單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)例

單層廠房結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)例1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型及柱截面尺寸確定因該廠房跨度在15~36m之間，且柱頂標(biāo)高大于8m，故采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。為了使屋蓋具有較大剛度，選用預(yù)應(yīng)力混凝土折線型屋架及預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板。選用鋼筋混凝土吊車梁及基礎(chǔ)梁。由圖2-54可知柱頂標(biāo)高為9.6m，牛腿頂面標(biāo)高為6m；設(shè)室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離為0.5m，則計(jì)算簡(jiǎn)圖中柱的總高度H，下柱高度Hl，和上柱高度Hu分別為：圖2-54廠房剖面圖

根據(jù)柱的高度、吊車起重量及工作級(jí)別等條件，可確定柱的截面尺寸，見表2-22。表2-22柱截面尺寸及相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)

柱號(hào)截面尺寸/面積/慣性矩/自重/A，C上柱矩40040001.6105521.310084.0下柱I400900010001501.8751105195.3881084.69B上柱矩40060002.41055721086.0下柱I40010000100015001.9751105256.3441084.94本設(shè)計(jì)僅取一榀排架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-55所示。圖2-55計(jì)算單元和計(jì)算簡(jiǎn)圖

2.荷載計(jì)算1.恒載⑴屋蓋恒載20厚水泥砂漿找平層280厚泡沫混凝土保溫層預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫）屋蓋鋼支撐總計(jì)屋架重力荷載為60.5kN/榀，則作用于柱頂?shù)奈萆w結(jié)構(gòu)的重力荷載設(shè)計(jì)值為：(2)吊車梁及軌道重力荷載設(shè)計(jì)值：(3)柱自重重力荷載設(shè)計(jì)值A(chǔ)、C柱:上柱：下柱:B柱:上柱:下柱:各項(xiàng)恒載作用位置如圖2-56所示。圖2-56荷載作用位置圖（單位：kN）

2.屋面活荷載屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，后者小于前者，故僅按前者計(jì)算。作用于柱頂?shù)奈菝婊詈奢d設(shè)計(jì)值為：的作用位置與作用位置相同，如圖2-56所示。3.風(fēng)荷載風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值按計(jì)算，其中,,根據(jù)廠房各部分標(biāo)高(圖2-54)及B類地面粗糙度確定如下：柱頂(標(biāo)高)檐口(標(biāo)高)屋頂(標(biāo)高)如圖2-57所示，則由上式可得排架迎風(fēng)面及背風(fēng)面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為：

圖2-57風(fēng)荷載體型系數(shù)及計(jì)算簡(jiǎn)圖

則作用于排架計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖2-57)上的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值為:4.吊車荷載由表2-16可得吊車的參數(shù)為：，，，，,,根據(jù)及可算得吊車梁支座反力影響線中各輪壓對(duì)應(yīng)點(diǎn)的豎向坐標(biāo)值如圖2-58所示。(1)吊車豎向荷載吊車豎向荷載設(shè)計(jì)值為：(2)吊車橫向水平荷載作用于每一個(gè)輪子上的吊車橫向水平制動(dòng)力為：作用于排架柱上的吊車橫向水平荷載設(shè)計(jì)值為：

圖2-58吊車荷載作用下支座反力影響線3.排架內(nèi)力分析該廠房為兩跨等高排架，可用剪力分配法進(jìn)行排架內(nèi)力分析。其中柱的剪力分配系數(shù)計(jì)算，見表2-23。表2-23柱剪力分配系數(shù)柱別A、C柱B柱;;;由于圖2-59a所示排架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)且作用對(duì)稱荷載，排架結(jié)構(gòu)無(wú)側(cè)移，故各柱可按柱頂為不動(dòng)鉸支座計(jì)算內(nèi)力。柱頂不動(dòng)鉸支座反力可根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算。對(duì)于A，C柱，則：本例中。求得后，可用平衡條件求出柱各截面的彎矩和剪力。柱各截面的軸力為該截面以上重力荷載之和，恒載作用下排架結(jié)構(gòu)的彎矩圖和軸力圖分別見圖2-59、。圖2-59d為排架柱的彎矩、剪力和軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定，下同。圖2-59恒載作用下排架內(nèi)力圖

2．屋面活荷載作用下排架內(nèi)力分析(1)AB跨作用屋面活荷載排架計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-60所示，其中，它在柱頂及變階處引引起的力矩為：對(duì)于A柱，，,則對(duì)于B柱,，則將R反作用于柱頂，計(jì)算相應(yīng)的柱頂剪力，并與相應(yīng)的柱頂不動(dòng)鉸支座反力疊加，可得屋面活荷載作用于AB跨時(shí)的柱頂剪力，即排架各柱的彎矩圖、軸力圖及柱底剪力如圖2-60b，c所示。圖2-60AB跨作用屋面活荷載時(shí)排架內(nèi)力圖

（2）BC跨作用屋面活荷載由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，且BC跨與AB跨作用荷載相同，故只需將圖2-60中內(nèi)力圖的位置及方向調(diào)整一下即可，如圖2-61所示。圖2-61BC跨作用屋面活荷載時(shí)的排架內(nèi)力圖

3．風(fēng)荷載作用下排架內(nèi)力分析(1）左吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-62a所示。對(duì)于A，C柱,，得各柱頂?shù)募袅Ψ謩e為排架內(nèi)力如圖2-62b所示(a)(b)圖2-62左吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖(2)右吹風(fēng)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-63a所示。將圖2-62b所示A，C柱內(nèi)力圖對(duì)換且改變內(nèi)力符號(hào)后可得，如圖2-63b所示。圖2-63右吹風(fēng)時(shí)排架內(nèi)力圖4.吊車荷載載作用下排排架內(nèi)力分分析(1)作用于于A柱計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖如如圖2-64a所示示。其中吊吊車豎向荷荷載，。在牛腿腿頂面處引引起的力矩矩為：對(duì)于A柱，，則則對(duì)于柱，，，得得排架各柱頂?shù)牡募袅Ψ謩e別為：排架各柱彎矩矩圖、軸力力圖及柱底底剪力值如如圖2－64b,,c所示。圖2-64作用在A柱時(shí)排架架內(nèi)力圖

(1)作用用于B柱左計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖圖2-65a所示示,計(jì)算如下下：柱頂不動(dòng)鉸支支反力，及總反力力分別為：：各柱頂剪力分分別為：排架各柱的彎彎矩圖、軸軸力圖及柱柱底剪力值值如圖2-655b，c所示圖2-655作用于B柱左時(shí)排排架內(nèi)力圖圖（3）作用于于B柱右根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱稱性及吊車車噸位相等等的條件，內(nèi)內(nèi)力計(jì)算與與作用于B柱左的情情況相同，只只需將A，C柱內(nèi)力對(duì)對(duì)換并改變變?nèi)繌澗鼐丶凹袅Ψ?hào)，如圖圖2-66所示。圖2-66作用于B柱右時(shí)排排架內(nèi)力圖圖（4）作用于于C柱同理，將將作用于AA柱情況的的A，C柱內(nèi)力對(duì)對(duì)換，并注注意改變符符號(hào)，可求求得各柱的的內(nèi)力，如如圖2-67所示。圖2-67作用在C柱右時(shí)排排架內(nèi)力圖圖（5）作用于于AB跨柱當(dāng)當(dāng)AB跨作用吊吊車橫向水水平荷載時(shí)時(shí)，排架計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖如如圖2-68aa所示，對(duì)對(duì)于A柱，，，得，則同理，對(duì)于于B柱，，，,，則：排架柱頂總反反力R為：各柱頂剪力為為：排架各柱的彎彎矩圖及柱柱底剪力值值如圖2-688b所示。當(dāng)當(dāng)方向相反反時(shí)，彎矩矩圖和剪力力只改變符符號(hào)，方向向不變。圖2-68作用于AB跨時(shí)排架架內(nèi)力圖(6)作用用于BC跨柱由于結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)稱及吊車車噸位相等等，故排架架內(nèi)力計(jì)算算與作用AB跨情況相相同，僅需需將A柱與C柱的內(nèi)力力對(duì)換，如如圖2-69所示。圖2-69作用于BC跨時(shí)排架架內(nèi)力圖

5.內(nèi)力組合合以柱內(nèi)力組合合為例。表表2-24為各種荷荷載作用下下柱內(nèi)力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值匯總總表，表2-255～表2-32、表2-33為柱內(nèi)力力組合表，這這兩表中的的控制截面面及正號(hào)內(nèi)內(nèi)力方向如如表2-24中的例圖圖所示。對(duì)對(duì)柱進(jìn)行裂裂縫寬度驗(yàn)驗(yàn)算時(shí)，內(nèi)內(nèi)力采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，同同時(shí)只需對(duì)對(duì)的柱進(jìn)行行驗(yàn)算。為為此，表2-33中亦給出出了和的組合值值，它們均均滿足的條條件，對(duì)設(shè)設(shè)計(jì)來(lái)說，這這些值均取取自及相應(yīng)應(yīng)的和一項(xiàng)。

表2-24柱內(nèi)力設(shè)設(shè)計(jì)值匯總總表柱號(hào)及正向內(nèi)內(nèi)力荷載類別恒載屋面活載吊車豎向荷載載吊車水平荷載載風(fēng)荷載作用在跨作用在跨作用在柱作用在B柱左作用在B柱右作用在柱作用在跨作用在BC跨左風(fēng)右風(fēng)序號(hào)123456789101111.980.522.30-51.199-56.77744.60-5.2910.50－18.555237.61137.8000000000-29.788-8.932.30114.411-21.08844.60-5.2910.50-18.555296.41137.80552118.97700000011.76-4.586.4621.98-123.559125.144-14.855139.766-107.220332.99937.80552118.9770000006.390.670.64-14.222-15.77712.39-1.4730.81－19.100彎矩圖注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。表2-251.22恒載+1.4屋面活荷荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、12314.8111.9812314.81314.8275.411237.611275.411237.61113-27.48812-38.71112-38.7111-29.788296.411334.211334.211296.4111318.22127.1812313.641318.22332.999370.799370.799332.999

123相應(yīng)應(yīng)的相應(yīng)的7.7`13.644370.799

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表2-261.22恒載+1.4吊車荷載載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、16973.40551579-58.95516973.405516973.4055237.611237.611237.611237.6111469118.71131579-72.16611469118.7113179-55.8226738.011391.5886738.011296.4111468237.0669158-207.00841468237.0669169184.111774.599440.0663774.599332.999

169相應(yīng)的相應(yīng)的23.4544184.111332.999

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表2-271.2恒載+1.4風(fēng)荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、11022.48111-6.5711022.4811022.48237.611237.611237.611237.611110-19.288111-48.333111-48.333111-48.333296.411296.411296.411296.411110151.522111-95.444110151.522110151.522332.999332.999332.999332.999

110相應(yīng)的相應(yīng)的37.2151.522332.999

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表2-281.22恒載＋0.911.4（屋面活活荷載＋吊吊車荷載＋＋風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1,23,69,1079.25111,57,99-68.55551,23,691079.25111,36,91078.7833271.633237.611271.633237.6111,34,69,10115.38841，25，79，11-92.65551,23,46,910107.34471,7911-69.9116693.855416.088727.877296.4111,34,68,10346.13361，25，811-285.88021,23,46,810342.10041,36,910298.4773730.433463.3776764.455332.999

1,23,69,10相應(yīng)的相應(yīng)的50.6566294.3551367.011

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位

表2-291.22恒載＋0.911.4（屋面活活荷載＋吊吊車荷載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1,23,6969.80111579-51.86601,23,6969.8011136969.3333271.633237.611271.633237.6111,34,69105.93341，25，7975.96001,23,46,9

97.8977179-53.2221693.855426.0888727.877296.4111,34,68220.35521，25，8-189.33221，23，46，8216.2331369172.6889730.433463.3776764.455332.999

1，23，6

相應(yīng)的相應(yīng)的22.9277168.5667367.011

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表2-301.22恒載＋0.911.4（屋面活活荷載＋風(fēng)風(fēng)載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1231023.9688111-4.71551231023.9688131023.5271.633237.611271.633237.6111310-18.2661211-54.51121211-54.5112111-46.4775296.411330.433330.433296.4111310143.35581211-88.844212310139.23361310143.3558332.999367.011367.011332.999

1,23,10相應(yīng)的相應(yīng)的35.2988139.2336367.011

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表2-311.22恒載＋0.911.4（吊車荷荷載＋風(fēng)載載）截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1，69，1076.71331,57,911-68.55551691076.71331691076.7133237.611237.611237.611237.6111，46，910113.31141,57,911-84.61181,46,910113.311417911-69.9116693.855382.0668693.855296.4111,46,810340.32221，58，11-281.66801,46,810340.32221，69，10292.6559730.433429.3556730.433332.999

1，69，10相應(yīng)的相應(yīng)的49.4777292.6559332.999

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表2-321.335恒載+0.771.4屋面活荷荷載+0.771.4吊車豎向向荷載截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、1，23，643.550015-22.28881，23，643.550013643.1866293.7771267.3111293.7771267.31111，34，657.15331，25，754.52111，23，433.935517-36.8335642.5881426.5444707.6881333.46611，34，6100.1339125-67.83381，23，4696.933313696.5900683.7333476.0225710.1994374.6114

1，23，6相應(yīng)的相應(yīng)的15.911193.3844401.0773

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位。

表33柱柱內(nèi)力組合合表截面組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、組合項(xiàng)及相應(yīng)的、,備注1,2,36,910表1479.25111,5,79,11表14-68.55551,23,6表1843.55001,3,69,10表1478.783357.6999標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)項(xiàng)271.633237.611293.7771237.611198.00081,4,69表12118.71131,2,57,911表14-92.65551,46,9表12118.71131,79,11表14-69.9116

標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)項(xiàng)738.011416.0888738.011296.411

1,3,46,810表14346.13361,2,58,11表14-285.88021,46,8表12237.06691,3,69,10表14298.4773214.5995標(biāo)準(zhǔn)值取自及相應(yīng)的,項(xiàng)項(xiàng)730.433463.3776774.599332.999277.499

1,2,36,910相應(yīng)的相應(yīng)的

50.6566294.3551367.011

注：?jiǎn)挝?))，單位，單位

6.柱截面面設(shè)計(jì)以柱為例?；旎炷翉?qiáng)度度等級(jí)為,,，；采用HRB4400級(jí)鋼筋，，。上、下下柱均采用用對(duì)稱配筋筋。1．上柱配筋筋計(jì)算。上柱柱截面共有有4組內(nèi)力。取取而截面的內(nèi)力力均小于，則則都屬于大大偏心受壓壓，所以選選取偏心距距較大的一一組內(nèi)力作作為最不利利內(nèi)力。即即取=78.7883,=2337.611；吊車廠房排架架方向上柱柱的計(jì)算長(zhǎng)長(zhǎng)度。附加偏心心矩取（大大于），應(yīng)考慮慮偏心距增增大系數(shù)。，取且選318，則則滿足足要求。而垂垂直于排架架方向柱的的計(jì)算長(zhǎng)度度，則，（內(nèi)插）滿足彎矩矩作用平面面外的承載載力要求。2.下柱配筋筋計(jì)算取與上柱分析析方法類似似。而，截面面的內(nèi)力均均小于，則則都屬于大大偏心受壓壓。所以選選取偏心距距最大的一一組內(nèi)力作作為最不利利內(nèi)力。按，計(jì)算下柱計(jì)算長(zhǎng)度度取，附加加偏心距（大大于20）。，，應(yīng)考慮偏偏心距增大大系數(shù)且取取,,取先假定中中和軸位于于翼緣內(nèi)，則則即中和軸過翼翼緣且選用用418垂直直于彎矩作作用面的承承載力計(jì)算算：，3．柱箍筋配配置由內(nèi)力組合表表，相應(yīng)的的，驗(yàn)算截面尺寸寸是否滿足足要求。截面滿滿足要求。計(jì)算是否需要要配箍筋：：取可按構(gòu)造配箍箍筋，上下下柱均選用用箍筋。滿足彎矩作用用面的承載載力要求。

4．柱的裂縫縫寬度驗(yàn)算算相應(yīng)于控制上上、下柱配配筋的最不不利內(nèi)力組組合的荷載載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合為：：表2-34柱的裂縫縫寬度驗(yàn)算算表柱截面上柱下柱內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值57.6999214.5995198.0008277.499291.3990.555773.3440.009550.011取0.011331.11.0480.52291183.33400.523288.955722.2172.066174.04450.3410.4360.12400.3滿足要求求0.14700.3滿足要求求上柱=7633，下柱=10118；構(gòu)件件受力特征征系數(shù)；混混凝土保護(hù)護(hù)層厚度取取30mm。驗(yàn)算過過程見表2-34。5．牛腿設(shè)計(jì)計(jì)根據(jù)吊吊車梁支承承位置、截截面尺寸及及構(gòu)造要求求，初步擬擬定牛腿尺尺寸，如圖圖2-70所示。其其中牛腿截截面寬度=400mmm，牛腿腿截面高度度=600mmm,=565mmm。圖2-70牛腿尺寸寸簡(jiǎn)圖

(11)牛腿截面面高度驗(yàn)算算=00.65,,，(牛腿頂面面無(wú)水平荷荷載),取。按下式式確定。故截面面高度滿足足要求。2)牛腿配筋筋計(jì)算。由于,因而而該牛腿可可按構(gòu)造要要求配筋。根根據(jù)構(gòu)造要要求，且縱筋不宜少少于4根，直徑徑不宜少于于12，所以以選用416。由于，則可以以不設(shè)置彎彎起鋼筋，箍箍筋按構(gòu)造造配置，牛牛腿上部范范圍內(nèi)水平平箍筋的總總截面面積積不應(yīng)小于于承受的受受拉宗縱筋筋總面積的的，箍筋選選用。局部承壓面積積近似按柱柱寬乘以吊吊車梁斷承承壓板寬度度取用：滿足要求。6．柱的吊裝裝驗(yàn)算。采用翻翻身起吊，吊吊點(diǎn)設(shè)在牛牛腿下部，混混凝土達(dá)到到設(shè)計(jì)強(qiáng)度度后起吊。柱柱插入杯口口深度為,,取,則柱吊裝裝時(shí)總長(zhǎng)度度為,計(jì)算簡(jiǎn)圖圖如圖2-71所示。圖2-711柱吊裝計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖柱吊裝階段的的荷載為柱柱自重重力力荷載(應(yīng)考慮動(dòng)動(dòng)力系數(shù))，即：在上述荷載作作用下，柱柱各控制截截面的彎矩矩為：由得：：令，得，則下下柱段最大大彎矩為：柱截面受彎承承載力及裂裂縫寬度驗(yàn)驗(yàn)算過程見見表2-35。

表2-35柱吊裝階階段承載力力及裂縫寬寬度驗(yàn)算表表柱截截面上柱下柱46.6566（38.888）65.4488(544.5400)87.89770.9446.6556=411.9900300.5110.9665.4448=588.9033162.699771.60660.297-0.51550.2,,取0.20.10200.2((滿足要求)0.02800.2((滿足要求)

自承重墻自承重墻的穩(wěn)穩(wěn)定設(shè)計(jì)問問題

在工業(yè)業(yè)與民用建建筑中，采采用自承重重墻是常見見的事，除除去彩鋼板板、石膏板板等用鋼龍龍骨做骨架架的輕質(zhì)隔隔墻外，還還大量采用用由砌體和和砂漿砌筑筑而成的自自承重墻，包包括外圍護(hù)護(hù)墻與內(nèi)隔隔墻?！镀銎鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB500003—20011)的第6.1節(jié)通過允允許高厚比比的方式來(lái)來(lái)規(guī)范各類類墻的穩(wěn)定定設(shè)計(jì)問題題。這并不不是一個(gè)復(fù)復(fù)雜的技術(shù)術(shù)問題，只只是因?yàn)橐?guī)規(guī)范的用詞詞比較簡(jiǎn)潔潔，當(dāng)設(shè)計(jì)計(jì)人不注意意時(shí)，會(huì)將將不同的詞詞義誤解為為詞義相同同，在錯(cuò)誤誤引用規(guī)范范公式的情情況下，會(huì)會(huì)將不滿足足規(guī)范要求求的自承重重墻設(shè)計(jì)，誤誤認(rèn)為是已已經(jīng)滿足了了規(guī)范的要要求。

在大大量的工程程實(shí)踐中，有有時(shí)能見到到一些自承承重墻設(shè)計(jì)計(jì)，要到快快出圖的階階段才發(fā)現(xiàn)現(xiàn)并不滿足足規(guī)范要求求。而且加加構(gòu)造柱、加加圈梁也不不能滿足要要求，最后后只有加壁壁柱才能解解決問題。最最終影響與與各專業(yè)間間的配合條條件，各專專業(yè)修改涉涉及的圖紙紙較多，造造成被動(dòng)。

上述問題與結(jié)構(gòu)、建筑專業(yè)均有關(guān)系。從是否滿足規(guī)范要求來(lái)看，肯定屬于結(jié)構(gòu)專業(yè)的職責(zé)范圍。從能早期發(fā)現(xiàn)哪一部分自承重墻需要認(rèn)真復(fù)核這個(gè)角度來(lái)看，建筑專業(yè)的機(jī)會(huì)更大一些。本文試圖從概念設(shè)計(jì)入手，探討在常見的設(shè)計(jì)中哪些比較容易處理，哪些比較難處理。然后再進(jìn)一步探討解決方案。期望能夠減少最后階段修改時(shí)造成的被動(dòng)。有些概念對(duì)結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員來(lái)說可能很簡(jiǎn)單，但為了使建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員也能有輪廓的概念，還是適當(dāng)?shù)奶崃艘幌隆?/p>

1.不考慮構(gòu)造柱、壁柱及圈梁作用時(shí)的自承重墻

1.1.高厚比計(jì)算中計(jì)算高度H0的取值

規(guī)范第6.1.1指出，計(jì)算高度H0的取值，應(yīng)按第5.1.3條采用。

按規(guī)范第5.1.3條確定自承重墻的計(jì)算高度時(shí)，可表達(dá)成下面幾個(gè)基本規(guī)則。

1.1.1.自承重墻砌至樓蓋或屋頂

H0=H。式中H為自承重墻的高度。

1.1.2.自承重墻上端為自由端

H0=2H。

1.1.3.自承重墻兩側(cè)與主體結(jié)構(gòu)柱或橫隔墻聯(lián)系(自承重墻上端不是自由端)

設(shè)自承重墻兩側(cè)與主體結(jié)構(gòu)柱或橫墻聯(lián)系的間距為S。

當(dāng)S＞2H時(shí)，認(rèn)為橫向的聯(lián)系不起作用，仍按上述1.1.1.的規(guī)則確定計(jì)算高度H0；

當(dāng)S≤H時(shí)，可以認(rèn)為是橫向聯(lián)系的距離起控制作用，規(guī)范規(guī)定H0=0.6S；

當(dāng)2H≥S＞H時(shí)，高度方向與橫方向共同起作用，規(guī)范規(guī)定H0=0.4S+0.2H。

1.1.4.自承重墻兩側(cè)與主體結(jié)構(gòu)柱或橫隔墻聯(lián)系且自承重墻上端是自由端

規(guī)范對(duì)此未做明確規(guī)定，作為一個(gè)思路可考慮將H定義為墻高的2倍，再應(yīng)用上面的規(guī)則確定自承重墻的計(jì)算高度。

1.2.自承重墻的高厚比驗(yàn)算，不同厚度自承重墻的允許計(jì)算高度

1.2.1.自承重墻的允許高厚比的基準(zhǔn)值〔β〕

自承重墻允許高厚比的基準(zhǔn)值〔β〕與砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)，如下所示：

砂漿強(qiáng)度等級(jí)M2.5M5≥M7.5

〔β〕222426

為了建立基本的概念，下面的討論均取砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M5。

1.2.2.自承重墻驗(yàn)算時(shí)的最終允許高厚比值

自承重墻驗(yàn)算時(shí)的最終允許高厚比值，還需乘以修正系數(shù)μ1與μ2。

1.2.2.1.μ1修正系數(shù)

與墻厚相關(guān)：墻厚h＞240mm時(shí)，μ1=1.0；h=240mm時(shí)，μ1=1.2；h=90mm時(shí)，μ1=1.5；240＞h＞90mm時(shí)，μ1可按插入法取值。

按此規(guī)定，可以列出幾個(gè)不同墻厚的μ1值：

墻厚(mm)100120200240

μ1值1.481.441.281.20

上端為自由端的自承重墻，除按上述規(guī)定提高外，尚可再乘以修正系數(shù)1.3。

1.2.2.2.μ2修正系數(shù)

μ2的值與門窗洞口相關(guān)，主要取決于墻寬范圍內(nèi)門窗洞口的總寬度。

設(shè)墻寬范圍內(nèi)門窗洞口的總寬度為bS，自承重墻兩側(cè)與主體結(jié)構(gòu)柱或橫墻聯(lián)系的間距為S。

μ2=1－0.4

按公式算得μ2的值小于0.7時(shí)，取0.7。

當(dāng)洞口高度等于或小于墻高的1/5時(shí)，可取μ2等于1.0。

μ2的取值范圍為0.7~1.0。≥0.75時(shí)μ2=0.7，無(wú)洞時(shí)μ2=1.0。

1.2.2.3.自承重墻不同墻厚時(shí)允許墻高的參考值(砌筑砂漿M5)

墻厚(mm)100120200240

μ2=0.7(洞口大)時(shí)，允許墻高參考值(m)2.492.904.304.84

μ2=1.0(無(wú)洞口)時(shí)，允許墻高參考值(m)3.554.156.146.91

上端為自由端的自承重墻，應(yīng)綜合考慮H0=2H及附加的修正系數(shù)1.30，其允許墻高參考值應(yīng)為上述允許墻高參考值乘以修正系數(shù)0.65。

2.考慮構(gòu)造柱、壁柱及圈梁作用時(shí)的自承重墻

2.1.構(gòu)造柱的作用

構(gòu)造柱可以增加墻的允許高度，但作用有限。

有構(gòu)造柱時(shí)，墻的允許高厚比〔β〕可乘以提高系數(shù)μC：

μC=1+γ。

式中γ—系數(shù)。對(duì)燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體，γ=1.5；對(duì)混凝土砌塊砌體γ=1.0；

bc—構(gòu)造柱沿墻方向的寬度；

l—構(gòu)造柱的間距。

當(dāng)bc=500mm、l=3000mm且采用磚砌體時(shí)，μC=1.25。在常用范圍內(nèi)這已經(jīng)是比較密的構(gòu)造柱設(shè)置，一般來(lái)說采用比較密的構(gòu)造柱也就能使墻高的允許值能提高25%。

當(dāng)構(gòu)造柱寬度為500mm，間距為3m，砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M5時(shí)，允許墻高的參考值：

墻厚(mm)200240

μ2=0.7(洞口大)時(shí)，允許墻高參考值(m)5.026.05

μ2=1.0(無(wú)洞口)時(shí)，允許墻高參考值(m)7.178.64

注：墻厚200mm時(shí)，按混凝土砌塊考慮，μC=1.167；

墻厚240mm時(shí)，按磚砌體考慮，μC=1.25。

2.2.壁柱的作用

壁柱對(duì)提高墻的允許高度可以有比較明顯的作用，壁柱凸出墻面部分的尺寸愈大作用愈明顯。

驗(yàn)算帶壁柱墻的高厚比時(shí)，采用帶壁柱墻截面的折算厚度hT：

hT=。

式中I—截面慣性矩；

A—截面面積。

例如：240mm厚的墻，每3m設(shè)一壁柱，壁柱寬490mm，凸出墻面250mm，其折算厚度為388mm。相當(dāng)于以240mm厚墻為基準(zhǔn)時(shí)，提高系數(shù)為1.62。與構(gòu)造柱1.25的提高系數(shù)比較，有明顯的提高作用。

hT的計(jì)算有點(diǎn)麻煩，但有些可以查表，見苑振芳主編《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第三版)表14—14。

2.3.構(gòu)造柱與壁柱的比較

構(gòu)造柱與壁柱對(duì)提高墻的允許高度的作用是相似的，只是在規(guī)范中采用了不同的公式來(lái)表達(dá)。構(gòu)造柱用的是提高系數(shù)，壁柱采用增大折算厚度的辦法。其實(shí)，折算厚度與原始?jí)竦谋戎狄部衫斫鉃槭翘岣呦禂?shù)。

構(gòu)造柱的作用有限。按照規(guī)范的規(guī)定，構(gòu)造柱的寬度達(dá)到500mm，構(gòu)造柱的中距3m時(shí)，提高系數(shù)才能達(dá)到1.25。在最極端的情況下提高系數(shù)也只能達(dá)到1.375，此時(shí)3m中距的構(gòu)造柱就要做成750mm寬，采用1.375的提高系數(shù)不應(yīng)該是可取的方案。

壁柱可以明顯提高墻的允許高度。如前所述，采用壁柱后墻的允許高度可以比不加壁柱提高1.62倍，如有必要，再加大壁柱的尺寸墻的允許高度可以提得更高。缺點(diǎn)是，工藝或建筑專業(yè)往往不喜歡出現(xiàn)壁柱。

2.4.圈梁的作用

2.4.1.圈梁沒有作用的條件

自承重墻的兩側(cè)沒有橫向支承或僅一側(cè)有橫向支承時(shí)，圈梁對(duì)提高墻的允許高度沒有任何作用。

2.4.2.對(duì)規(guī)范條文可能引起的一點(diǎn)誤會(huì)

在進(jìn)一步討論橫向支承的問題前，有必要先澄清一些容易引起誤會(huì)的概念?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003—2001)的第6.1.2條，敘述了3點(diǎn)。前兩點(diǎn)涉及到墻的整體穩(wěn)定性，第3點(diǎn)談的是墻的局部穩(wěn)定性。不應(yīng)在整體穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求的情況下討論墻的局部穩(wěn)定性，更不能因?yàn)閮H僅是局部穩(wěn)定滿足規(guī)范要求就誤認(rèn)為整體墻的穩(wěn)定性自動(dòng)滿足要求。請(qǐng)注意規(guī)范中上述3點(diǎn)中用詞的區(qū)別：第1點(diǎn)是“驗(yàn)算帶壁柱墻的高厚比”；第2點(diǎn)是“驗(yàn)算帶構(gòu)造柱墻的高厚比”；第3點(diǎn)是“驗(yàn)算壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的高厚比”。

2.4.3.對(duì)規(guī)范條文更容易引起的一點(diǎn)誤解

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，規(guī)范條文中最容易引起誤解的是這樣一句話(見規(guī)范6.1.2-3)：“設(shè)有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻或帶構(gòu)造柱墻，當(dāng)b/s≥1/30時(shí)，圈梁可視作壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的不動(dòng)鉸支點(diǎn)(b為圈梁寬度)”。注意，這里指的是“壁柱間墻”或“構(gòu)造柱間墻”，而不是“帶壁柱墻”或“帶構(gòu)造柱墻”。

規(guī)范的條文應(yīng)該按照下列順序解讀：

“帶壁柱墻”或“帶構(gòu)造柱墻”要滿足上述第1、2點(diǎn)的高厚比要求；

滿足要求后，“壁柱”或“構(gòu)造柱”已能視為“壁柱間墻”或“構(gòu)造柱間墻”的側(cè)向支點(diǎn)；

如果此時(shí)“壁柱間墻”或“構(gòu)造柱間墻”的局部穩(wěn)定還不能滿足規(guī)范要求，可以通過設(shè)圈梁來(lái)解決問題，“此時(shí)s應(yīng)取相鄰壁柱間或相鄰構(gòu)造柱間的距離”，只要上下圈梁間的距離能滿足“壁柱間墻”或“構(gòu)造柱間墻”的高厚比要求即可。

3.幾種常見的自承重墻穩(wěn)定設(shè)計(jì)的思路

3.1.框架或排架結(jié)構(gòu)的砌體外圍護(hù)墻

3.1.1.討論的范圍

由彩鋼板、鋼龍骨等組成的外圍護(hù)墻不在本文討論范圍。

常見的討論范圍內(nèi)的外圍護(hù)墻使用的材料主要有，燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、混凝土砌塊等。本文以240mm、200mm厚的砌體墻為例探討其穩(wěn)定設(shè)計(jì)思路。

3.1.2.層高較低時(shí)

當(dāng)層高較低，如果能滿足本文1.2.2.3.中的允許高度要求時(shí)，可不做特別處理；如果略超過一些，200mm厚超過8%左右，240mm厚超過12%左右時(shí)，可用設(shè)構(gòu)造柱的辦法來(lái)解決，不必再做其他的特別處理。需注意本文1.2.2.2.中門窗洞口對(duì)μ2值的影響，當(dāng)0.7＜μ2＜1.0時(shí)，可使用插值。

3.1.3.層高不低時(shí)

當(dāng)符合規(guī)范表5.1.3“帶壁柱墻或周邊拉結(jié)的墻”中的2H≥S＞H的要求時(shí)，可按表中的公式0.4S+0.2H確定計(jì)算高度。式中，S為框架柱的間距，H為層高。設(shè)計(jì)思路是，保證按公式確定的計(jì)算高度能滿足規(guī)范要求。

3.1.4.層高較高時(shí)

3.1.4.1.橫向能滿足高厚比要求

在H≥S的條件下，如果規(guī)范表5.1.3中的計(jì)算高度0.6S能滿足高厚比要求，也可不做特別處理。需注意，此時(shí)設(shè)構(gòu)造柱并不能將允許高度乘以提高系數(shù)，因?yàn)橛?jì)算高度的方向已經(jīng)轉(zhuǎn)了90度。下面分別情況討論：

3.1.4.2.橫向不能滿足高厚比要求可通過增設(shè)圈梁解決

在層高很高，例如是很高的單層廠房，0.6S又不能滿足高厚比要求時(shí)，可以尋求圈梁的解決方案。按照規(guī)范中6.1.2-3的規(guī)定，只要b/S≥1/30時(shí)，所設(shè)的圈梁就可視為框架柱間外圍護(hù)墻的不動(dòng)鉸支點(diǎn)。這樣，即使H很高，例如20m高，都可以通過設(shè)若干道圈梁的辦法來(lái)解決問題。只要任意兩個(gè)相鄰圈梁間的距離能滿足允許高厚比的要求即可。

如果框架柱的間距為6m，200mm厚的墻上的圈梁寬度b=200mm，正好滿足b/S=1/30的條件。

3.1.4.3.橫向不能滿足高厚比要求但能通過增設(shè)“加高”的圈梁解決

同樣的墻厚(200mm)，如果框架柱的間距為7.5m就不能滿足規(guī)范的條件。對(duì)此，規(guī)范中還有一個(gè)補(bǔ)充條款：“如不允許增加圈梁寬度，可按墻體平面外等剛度原則增加圈梁高度，以滿足……墻不動(dòng)鉸支點(diǎn)的要求”。

注：該補(bǔ)充條款規(guī)定得并不明確，因?yàn)橐婚_始只定義了圈梁寬度b，并沒有定義圈梁高度h。在沒有確定圈梁高度h的情況下，討論按等剛度原則增加圈梁高度是沒有意義的。為了能夠合理的進(jìn)行計(jì)算，參照規(guī)范中7.1.5-3關(guān)于圈梁高度不應(yīng)小于120mm的規(guī)定，暫取基準(zhǔn)圈梁的高度h為120mm。

對(duì)于框架柱的間距為7.5m時(shí)的墻上圈梁，按照規(guī)范要求作為不動(dòng)鉸支點(diǎn)的圈梁寬度不應(yīng)小于250mm。當(dāng)采用200mm厚的墻時(shí)，其計(jì)算原則如下：

基準(zhǔn)圈梁的寬度b0=250mm，高度h0=120mm；

平面外等剛度圈梁的寬度b=200mm，求高度h。

計(jì)算條件為，按此條件可得

。

按此計(jì)算，對(duì)于框架柱的間距為7.5m、墻厚200mm且墻高很高的外圍護(hù)墻，可以在高度方向設(shè)若干道250mm高的圈梁，來(lái)保證其穩(wěn)定性。

3.1.4.4.橫向不能滿足高厚比要求且不能通過增設(shè)“加高”的圈梁來(lái)解決

例如，當(dāng)外柱的間距為12m，墻厚仍為200mm厚時(shí)。單層建筑的山墻容易遇到這種狀況。

此時(shí)，按照同樣的計(jì)算方法，圈梁應(yīng)高達(dá)960mm。將200mm×960mm截面的梁放在墻上仍稱其為圈梁似乎有些牽強(qiáng)。

如果仍想保持“可視為框架柱間外圍護(hù)墻的不動(dòng)鉸支點(diǎn)”的概念，宜將該梁構(gòu)造成能承受側(cè)向風(fēng)荷載的梁。從穩(wěn)定設(shè)計(jì)的要求來(lái)看，最好將梁做得比墻寬一些。注意，梁兩側(cè)的縱筋才是承受側(cè)向風(fēng)荷載的受力主筋。

在許多情況下，更合理的辦法是采用抗風(fēng)柱來(lái)保持外圍護(hù)墻的穩(wěn)定性。

3.2.多層框架結(jié)構(gòu)的砌體內(nèi)隔墻

民用建筑層高一般較低，容易滿足規(guī)范要求，這里側(cè)重對(duì)工業(yè)建筑進(jìn)行討論。在工業(yè)建筑中，厚度小于200mm的墻多數(shù)集中在衛(wèi)生間這類的橫墻較多的