建筑砌體結(jié)構(gòu)1課件

1、 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 熟悉塊材、砂漿和砌體的分類及其力學(xué)性能； 掌握影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素，能合理選用砌體的各 種強(qiáng)度指標(biāo)； 了解混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置與靜力計算方案； 熟練掌握無筋砌體受壓構(gòu)件的受力性能和承載力計算方法； 熟練掌握墻、柱高厚比的驗算方法； 熟悉砌體局部受壓的受力特點、驗算方法及處理措施； 熟悉過梁上的荷載取值方法與構(gòu)造要求，了解挑梁的計算與 構(gòu)造； 熟悉砌體結(jié)構(gòu)墻、柱的一般構(gòu)造要求及防止墻體開裂的主 要措施。一、砌體材料 1.塊材 （占砌體總體積的78%以上）（1）磚（Brick）主要有三類：燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、非燒結(jié)硅酸鹽磚14.1 砌體材料及種類燒結(jié)普通磚：普通磚是以粘土

2、、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)過焙燒而成的實心磚（或孔洞率不大于15） 。分燒結(jié)粘土磚、燒結(jié)頁巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚等。 規(guī)格為240mm115mm53mm，體積密度為18kN/m219kN/m2。第十四章 砌體結(jié)構(gòu)材料燒結(jié)多孔磚： 簡稱多孔磚，是用與燒結(jié)普通磚相同的原材料制成磚坯后經(jīng)焙燒而成，且孔洞率不小于25的磚。與燒結(jié)普通磚相比，燒結(jié)多孔磚可減輕墻體自重，能耗小，熱工性能好，主要用于房屋的承重部位 ，是目前廣泛應(yīng)用的砌體塊材。KP1型燒結(jié)多孔磚尺寸：240X115X90（mm）圖14.1 常用多孔磚的規(guī)格(a) KM1型；(b) KP1型；(c) KP2型 燒結(jié)普通磚和燒

3、結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級按抗壓強(qiáng)度劃分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五級。由于多孔磚的抗壓強(qiáng)度是按毛面積計算的，故設(shè)計時不必考慮孔洞的影響。 非燒結(jié)硅酸鹽磚是以石英砂、石灰、粉煤灰等為主要原料制成磚坯后，經(jīng)高壓蒸養(yǎng)結(jié)硬而形成的磚。主要有蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚等，其規(guī)格與燒結(jié)普通磚相同。與燒結(jié)普通磚相比，非燒結(jié)硅酸鹽磚的耐久性及抗腐蝕性較差，不宜砌筑處于高溫環(huán)境或有酸性介質(zhì)侵蝕的建筑部位。 非燒結(jié)硅酸鹽磚劃分為四個強(qiáng)度等級：MU25、MU20、MU15、MU10。（2）砌塊（Block） 分為小型、中型、大型三類，最常用的是混凝土小型砌塊，由普通混凝土或輕骨料混凝土制成，主要規(guī)格

4、尺寸為390mm190mm190mm，空心率為25%50% 。 用砌塊砌筑墻體可以減少勞動量，加快施工進(jìn)度，而且其保溫、隔熱及隔聲性能較好。高度在180350mm小型砌塊高度在350900mm之間中型砌塊高度大于900mm大型砌塊受起重設(shè)備限制，中、大型砌塊已很少應(yīng)用。砌塊的強(qiáng)度等級 共分為MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5 五個等級。加氣混凝土砌塊長度：600 高度：200、250、300 寬度：200、125、150、200、250、300 2砂漿 砂漿應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，并具有一定的保水性和流動性。在砌筑過程中容易鋪攤均勻，水分不易被塊材吸收，使膠凝材料正常硬化，砂漿

5、與磚的粘結(jié)性能好。 砂漿強(qiáng)度等級采用邊長70.7mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊，以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天齡期的抗壓強(qiáng)度平均值劃分的，分為M15、M10、M7.5、M5、M2.5五個等級。 砂漿按其組成成分可分為純水泥砂漿、混合砂漿、非水泥砂漿和砌塊專用砂漿等。 砂漿攪拌機(jī)是由膠結(jié)材料、細(xì)骨料、摻合料加水拌合而成的粘結(jié)材料，膠結(jié)料有水泥、石灰、石膏等。作用：砂漿在砌體中把塊材粘結(jié)成整體，并在塊材之間起均勻傳遞壓力的作用。用砂漿填滿塊材之間的縫隙還能減少砌體的透氣性，從而提高砌體的隔熱性和抗凍性。（2）混合砂漿（ Mixed mortar）組成：水泥+石灰+砂+水保水性、和易性比水泥砂漿好，易于砌筑，因而砌體質(zhì)量較

6、好。與同等條件的水泥砂漿相比，混合砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度可提高10%15%，適用于砌筑一般墻、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但不宜用于潮濕環(huán)境中的砌體。（3）非水泥砂漿（石灰砂漿等）（ Lime mortar ）組成：石灰（粘土）+砂+水保水性好、流動性好，但強(qiáng)度低、耐久性差，適用于低層建筑和不受潮的臨時房屋墻體中。（4）砌塊專用砂漿組成：水泥+砂+水+摻和料+外加劑與一般砂漿相比，砌塊專用砂漿的和易性好，粘結(jié)性能好，用于砌筑混 凝土砌塊可減少墻體的開裂和滲漏。其強(qiáng)度等級用Mb表示，分為七級。（1）水泥砂漿（Cement mortar） 組成：水泥+砂+水強(qiáng)度高、硬化快、耐久性好，但和易性差、水泥用量大。適用于受

7、力大或潮濕環(huán)境。砌體計算時應(yīng)考慮其保水性、流 動性差對砌體強(qiáng)度的影響。 2. 砌塊砌體3. 石砌體混凝土砌塊堆料場莫干山皇后飯店為石砌建筑常用的砌塊砌體是混凝土中、小型空心砌塊砌體。由于砌塊孔洞率大，故墻體自重較輕。砌塊砌體常用于住宅、辦公樓、學(xué)校等建筑物的承重墻和框架等骨架結(jié)構(gòu)房屋的圍護(hù)墻及隔墻。料石砌體除用于山區(qū)建造房屋外，有時也用于砌筑拱橋、石壩等；毛石砌體和毛石混凝土砌體一般用于砌筑房屋的基礎(chǔ)或擋土墻。 圖14.2 夾心墻結(jié)構(gòu) 圖14.3 石砌體的類型(a) 料石砌體；(b) 毛石砌體；(c) 毛石混凝土砌體 4 .配筋砌體 為提高砌體的承載力和減小構(gòu)件的截面尺寸，可在砌體內(nèi)配置適量鋼

8、筋形成配筋砌體。常用的配筋砌體有網(wǎng)狀配筋砌體（橫向）、組合砌體及配筋砌塊砌體（豎向）。 在磚柱或墻體每隔35皮磚的水平灰縫內(nèi)配置鋼筋網(wǎng)片，稱為網(wǎng)狀（橫向）配筋砌體。主要用于軸心受壓或偏心距較小的偏心受壓砌體中。 在豎向灰縫內(nèi)或預(yù)留的豎槽內(nèi)配置縱向鋼筋，并澆筑混凝土，形成組合砌體，也稱為縱向配筋砌體，適用于承受偏心壓力較大的墻和柱。 組合砌體分為組合磚砌體和構(gòu)造柱組合墻兩種。組合磚砌體是在砌體外側(cè)預(yù)留的豎向凹槽內(nèi)配置縱向鋼筋，再澆筑混凝土面層或配筋砂漿面層構(gòu)成的，屬外包式組合磚砌體；磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻，是在磚砌體中每隔一定距離設(shè)置磚砌體墻與鋼筋混凝土構(gòu)造柱及圈梁組成一個復(fù)合構(gòu)件共同受

9、力，屬內(nèi)嵌式組合磚砌體。圖14.5 組合磚砌體(a)、(b)、(c) 外嵌式組合磚砌體；(d) 內(nèi)嵌式組合磚砌體 配筋砌塊砌體是在混凝土空心砌塊砌體的孔洞內(nèi)配置縱向鋼筋，并用混凝土灌芯，同時在砌塊水平灰縫中配置橫向鋼筋而形成的組合構(gòu)件。配筋混凝土空心砌塊墻體除了能顯著提高墻體受壓的承載力外，還能抵抗由地震作用和風(fēng)荷載引起的水平力，其作用類似于鋼筋混凝土剪力墻。在國外，配筋砌塊砌體己用于建造二十層左右的高層建筑。近年來我國已逐步用于建造高層建筑。圖14.6 配筋混凝土砌塊砌體柱截面(a) 下皮；(b) 上皮 2單塊磚在砌體中的受力分析 砌體的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)小于單塊磚的抗壓強(qiáng)度，其原因為： (1) 磚

10、面不平整，水平灰縫不均勻，導(dǎo)致磚在砌體中處于受彎、受剪、局部受壓的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。由此導(dǎo)致非均勻受壓的磚因抗彎、抗剪強(qiáng)度不足而出現(xiàn)裂縫。 (2) 磚和砂漿受壓后橫向變形的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致磚在砌體中橫向受拉。砌體受壓后磚的橫向變形小，砂漿的橫向變形大，故砌體中的磚橫向受拉，砂漿則橫向受壓。由于磚的抗拉強(qiáng)度很低，使磚過早開裂。 (3) 豎向灰縫的應(yīng)力集中。砌體的豎向灰縫很難用砂漿填滿，這就影響了砌體的連續(xù)性和整體性，在有豎縫砂漿處，磚存在著應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致砌體抗壓強(qiáng)度的降低。圖14.7 磚在砌體中的復(fù)雜受力狀態(tài) 3影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素 1) 塊材和砂漿的強(qiáng)度等級 塊材的強(qiáng)度是影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要

11、因素。由于砌體的開裂乃至破壞是由塊材裂縫引起的，所以，當(dāng)塊材強(qiáng)度等級高，其抵抗復(fù)雜受力和應(yīng)力集中的能力就強(qiáng)，從而使砌體抗壓強(qiáng)度提高。較高強(qiáng)度等級砂漿的橫向變形小，從而減少砌體中塊材的橫向拉應(yīng)力，也使砌體抗壓強(qiáng)度得到提高。當(dāng)砌體抗壓強(qiáng)度不足時，增大塊材的強(qiáng)度等級比增大砂漿強(qiáng)度等級的效果好。 2) 塊材的形狀和尺寸 塊材的形狀規(guī)則程度明顯地影響砌體的抗壓強(qiáng)度。塊材表面不平整，幾何形狀不規(guī)則或塊材厚薄不勻?qū)е律皾{厚薄不勻，使砌體抗壓強(qiáng)度降低；當(dāng)塊材厚度增加，其抗彎、抗剪、橫向抗拉能力提高，相應(yīng)地會使砌體抗壓強(qiáng)度提高。 3) 砂漿的保水性、流動性及灰縫的厚度 砌筑時砂漿的保水性好，砂漿的水分不易被塊材

12、吸收，保證了砂漿硬化的水分條件，從而提高砌體抗壓強(qiáng)度；而鋪砌時砂漿的流動性好，則易于攤鋪均勻，減少了磚內(nèi)受彎、受剪應(yīng)力，也使砌體抗壓強(qiáng)度提高?；铱p越厚，越容易鋪砌均勻，但同時也增加了砂漿受力后的橫向變形，使塊材橫向受拉的應(yīng)力加大。故水平灰縫的厚度不宜過大，也不宜過小。 4) 砌筑質(zhì)量 砌筑質(zhì)量好的砌體，其組砌方式合理，砂漿厚度均勻，飽滿度高，砌體整體性好，因而砌體抗壓強(qiáng)度高。所以，現(xiàn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 500032001），把砌體強(qiáng)度指標(biāo)與砌筑施工質(zhì)量直接掛鉤。影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素1）塊材和砂漿的強(qiáng)度越大，砌體的抗壓強(qiáng)度越大；2）塊材的尺寸越大、形狀越規(guī)則，砌體的抗壓強(qiáng)度越高；3）砂漿

13、的和易性、保水性越好，砌體的抗壓強(qiáng)度越高； 4）砂漿的砌筑質(zhì)量越好，砌體的抗壓強(qiáng)度越高。磚砌體的灰縫厚度一般應(yīng)控制在812mm。砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范規(guī)定，水平灰縫的砂漿飽滿度不得小于80%，并根據(jù)質(zhì)保體系、砂漿強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、砌筑工人技術(shù)等綜合水平將砌體工程施工質(zhì)量控制等級分為A、B、C三級。砌體規(guī)范規(guī)定，不允許配筋砌體質(zhì)量控制等級為C級。 A級施工質(zhì)量，砌體強(qiáng)度設(shè)計值提高5%，B級施工質(zhì)量，砌體強(qiáng)度設(shè)計值按規(guī)范用表直接采用， C級施工質(zhì)量，砌體強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)降低。4. 砌體的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)砌體的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 f k砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 f砌體結(jié)構(gòu)材料性能分項系數(shù) rf =1.6（驗算施工階

14、段砂漿尚未硬化的新砌砌體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時，可按砂漿強(qiáng)度為零進(jìn)行驗算）舉例：砌體抗壓強(qiáng)度指標(biāo)的確定 1：采用Mu10的普通粘土磚，M7.5混合砂漿砌筑成的磚柱，截面尺寸為360240mm2，求其抗壓強(qiáng)度設(shè)計值為（ ）A： f=1.196N/mm2 B： f=1.33N/mm2 C： f=1.69N/mm2 D：f=1.183N/mm23：采用Mu20的多孔磚，M10混合砂漿砌筑成的磚墻，墻厚為240mm，當(dāng)其施工質(zhì)量控制等級為C級時，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)采用（ ）A： f=2.64N/mm2 B： f=2.67N/mm2 C： f=2.38N/mm2 D：f=2.77N/mm22：采用Mu10的普

15、通粘土磚，M7.5水泥砂漿砌筑成的磚柱，截面尺寸為360240mm2，求其抗壓強(qiáng)度設(shè)計值為（ ）A： f=1.196N/mm2 B： f=1.33N/mm2 C： f=1.69N/mm2 D：f=1.183N/mm2 砌體的抗壓強(qiáng)度要比抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度高得多，因此砌體大多用于受壓構(gòu)件。但實際工程中砌體有時還承受軸心拉力、彎矩和剪力的作用。當(dāng)砌體承受軸心拉力和彎矩的作用時，均有可能產(chǎn)生沿齒縫截面的破壞和沿通縫截面的破壞?？估瓘?qiáng)度取決于：灰縫與塊材間的粘結(jié)強(qiáng)度，破壞在界面上發(fā)生5. 砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度砌體受剪時可能產(chǎn)生沿砌體通縫的破壞或沿階梯形截面破壞。 通常壓力與剪力共同存在，工程中

16、純剪的情況幾乎不存在。砌體規(guī)范中也給出了各類砌體的抗剪強(qiáng)度的設(shè)計值 fv表14.3 沿砌體灰縫截面破壞時砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值/MPa強(qiáng)度類別破壞特征砌體種類砂漿強(qiáng)度等級M10M7.5M5M2.5軸心抗拉燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.190.160.130.09蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.120.100.080.06混凝土砌塊0.090.080.07毛石0.080.070.060.04彎曲抗拉燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.330.290.230.17蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.240.200.160.12混凝土砌塊0.110.090.08毛石0.130.110.0

17、90.07燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.170.140.110.08蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.120.100.080.06混凝土砌塊0.080.060.05抗剪燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.170.140.110.08蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.120.100.080.06混凝土和輕骨料混凝土砌塊0.090.080.06毛石0.210.190.160.11 混合結(jié)構(gòu)房屋通常是指用砌體材料作為豎向承重構(gòu)件(墻、柱)，而用鋼筋混凝土、木材或鋼材作為水平承重構(gòu)件(樓、屋蓋)的房屋。它具有施工簡便、節(jié)省鋼材、造價較低等特點，因此廣泛應(yīng)用于一般工業(yè)與民用建筑中。墻體是混合結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，同時墻體對建筑物又起圍

18、護(hù)和隔斷作用。主要起圍護(hù)和分隔作用且只承受自重的墻體稱為“自承重墻”；在承受自重的同時，還承受樓(屋)蓋傳來荷載的墻體，稱為“承重墻”。混合結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計的一個重要任務(wù)，就是解決墻體的設(shè)計問題。主要包括：承重墻體的布置、房屋的靜力計算方案的確定、墻體高厚比驗算、墻柱內(nèi)力計算及其截面承載力驗算。 15.1 砌體房屋的結(jié)構(gòu)布置第十五章 砌體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置與計算方案 通常把沿房屋短向布置的墻稱為橫墻，沿房屋長向布置的墻稱為縱墻?；旌辖Y(jié)構(gòu)房屋中承重墻體的布置，決定著房屋平面的劃分、荷載傳遞的路線、墻體的穩(wěn)定性和房屋空間剛度以及結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)合理性。因此，確定承重墻體的結(jié)構(gòu)布置方案是十分重要的設(shè)計環(huán)節(jié)。一

19、般混合結(jié)構(gòu)房屋的承重墻體布置方案有以下四種：即縱墻承重體系、橫墻承重體系、縱橫墻承重體系和內(nèi)框架承重體系。 1縱墻承重體系 縱墻承重體系的樓(屋)蓋布置一般有兩種方式:一種是樓(屋)面板直接擱置在縱向承重墻上，另一種方式是將樓(屋)面板擱置在大梁(或屋架)上，板的荷載通過大梁(或屋架)傳給縱墻?？v墻承重方案的優(yōu)點是房屋的空間布置靈活，橫墻間距可以增大，但由于橫墻數(shù)量少，房屋的橫向剛度較差；同時，縱墻作為承重墻，其開洞尺寸受到一定的限制。 圖15.1 混合結(jié)構(gòu)房層承重墻體布置方案示例(1)(a)、(b) 縱墻或橫墻承重方案；(c) 橫墻承重方案； 縱墻承重體系房屋荷載的主要傳遞途徑為： 樓(屋)

20、面荷載樓(屋)面板樓(屋)面梁(或屋架)縱墻基礎(chǔ)地基。 2 橫墻承重體系 將樓(屋)蓋板擱置在橫墻上，形成的結(jié)構(gòu)承重體系稱為橫墻承重體系。該方案適用于房屋開間較小，進(jìn)深較大的情況，如住宅、宿舍、醫(yī)院病房、旅館等建筑物。由于橫墻間距小，所以房屋的橫向剛度大；縱墻作為非承重墻，在其上開設(shè)門窗洞口較靈活。 橫墻承重體系房屋的荷載傳遞途徑為： 樓(屋)蓋荷載樓(屋)面板橫墻基礎(chǔ)地基 3 縱橫墻承重體系 縱橫墻承重體系是縱、橫墻都承重的布置方案。特點是房間布置較靈活，房屋空間剛度較好。適用于教學(xué)樓、實驗樓、辦公樓等?？v橫墻承重體系房屋的荷載傳遞途徑為：縱墻 縱墻基礎(chǔ)橫墻 橫墻基礎(chǔ)樓(屋)蓋荷載 梁板結(jié)構(gòu)

21、地基 4 內(nèi)框架承重體系 指房屋內(nèi)部由鋼筋混凝土柱和樓(屋)蓋梁組成內(nèi)框架，外部由砌體墻、柱承重的混合承重體系。這種布置方案房屋內(nèi)部使用空間大，平面布置靈活，但房屋空間剛度較差，不利于結(jié)構(gòu)抗震。內(nèi)框架承重體系房屋的荷載傳遞途徑為： 混凝土柱 柱基礎(chǔ)外墻 外墻基礎(chǔ)樓(屋)蓋荷載 板 梁地基圖15.2 混合結(jié)構(gòu)房層承重墻體布置方案示例(2)(d)、(e) 縱橫承重方案；(f) 內(nèi)框架承重方案 15.2 砌體房屋的靜力計算方案 1砌體結(jié)構(gòu)的空間工作性能 混合結(jié)構(gòu)房屋是由縱墻、橫墻、屋蓋或(或樓蓋)、基礎(chǔ)等構(gòu)件相互聯(lián)系組成的空間受力體系。不僅直接承受荷載的構(gòu)件起受力作用，而且與其相連的其他構(gòu)件也不同程

22、度地參與工作，這些構(gòu)件參與工作的程度體現(xiàn)了房屋的空間剛度。 砌體結(jié)構(gòu)房屋中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件一方面承受各種豎向荷載，包括墻體自重、樓(屋)蓋傳來的荷載等；在豎向荷載作用下，墻體主要受壓。另一方面還承受墻面和屋面?zhèn)鱽淼乃斤L(fēng)荷載或水平地震作用；在水平荷載作用下，墻體受彎，房屋產(chǎn)生水平位移。而水平位移的大小與房屋橫墻的多少，樓、屋蓋的剛度有關(guān)。在荷載作用下，空間受力體系與平面受力體系的變形及荷載傳遞的途徑是不同的。 下圖是一單層磚混結(jié)構(gòu)廠房，外縱墻承重，兩端沒有山墻，屋蓋支承于兩側(cè)縱墻上。水平荷載由兩側(cè)縱墻承擔(dān)，屋蓋僅起到聯(lián)系兩側(cè)縱墻的作用，房屋各個計算單元將會產(chǎn)生相同的水平位移，可簡化為一平面排架。其水

23、平荷載傳遞路線為： 水平荷載縱墻縱墻基礎(chǔ)地基。 該平面受力體系中，由于無山墻，房屋的空間剛度較小，房屋的水平位移僅與縱墻的抗彎剛度有關(guān)，因而房屋的水平位移較大。 圖15.3 兩端無山墻的單層房層(a) 單層廠房示意圖；(b) 排架計算周圍 一般混合結(jié)構(gòu)房屋是由縱墻、橫墻和樓（屋）蓋共同組成，整個房屋如同一個空間盒子，構(gòu)件除了各自承受豎向荷載和水平荷載作用外，還具有相互聯(lián)系、相互影響的作用，整個結(jié)構(gòu)體系處于空間協(xié)同工作狀態(tài)，共同抵抗由水平荷載引起的水平位移，這一協(xié)同工作性能稱為房屋的空間工作性能。對于單層房屋空間受力體系，水平荷載的傳遞路線為： 由于在空間受力體系中橫墻(山墻)的協(xié)同工作，因此對

24、抵抗水平位移起了重要作用。顯然，房屋的橫墻間距愈密、樓(屋)蓋剛度愈大，其空間工作性能愈好，房屋的水平位移也愈小。屋蓋 水平荷載 縱墻縱墻基礎(chǔ)山墻 山墻基礎(chǔ) 2. 房屋靜力計算方案 房屋空間工作性能的主要影響因素為樓(屋)蓋的水平剛度和橫墻間距。當(dāng)橫墻間距較小、樓、屋蓋水平剛度較大時，房屋空間剛度較大，房屋的水平位移很小，可視墻、柱頂端的水平位移為零。將樓蓋或屋蓋視為墻柱的不動鉸支座，墻、柱下端嵌固于基礎(chǔ)頂面，按豎向構(gòu)件計算，稱為剛性方案。（1）剛性方案當(dāng)房屋橫墻間距較大，樓、屋蓋水平剛度較小時，房屋的空間剛度較小，空間工作性能差。房屋水平位移較大，接近平面受力體系的水平位移。在確定計算簡圖時

25、，不考慮房屋空間工作性能，把樓(屋)蓋作為聯(lián)系兩側(cè)縱墻的連桿，按平面排架進(jìn)行墻體的內(nèi)力計算，屬于彈性方案。 （2）彈性方案 房屋的空間剛度介于剛性和彈性方案之間。荷載作用下，房屋的水平位移也介于剛性和彈性之間，但又不能忽略不計。計算時按墻、柱頂有彈性支承的平面排架計算內(nèi)力，屬于彈性方案。 （3）剛彈性方案房屋圖15.4 單層房屋的計算簡圖(a) 房屋剖面圖：(b) 剛性方案；(c) 彈性方案；(d) 剛彈性方案表15.1 房屋的靜力計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、裝配整體式和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋s3232s72s722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋

26、蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋s2020s48s483冷灘瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋s1616s36s36注： 表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為m； 從表15.1中可以看出，一般混合結(jié)構(gòu)的住宅、宿舍、辦公樓、醫(yī)院、旅館等多層砌體房屋均屬于剛性方案房屋。由于彈性方案房屋的空間剛度小，水平荷載作用下房屋的水平位移大，一般不宜用于多層房屋。 砌體結(jié)構(gòu)坡屋頂構(gòu)造 在剛性、剛彈性方案房屋中，參與空間工作的重要構(gòu)件之一就是橫墻。橫墻參與空間工作的程度，除與其間距有關(guān)外，橫墻自身的剛度也是一個主要因素。砌體規(guī)范規(guī)定，剛性、剛彈性方案房屋的橫墻，應(yīng)滿足下列要求： (1) 橫墻中開有洞口時，洞口的

27、水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50； (2) 橫墻的厚度不宜小于180mm； (3) 單層房屋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1/2。 當(dāng)橫墻不能同時滿足上述要求時，應(yīng)對橫墻的剛度進(jìn)行驗算。若其最大水平位移不超過橫墻總高度的1/4000時，仍可視作剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱主要用作受壓構(gòu)件。對受壓構(gòu)件，除滿足承載力要求外，還應(yīng)滿足穩(wěn)定性和剛度的要求。墻、柱的高厚比驗算，是保證砌體房屋在施工和使用過程中穩(wěn)定性和剛度的重要構(gòu)造措施。一、墻、柱高厚比驗算 高厚比b 是指墻、柱的計算高度H0與墻厚或柱截面邊長h的比值。墻、柱的高厚比越大，即構(gòu)

28、件越高，其穩(wěn)定性也越差。砌體規(guī)范采用允許高厚比 b 來限制墻、柱的高厚比。第十六章 砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計算16.1 砌體結(jié)構(gòu)墻、柱受壓計算表16.1 墻、柱的允許高厚比 b 砂漿強(qiáng)度等級墻柱M2.52215M5.02416M7.52617注： 毛石墻、柱允許高厚比應(yīng)比表中數(shù)值降低20； 組合磚砌體構(gòu)件的允許高厚比，可按表中數(shù)值提高20，但不得 大于28。 影響墻、柱允許高厚比 b 值的因素很多，很難用理論推導(dǎo)加以確定，它與承載力無關(guān)，而是根據(jù)實踐經(jīng)驗和現(xiàn)階段的材料質(zhì)量及施工技術(shù)水平綜合確定的。砌體規(guī)范規(guī)定的墻、柱允許高厚比 b 值見下表。 影響墻、柱允許高厚比 b 的主要因素：（1）砂漿強(qiáng)度

29、等級：砂漿強(qiáng)度等級直接影響砌體的彈性模量，從而影響砌體的剛度。因此，M b （2）砌體類型：毛石墻、空斗墻比實心磚墻剛度差，故 b ；組合磚構(gòu)件比實心磚構(gòu)件剛度強(qiáng)，故 b 。（3）橫墻間距：橫墻間距 s 越小，房屋整體剛度越大、穩(wěn)定性越好。故對柱子其 b 較小。（H0）（4）構(gòu)件的重要性：對房屋中次要墻體，如非承重墻的 b ，驗算時引入自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)m1 。（5）墻、柱截面形式：截面慣性矩越大，構(gòu)件穩(wěn)定性越好。墻上門窗洞口尺寸越大， b 越小，驗算時引入允許高厚比修正系數(shù)m2 。（6）墻、柱支承條件：墻、柱支承條件越好，房屋剛度越大，在樓（屋）蓋支承處的水平位移越小， b ，通過

30、H0考慮。 墻、柱的計算高度H0是指對墻、柱進(jìn)行承載力計算或驗算高厚比時所采用的高度，它是由實際高度H并根據(jù)房屋類別和構(gòu)件兩端的支承條件按表16.3確定。表中的構(gòu)件實際高度H，應(yīng)按下列規(guī)定采用： (1) 對于房屋底層墻、柱，H為樓板頂面到墻柱下端支點的距離。下端支點的位置，可取在基礎(chǔ)頂面處。當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪時，可取室外地面下500mm處。 (2) 對房屋其余樓層，H為樓板或其他水平支點間的距離。 (3) 對于無壁柱的坡屋面房屋山墻，H可取層高加山墻尖高度的1/2；對于帶壁柱的山墻，可取山墻壁柱處的高度。 砌體規(guī)范還規(guī)定，對于變截面柱的高厚比可按上、下截面分別驗算，驗算上柱的高厚比時，

31、允許高厚比可按表16.3的數(shù)值乘以1.3后采用。 表16.3 受壓構(gòu)件的計算高度H0房屋類別柱帶壁柱墻或周邊拉結(jié)的墻排架方向垂直排架方向s2H2HsHsH有吊車的單層房屋變截面柱上段彈性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu剛性、剛撣性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu變截面柱下段1.0H10.8H11.0H1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1.1H1.0H1.1H剛性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s注： 表中Hu為變截面柱的上段高度，H1為變截面柱的下段高度；

32、對于上端為自由端的構(gòu)件，H02H； 獨立磚柱，當(dāng)無柱間支撐時，柱在垂直排架方向的H0應(yīng)按表中數(shù)值乘以1.25 后取用； s為房屋橫墻間距； 非承重墻的計算高度應(yīng)根據(jù)周邊支承或拉接條件確定。 1矩形截面墻、柱高厚比驗算 矩形截面墻、柱的高厚比應(yīng)按下式驗算：有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù) 自承重墻允許高厚比的修正系數(shù) 高厚比：砌體墻或柱計算高度與厚度的比值 允許高厚比的取值：墻體厚度h=240mm時，取1.2；墻體厚度h=90mm時，取1.；中間插值。 h=120mm 1=1.44。在寬度范圍內(nèi)的門窗洞口總寬度 相鄰窗間墻、壁柱或構(gòu)造柱之間的距離 門窗洞口寬度示意圖取值時應(yīng)注意：當(dāng)計算結(jié)果小于0

33、.7時，應(yīng)取0.7，當(dāng)洞口高度等于或小于墻高的1/5時，可取為1.0。【例16.1】 某辦公樓底層局部平面如下圖所示。采用鋼筋混凝土空心板樓面，除自承重隔墻厚120mm外，其余墻體厚均為240mm。采用MU10燒結(jié)多孔磚及M5混合砂漿砌筑。底層層高4m，隔墻高3.6m，試驗算各墻的高厚比是否滿足要求。 2帶壁柱墻的高厚比驗算 對于帶壁柱墻，除應(yīng)保證整片墻的剛度和穩(wěn)定性外，還應(yīng)保證壁柱間墻體的局部穩(wěn)定性。所以帶壁柱墻的高厚比驗算包括兩部分內(nèi)容：即整片墻的高厚比驗算和壁柱間墻的高厚比驗算。 1) 整片墻的高厚比驗算 進(jìn)行整片墻的高厚比驗算時，視壁柱為墻體的一部分，整片墻的計算截面為T形，將T形截面

34、按慣性距和面積相等的原則換算成矩形截面，換算后墻體的折算厚度為hT3.5i，此時，整片墻的高厚比按下式驗算： b H0/hT m1m2 b (16-2)式中 H0墻柱墻的計算高度，此時s取該墻兩端拉結(jié)墻的間距 按表16.3查??； hT帶壁柱墻截面的折算厚度，hT3.5i； i帶壁柱墻截面的回轉(zhuǎn)半徑，i ； A帶壁柱墻計算截面的面積； I 帶壁柱墻計算截面的慣性矩。圖16.1 帶壁柱墻局厚比驗算時s的取法 在確定帶壁柱墻的計算截面時，其翼緣寬度bf應(yīng)按下列規(guī)定采用： (1) 多層房屋，當(dāng)有門窗洞口時，可取窗間墻寬度；當(dāng)無門窗洞口時，每側(cè)翼墻寬度可取壁柱高度的1/3； (2) 單層房屋，可取壁柱寬

35、加2/3墻高，但不大于窗間墻的寬度和相鄰壁柱間的距離。 2) 壁柱間墻的高厚比驗算 在驗算壁柱間墻的高厚比時，仍按公式(16-1)驗算。計算時，壁柱間墻以壁柱作為墻體的側(cè)向支承點，求計算高度H0時，應(yīng)按剛性方案查表，此時s 取相鄰壁柱間的距離，H為壁柱間墻上下支承點的距離。 設(shè)有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻，當(dāng)圈梁寬度b與s之比為b/s1/30時，可把圈梁當(dāng)作壁柱間墻的不動支承點，這樣墻高就可取為基礎(chǔ)項面(或樓面)到圈梁底面的高度。 3帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗算 在墻中設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱后，墻體的剛度和穩(wěn)定性均有提高，在驗算高厚比時，應(yīng)考慮構(gòu)造柱的有利影響。 1) 整片墻的高厚比驗算 對帶構(gòu)造柱墻，

36、當(dāng)構(gòu)造柱截面寬度不小于墻厚時，整片墻的高厚比按下式驗算： bH0/hm1m2mc b (16-3) 在確定整片墻的計算高度H0時，應(yīng)按該墻兩端拉結(jié)墻的間距s查表選用。應(yīng)注意由于施工中多采用先砌墻后澆筑構(gòu)造柱，因此考慮構(gòu)造柱有利作用的高厚比驗算不適于施工階段。 式中 mc帶構(gòu)造柱墻允許高厚比的提高系數(shù)，可按下式計算： mc1+g bc/l (16-4)式中 g系數(shù)，對細(xì)料石、半細(xì)料石砌體g 0；對混凝土砌塊、 粗料石、毛料石及毛石砌體g 1.0；其他砌體，g 1.5； bc構(gòu)造柱沿墻長方向的寬度； l構(gòu)造柱的間距。 當(dāng)bc/l0.25時，取bc/l0.25；當(dāng)bc/l 0.05時，取bc/l 0

37、。圖16.2 磚砌體和構(gòu)造柱組合墻截面 2) 構(gòu)造柱間墻的高厚比驗算 構(gòu)造柱間墻與壁柱間墻的工作性能類似，因此驗算方法也相同。此時，仍視構(gòu)造柱為柱間墻的不動鉸支點，只需用構(gòu)造柱間距s代替壁柱間距即可?！纠?6.2】某倉庫外縱墻如下圖所示，磚柱截面尺寸為490mm490 mm，己知倉庫長36m，為剛彈性方案房屋，縱墻高度H5.1m(算至基礎(chǔ)頂面)，采用M5.0混合砂漿砌筑。試驗算外縱墻的高厚比。 【解】 計算帶壁柱墻整片墻的高厚比時，取窗間墻截面如圖 所示。 1) 帶壁柱墻截面幾何特征 A2403000+250490842500mm2 y2490-y1490-155.6334.4mm I3000

38、/122403+2403000(155.6-240/2)2+490/122503 +250490(334.4-250/2)210377.9106 mm4 hT3.5 3.5 388.5 mm 2) 整片墻的高厚比驗算 由剛彈性方案房屋查表16.3得： H01.2H1.2 5.16.12 m 采用M5砂漿，由表10.16查得 b 24，承重墻m11.0。 m21-0.4bs/s1-0.43000/60000.8 bH0/h6120/388.515.8m1m2 b 1.00.82419.2 滿足要求。 3) 壁柱間墻的高厚比驗算 由 2H10.2ms6.0mH5.1 m 由表10.17得： H00

39、.4s+0.2H0.46+0.25.13.42 m b H0/h3420/240 14.25m1m2 b 1.00.82419.2 滿足要求。 二、（無筋砌體）受壓構(gòu)件承載力計算 1墻、柱的計算簡圖圖16.3 單層剛性方案房屋縱墻的計算單元和計算簡圖(a) 縱墻計算單元；(b) 房屋剖面圖；(c) 縱墻計算簡圖 圖16.4 單層厲屋屋面荷載的作用位置 截面承載力計算內(nèi)容： 對于單層剛性方案房屋，墻(柱)的控制截面可取墻(柱)頂截面和墻(柱)底截面(基礎(chǔ)項面)，并按偏心受壓構(gòu)件計算承載力。墻頂截面尚需驗算梁端支承處的局部受壓承載力。 2墻、柱的受力狀態(tài) 在實際工程中，無筋砌體大多被用作受壓構(gòu)件。

40、受壓砌體可以分為軸心受壓和偏心受壓兩種情況。試驗表明，當(dāng)構(gòu)件的高厚比b 不大于3 (將b 3的柱劃分為短柱)時，砌體不會因整體失去穩(wěn)定影響其抗壓承載力。砌體受壓短柱的承載力將隨構(gòu)件偏心距e的增大而降低。 砌體受壓長柱 (b 3的柱)在承受軸心壓力時，由于砌體材料的不均勻性及施工誤差等原因使軸心受壓構(gòu)件產(chǎn)生附加彎距和側(cè)向撓曲變形。在砌體結(jié)構(gòu)中，由于水平灰縫數(shù)量多，削弱了砌體的整體性，故縱向彎曲現(xiàn)象更加明顯，從而產(chǎn)生縱向彎曲破壞。當(dāng)構(gòu)件高厚比再大時，還可能產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。 規(guī)范在試驗研究的基礎(chǔ)上，確定將軸向力的偏心距和構(gòu)件的高厚比對受壓構(gòu)件承載力的影響采用同一系數(shù) 來考慮。無筋砌體軸心受壓、偏心受壓

41、構(gòu)件承載力計算的通用公式：高厚比和軸向力偏心距e對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)砌體所受的軸向力設(shè)計值 砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 截面面積，按毛截面計算 3受壓構(gòu)件承載力計算 在確定影響系數(shù)j 時，構(gòu)件的偏心距e和高厚比b 分別按下列公式計算： eM/N(16-2) 對矩形截面： bgbH0/h (16-3a) 對T形截面： bgbH0/hT (16-3b)式中 H0受壓構(gòu)件的計算高度，按表16.3的規(guī)定取用； h 墻厚或矩形柱的截面邊長。對偏心受壓構(gòu)件，h取偏心方向 的截面邊長；對軸心受壓構(gòu)件，h取對應(yīng)于H0的截面邊 長，當(dāng)兩個方向的H0相同時，取截面短邊邊長； hTT形截面的折算厚度，hT3.5i3.

42、5 (i和I分別為構(gòu)件 截面的回轉(zhuǎn)半徑和截面的慣性矩)； gb不同砌體材料構(gòu)件的高厚比修正系數(shù)，按表16.4取用。表16.4 高厚比修正系數(shù)gb砌體材料類別gb燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚1.0混凝土及輕骨料混凝土砌塊1.1蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、細(xì)料石、半細(xì)料石1.2粗料石、毛石1.5表16.1a 影響系數(shù)j (砂漿強(qiáng)度等級M5)be/h 或 e/hT00.0250.050.0750.10.1250.15310.990.970.940.890.840.7940.980.950.900.850.800.740.6960.950.910.860.810.750.690.6480.910.860.81

43、0.760.700.640.59100.870.820.760.710.650.600.55120.820.770.710.660.600.550.51140.770.720.660.610.560.510.47160.720.670.610.560.520.470.44180.670.620.570.520.480.440.40200.620.570.530.480.440.400.37220.580.530.490.450.410.380.35240.540.490.450.410.380.350.32260.500.460.420.380.350.330.30280.460.420.39

44、0.360.330.300.28300.420.390.360.330.310.280.26或be/h 或 e/hT0.1750.20.2250.250.2750.330.730.680.620.570.520.4840.640.580.530.490.450.4160.590.540.490.450.420.3880.540.500.460.420.390.36100.500.460.420.390.360.33120.470.430.390.360.330.31140.430.400.360.340.310.29160.400.370.340.310.290.27180.370.340.310.290.270.25200.340.320.290.270.250.23220.320.300.270.250.240.22240.300.280.260.240.220.21260.280.260.240.220.21