房屋層數(shù)為房屋層數(shù)為45層：層：80120mm； 房屋層數(shù)為房屋層數(shù)為5層以上：層以上：120mm及以上；及以上；建筑物平面的轉(zhuǎn)折部位；高度差異(或荷載差異)較大處；長高比過大的結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位；地基土的壓縮性有顯著差異處；建筑結(jié)構(gòu)(或基礎(chǔ))的類型不同處；分期建造房屋的分界處。建筑物的下列部位宜設(shè)置沉降縫：溫度變形：溫度變形：結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于溫度變化引起熱脹冷縮的變形。收縮變形：收縮變形：由于混凝土內(nèi)部自由水蒸發(fā)所引起的體積減小，稱為干縮變形；由于混凝土中水和水泥化學(xué)作用所引起的體積減小，稱為凝縮變形；兩者的總和稱為收縮變形。2.減少溫度變形和收縮變形的措施砌體的線膨脹系數(shù)和

20、收縮率砌體的線膨脹系數(shù)和收縮率 砌體類別砌體類別線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)(10-6/)收縮率收縮率(mm/m)燒結(jié)粘土磚砌體燒結(jié)粘土磚砌體 50.1蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體灰磚砌體 80.2混凝土砌塊砌體混凝土砌塊砌體 100.2輕骨料混凝土砌塊砌體輕骨料混凝土砌塊砌體 100.3料石和毛石砌體料石和毛石砌體 8混凝土的線膨脹系數(shù)為混凝土的線膨脹系數(shù)為710-61110-6/0C， 收縮率為收縮率為210-4610-4。典型的裂縫形態(tài)：（1）平屋頂下邊外墻的水平裂縫和包角裂縫）平屋頂下邊外墻的水平裂縫和包角裂縫（2）頂層內(nèi)外縱墻和橫墻的八字裂縫）頂層內(nèi)外縱墻和橫墻的八字裂縫（3）房屋錯層處墻體的局部垂直裂縫）房屋錯層處墻體的局部垂直裂縫 伸縮縫應(yīng)設(shè)在因溫度和收縮變形可能引起應(yīng)力集中、砌體產(chǎn)生裂縫可能性最大的地方。在伸縮處只須將上部結(jié)構(gòu)斷開，而不必將基礎(chǔ)斷開