最新-第五章-砌體房屋結(jié)構(gòu)的形式和內(nèi)力分析-PPT課件

1、第五章 砌體房屋結(jié)構(gòu)形式和內(nèi)力分析 彭述權(quán)1“混合結(jié)構(gòu)”房屋定義：由砌體墻、柱和其他材料樓屋蓋組成的房屋常稱為“混合結(jié)構(gòu)”房屋。（磚混結(jié)構(gòu)房屋、磚木結(jié)構(gòu)房屋）1.基本概念：“混合結(jié)構(gòu)”房屋定義房屋構(gòu)件：墻 砌體柱 砌體、鋼筋混凝土樓蓋、屋蓋 鋼筋混凝土樓板、木樓蓋；外墻，內(nèi)墻，橫墻，縱墻和山墻，承重墻，自承重墻22.砌體結(jié)構(gòu)的布置A.橫墻承重體系B.縱墻承重體系C.縱橫墻承重體系 D.內(nèi)框架承重體系 F.底層框架承重體系3A 橫墻承重體系豎向荷載傳力路線：屋（樓）面荷載 橫墻 基礎(chǔ) 地基橫墻承重體系4橫墻承重體系特點(diǎn)：1.橫墻為承重墻，間距較?。?4.5m），結(jié)構(gòu)整體性好，空間剛度大，有利于抵

2、抗水平作用和調(diào)整地基的不均勻沉降。2.縱墻作為圍護(hù)、隔斷墻，其設(shè)置門窗洞口的限制較少，縱墻立面處理比較靈活，可保證橫墻的側(cè)向穩(wěn)定。3.樓蓋的材料用量較少，但墻體的用料較多 ，施工方便。 適用于宿舍、住宅、旅館等居住建筑和由小房間組成的辦公樓等5B 縱墻承重體系豎向荷載傳力路線：屋（樓）面荷載 屋架（梁） 縱墻 基礎(chǔ) 地基縱墻承重體系6縱墻承重體系特點(diǎn)：1.縱墻為承重墻，橫墻數(shù)量相對較少，承重墻間距一般較大，房屋的空間剛度比橫墻承重體系?。豢v墻上門窗洞口的大小和位置受到限制。2.橫墻為自承重墻，可保證縱墻的側(cè)向穩(wěn)定和房屋的整體剛度，房屋的劃分比較靈活。3.樓蓋的材料用量較多，墻體的材料用量較少。

3、 適用于教學(xué)樓、圖書館、食堂、俱樂部、中小型工業(yè)廠房等單層和多層空曠房屋。 7縱橫墻承重體系C 縱橫墻承重體系8豎向荷載傳力路線：屋（樓）面荷載縱墻基礎(chǔ) 地基橫墻縱橫墻承重體系特點(diǎn)：兼有橫墻和縱橫墻承重體系的特點(diǎn)，房屋平面布置比較靈活，空間剛度較好。 適用于住宅、教學(xué)樓、辦公樓及醫(yī)院等建筑。9內(nèi)框架承重體系 豎向荷載傳力路線：屋（樓）面荷載梁外墻基礎(chǔ) 地基梁框架柱D 框架承重體系10內(nèi)框架承重體系特點(diǎn)：1.室內(nèi)空間較大，梁的跨度并不相應(yīng)增大2.由于橫墻少，房屋的空間剛度和整體性較差3.由于鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性能不同，結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生不均勻的豎向變形4.框架和墻的變形性能相差較大，在地震時易由于

4、變形不協(xié)調(diào)而破壞11內(nèi)框架承重體系與其他體系相結(jié)合就成為混合承重體系混合承重體系 12 E 底層框架承重體系 豎向荷載傳力路線：屋（樓）面荷載 上層墻體 墻梁 框架柱 基礎(chǔ) 地基13底層框架承重體系特點(diǎn)：1.底層使用空間較大，梁的尺度并不相應(yīng)增大2.由于底層墻體較少，沿房屋高度方向，結(jié)構(gòu)空間剛度將發(fā)生變化；3.經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，可獲得使用和抗震性能較好的底層框架結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的目標(biāo)。 適用于上部住宅底層商店或車庫類房屋。14樓面豎向荷載的傳遞梁端豎向荷載的傳遞3 荷載的傳遞15梁下加墊塊時的反力分布梁端有效支承長度16 水平荷載的傳遞側(cè)向力傳遞 橫向水平荷載（風(fēng)、地震）的傳力路徑：外墻上水

5、平荷載相鄰的樓屋蓋橫墻基礎(chǔ) 地基外墻173 砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖與水平荷載的傳遞根據(jù)砌體受壓構(gòu)件的M-N相關(guān)曲線，考慮到砌體受壓構(gòu)件以“小偏心”受壓為主，軸力和彎矩都是越大越不利。故實(shí)際設(shè)計(jì)時，一般情況下應(yīng)對控制截面取盡可能大的軸力和彎矩進(jìn)行荷載效應(yīng)組合；對組合磚砌體和構(gòu)造柱組合墻應(yīng)分別以最大彎矩、最小彎矩、最大軸力、最小軸力為目標(biāo)進(jìn)行組合。 截面受壓破壞時的M-N相關(guān)曲線最不利荷載效應(yīng)組合18砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)橫墻和樓蓋對計(jì)算單元約束程度，將砌體結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算方案分為剛性、剛彈性和彈性三種計(jì)算方案。19剛性方案剛彈性方案計(jì)算簡圖彈性方案計(jì)算簡圖20砌體房屋空間性能影響系數(shù)21根據(jù)房屋空間性能影

6、響系數(shù)，為簡化房屋內(nèi)力計(jì)算，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500032019，按照橫墻間距S和樓屋蓋類別確定了砌體房屋計(jì)算方案。屋蓋或樓蓋類別剛性方案剛彈性方案彈性方案1整體式、裝配整體和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋s722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋s483冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋s36備注S為房屋橫墻間距，其長度單位為m；對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，應(yīng)按彈性方案考慮。22為保證橫墻具有足夠抗側(cè)剛度，確定剛性和剛彈性方案的房屋時橫墻應(yīng)同時符合下列條件： 橫墻中開有洞口時，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%； 橫墻的厚度不宜小

7、于180mm； 單層房層的橫墻長度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長度不宜小于橫墻總高度的一半。 當(dāng)橫墻不能同時符合上述要求時，應(yīng)對橫墻的剛度進(jìn)行驗(yàn)算。要求橫墻保證墻頂最大水平位移 23剛性方案結(jié)構(gòu)的計(jì)算 墻體計(jì)算單元：無洞墻段（單位寬）有洞墻段（窗間墻之間墻段長度） （荷載較大而截面較小的墻段） 較薄弱的單元 承受集中荷載的單元24剛性方案單層房屋墻和柱的計(jì)算力學(xué)模型簡化 對符合剛性計(jì)算方案的墻體單元，取上端為不動鉸支承、下端嵌固于基礎(chǔ)的豎向桿件進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算?？紤]墻體自重、樓蓋和風(fēng)荷載，外墻計(jì)算考慮下列三種荷載效應(yīng)組合： 恒載+風(fēng)載； 恒載+屋面活載； 恒載+0.85（屋面活載+風(fēng)載）（當(dāng)有吊

8、車時，應(yīng)與混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房相同，將吊車荷載效應(yīng)參與組合）25 單層剛性房屋墻體計(jì)算簡圖 屋架Nl的作用點(diǎn)26剛性方案單層房屋外墻和柱的內(nèi)力 27剛性方案單層房屋外墻和柱的內(nèi)力 豎向荷載作用下彎矩作用28剛性方案單層房屋外墻和柱的內(nèi)力 水平均布荷載作用下29剛性方案多層房屋外墻計(jì)算單元 30剛性方案多層房屋墻體在豎向荷載作用下的計(jì)算外墻墻頂截面內(nèi)力： ,墻底截面內(nèi)力： ,31內(nèi)墻取寬度為1m的橫墻作為計(jì)算單元每層橫墻視為兩端鉸支的豎向構(gòu)件每層構(gòu)件的高度H的取值與縱墻相同；坡頂層高取為層高加山墻尖高的1/2內(nèi)墻計(jì)算簡圖 內(nèi)墻承受的荷載 控制截面：墻底截面 32剛性方案多層房屋外墻在水平荷載作用下

9、的計(jì)算規(guī)范規(guī)定，當(dāng)剛性方案多層房屋的外墻同時符合下列要求時，靜力計(jì)算中可不考慮水平風(fēng)荷載的影響： 洞口水平截面積不超過全截面面積的2/3； 層高和總高不超過表4-2的規(guī)定； 屋面自重不小于0.8kN/m2。 外墻不考慮風(fēng)荷載影響時的最大高度33基本風(fēng)壓值（kN/m2）層高（m）總高（m）0.44.0280.54.0240.64.0180.73.518當(dāng)需要考慮風(fēng)荷載時，在房屋沿高度較均勻的情況下，多層房屋外墻可簡化為兩端固定的單跨豎向梁。在線性分布的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載q的作用下，第i層縱墻中的最大彎矩為：34彈性方案結(jié)構(gòu)的計(jì)算彈性方案單層房屋的計(jì)算 35彈性方案多層房屋的計(jì)算多層彈性方案（鉸接）多層彈

10、性方案（剛接）36剛彈性方案結(jié)構(gòu)的計(jì)算由于線彈性結(jié)構(gòu)的力與位移成正比，彈性方案結(jié)構(gòu)頂部所受的水平力為R，剛彈性方案作用在結(jié)構(gòu)上的相應(yīng)的力就為R。37剛彈性方案多層房屋的計(jì)算多層房屋由于在平面和豎向均存在空間作用，實(shí)測和計(jì)算結(jié)果表明，多層房屋的空間工作性能優(yōu)于單層房屋，為簡化計(jì)算并偏于安全，規(guī)范規(guī)定，多層房屋的空間性能影響系數(shù)可按單層房屋采用。 3839上柔下剛和上剛下柔多層房屋的內(nèi)力計(jì)算上柔下剛多層房屋的內(nèi)力計(jì)算1適用條件：房屋頂層橫墻間距較大，只能滿足剛彈性方案的要求；房屋下面各層的橫墻間距可滿足剛性方案的要求。2計(jì)算方法：頂層可近似按單層剛彈性方案房屋進(jìn)行分析；下面各層仍按剛性方案進(jìn)行計(jì)算

11、上剛下柔多層房屋的內(nèi)力計(jì)算1適用條件：房屋上面各層的橫墻間距可滿足剛性方案的要求； 房屋底層橫墻間距較大，只能滿足剛彈性方案的要求。2計(jì)算方法：上面各層仍按剛性方案進(jìn)行計(jì)算；40上剛下柔多層房屋的計(jì)算，考慮水平作用造成的傾覆力矩，底層可按框支墻梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)41地下室墻的內(nèi)力計(jì)算 地下室墻的特點(diǎn)：荷載大，屬剛性方案墻上端可視為簡支于地下室頂蓋梁或板的底面；墻下端支承點(diǎn)的性質(zhì)則與墻的厚度d與基礎(chǔ)寬度D的比值有關(guān)。荷載計(jì)算：地下室墻的荷載計(jì)算需考慮土的側(cè)壓力。地下水位以上，距室外地表深度H處土的靜止側(cè)壓力為回填土的天然重度，K0為靜止土壓力系數(shù)）4243靜止土壓力系數(shù)K0的參考值土的類型和狀態(tài)

12、碎石土砂土粉土粉質(zhì)粘土粘土硬塑可塑軟塑及流塑硬塑 可塑軟塑及流塑K00.180.250.250.330.330.330.430.540.330.540.72考慮水的浮力影響，地下水位以下作用在墻上側(cè)壓力 室外地面上的活荷載pk（一般取10kN/m2）產(chǎn)生作用于墻面的均布側(cè)壓力44內(nèi)力計(jì)算1地下室墻控制截面：頂部、底部和最大彎矩截面2彈性嵌固地下室墻底部約束彎矩 45 墻柱的高厚比驗(yàn)算高厚比驗(yàn)算目的： 保證墻柱構(gòu)件在施工階段和使用期間穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要構(gòu)造措施（防止施工偏差、施工階段和使用期間的偶然撞擊和振動使墻柱喪失穩(wěn)定） 為墻、柱承載力計(jì)算確定計(jì)算參數(shù)；驗(yàn)算對象： 承重的柱 無壁柱墻 帶壁柱墻

13、 帶構(gòu)造柱墻 自承重墻（非承重墻）46墻柱的計(jì)算高度定義計(jì)算高度的確定條件 墻柱端部約束支承情況 墻柱高度、截面尺寸及位置計(jì)算高度的確定 構(gòu)件高度H： 房屋底層為樓頂面到基礎(chǔ)頂面或剛性室外地面以下500mm；其他層為樓板或其他水平支點(diǎn)間的距離；無壁柱的山墻取層高加山墻尖高度的1/2；帶壁柱山墻可取壁柱處的山墻高度。 墻柱受壓構(gòu)件計(jì)算高度的確定47注：1.表中Hu為變截面柱的上段高度，Hl為變截面的下段高度；2.上端為自由端的構(gòu)件，H0=2H;3.無柱間支撐的獨(dú)立磚柱在垂直排架方向的H0應(yīng)按表中數(shù)值乘以1.25后采用；4.S為房屋橫墻間距；5.自承重墻的計(jì)算高度應(yīng)根據(jù)周邊支承或拉結(jié)條件確定。房屋

14、類別柱帶壁柱墻或周邊拉結(jié)墻排架方向垂直排架方向S2H2H3SHSH有吊車的單層房屋變截面柱上段彈性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu剛性、剛彈性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu變截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl無吊車的單層和多層房屋單跨彈性方案1.5H1.0H1.5H剛彈性方案1.2H1.0H1.2H多跨彈性方案1.25H1.0H1.25H剛彈性方案1.10H1.0H1.1H剛性方案1.0H1.0H1.0H0.4S +0.2H0.6S48墻柱高厚比計(jì)算 無壁柱墻或矩形截面柱高厚比按下式計(jì)算：式中，H0墻柱的計(jì)算高度；h 墻厚或矩形柱與H0相對應(yīng)的邊長 帶壁柱墻(T形和十字形等截面

15、)高厚比按下式計(jì)算：式中，hT T形截面與H0相對應(yīng)的折算厚度；i截面的回轉(zhuǎn)半徑；I、A 截面的慣性矩和面積49T形截面的計(jì)算翼緣寬度bf： 多層有門窗洞口墻段取窗間墻寬度； 多層無門窗洞口每側(cè)翼緣可取壁柱高度的1/3； 單層房屋中可取壁柱寬加2/3墻高，且不大于窗間墻寬度和相鄰壁柱間距離；帶壁柱墻的計(jì)算高度H0應(yīng)取S為相鄰橫墻間的距離；當(dāng)現(xiàn)澆圈梁寬度b/S1/30時可把混凝土圈梁看作是壁柱間墻的不動鉸支點(diǎn)帶構(gòu)造柱墻計(jì)算高度H0應(yīng)取相鄰橫墻的間距，h取墻厚。50 bs寬度S范圍內(nèi)的門窗洞口寬度 S 相鄰窗間墻或壁柱間的距離 當(dāng)計(jì)算結(jié)果2值小于0.7時，應(yīng)取2=0.7； 當(dāng)洞口高度小于墻高的1/

16、5時，可取2=1.0。影響墻、柱高厚比限值b的因素： 砂漿強(qiáng)度 砌體類型 橫墻間距 支承條件 房屋構(gòu)件重要性51 有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)2的計(jì)算式中，b墻柱高厚比限值，按表5-2取值；1自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)；2有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)。厚度h240mm的自承重墻允許高厚比修正系數(shù)1 h=240mm時1=1.2； h90mm時1=1.5； 240mmh90mm時可按線性插入法取值 52 墻、柱的允許高厚比當(dāng)相鄰兩橫墻間的距離S12betah時，墻的高度不受高厚比的限制由于墻中設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱可以提高墻體在使用階段的穩(wěn)定性和剛度，故 砂漿強(qiáng)度等級柱墻M2.52215M5.02416M7.52617注：1. 毛石墻、柱允許高厚比應(yīng)按表中數(shù)值降低20%；2. 組合磚砌體構(gòu)件的允許高