勘察設計類注冊工程師專業(yè)基礎精講第十六章結構設計（三十五）09

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第十六節(jié)混合結構房屋設計混合結構房屋通常是指樓（屋）蓋等水平構件采用鋼筋混凝土材料或木材，而墻、柱、基礎等豎向構件采用砌體材料的房屋?；旌辖Y構房屋設計包括結構布置，房屋靜力計算，墻、柱設計及構造設計。一、結構布置（一）結構布置計劃按結構的承重體系與荷載的傳統(tǒng)路線，房屋的結構布置計劃可分為下列四種類型：1．橫墻承重體系它是由橫墻直接承受屋蓋、樓蓋荷載的結構承重體系。其特點是：(1)房屋橫向剛度較大，整體性好。外縱墻不承重，便于設置洞口大的門窗，外墻面的裝點也容易處理。(2)樓蓋結構較容易，施工方便，樓蓋的材料用量較少，但墻體材料用量較多。這種體系適用于橫墻間距較密的多層住所、宿舍和旅館等建造。2.縱墻承重體系它是由縱墻直接承受屋蓋、樓蓋荷載的結構承重體系。其特點是：(1)橫墻較少，樓蓋跨度較大，建造平面布置較靈便。但樓蓋材料用量較多，縱墻承受的荷載較大，往往要設扶壁柱，且縱墻上門窗洞口尺寸和位置受到一定的限制。墻體材料用量較橫墻承重體系少。(2)房屋的橫向剛度較橫向承重體系差。這種體系適用于要求空間較大的教學樓、辦公樓、實驗樓、影劇院和倉庫等建造。3.縱橫墻承重體系它是由縱墻和橫墻混合承受屋蓋、樓蓋荷載的結構承重體系，兼有上述兩種承重體系的優(yōu)點。在多層房屋中普通采用這種承重體系。4.底層框架或多層內框架承重體系是指底層為鋼筋混凝土框架而上面各層仍為混合結構，或由房屋內部的鋼筋混凝土框架和外部砌體墻、柱構成的承重體系（見圖17-30）。其特點是：圖17-30底層框架或多層內框架房屋（1）房屋或房屋底層開間大，平面布置較為靈便，圖17-30底層框架或多層內框架房屋但橫墻或房屋底層的橫墻較少，房屋剛度或底層剛度較差。(2)多層內框架房屋由鋼筋混凝土和砌體兩種性能不同的材料組成，在荷載作用下墻、柱將產生不同的壓縮變形，從而在結構中引起較大的附加內力，抵御地基不勻稱沉降和抗震能力較弱。對于底層為框架上層為混合結構的房屋，其抗震性能也較差。因此，在抗震設防地區(qū)選用這種承重體系時，應注重限制層數(shù)、總高度及抗震墻的最大間距。(3)與鋼筋混凝土框架結構承重房屋相比，可節(jié)約材料。（二）結構布置普通規(guī)定多層砌體結構房屋的總層數(shù)和總高度，不應超過表17-42的規(guī)定；多層砌體房屋的層數(shù)和總高度限值(m)表17-42房屋類別最小墻厚度(mm)設防烈度和設計基本地震加速度67890.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g高度層數(shù)高度層數(shù)高度層度高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)多層砌體房屋普通磚240217217217186155124多孔磚24021721718618615593多孔磚190217186155155124——混凝土砌塊19021721718618615593底部框架-抗震墻砌體房屋普通磚多孔磚240227227196165————多孔磚190227196165134————混凝土砌塊190227227196165————注：1.房屋的總高度指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度，半地下室從地下室室內地面算起，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.室內外高差大于0.6m時，房屋總高度應允許比表中的數(shù)據(jù)適當增強，但增強量應少于1.0m；3.乙類的多層砌體房屋仍按本地區(qū)設防烈度查表，其層數(shù)應減少一層且總高度應降低3m；不應采用底部框架-抗震墻砌體房屋。二、房屋的靜力計算（一）劃分房屋靜力計算計劃的根據(jù)主要是房屋樓（屋）蓋的剛度及橫墻的剛度與間距。對于不同屋蓋或樓蓋的房屋，當橫墻間距，符合表17-45的規(guī)定，即可把房屋劃分為三種靜力計算計劃：剛性計劃、剛彈性計劃、彈性計劃。房屋的靜力計算計劃表17-45屋蓋或樓蓋類別剛性計劃剛彈性計劃彈性計劃1整體式、裝配整體和裝配式無檁體系鋼筋混凝上屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋s＜3232≤s≤72s＞722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s＜2020≤s≤48s＞483瓦材屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋s＜1616≤s≤36s＞36注：1.表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為“m”；2.對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，應按彈性計劃考慮。對于剛性和剛彈性計劃房屋的橫墻，應符合下列規(guī)定：橫墻中開有洞口時，洞口的水平截面面積不應超過橫墻截面面積的50%。橫墻厚度不宜小于180mm.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。當橫墻不能同時符合上述要求時，應對橫墻或其他結構構件（如框架等），也可視作剛性或剛彈性計劃房屋的橫墻。(5)凡符合上述第(4)項剛度要求的一段橫墻或其他結構構件（如框架等），也可視作剛性或剛彈性計劃房屋的橫墻?！纠?7-25/2016年考題】影響砌體結構房屋空間工作性能的主要因素是下面哪一項：A.房屋結構所用塊材和砂漿的強度等級B.外縱墻的高厚比和門窗洞口的開設是否超過規(guī)定C.圈梁和構造柱的設置是否滿意規(guī)范的要求D.房屋屋蓋、樓蓋的類別和橫墻的距離解：砌體結構房屋靜力計算時，按照房屋空間工作性能劃分為剛性計劃、剛彈性計劃、彈性計劃。影響房屋空間工作性能的主要因素是房屋樓（屋）蓋的剛度及橫墻的剛度與間距。答案：D（二）計算單元劃分對承重縱墻：普通選取一段有代表性的，寬度等于一個開間的豎條墻、柱為計算單元，受荷寬度為相鄰兩開間寬度之和的一半。當計算截面有窗洞時，取窗間墻寬度內的截面面積（見下圖）；無窗洞時，取一個開間寬度內的墻截面面積。對承重橫墻：普通可沿橫墻取寬度為1m的墻作為計算單元，受荷范圍為計算單元1m內的兩側各二分之一開間內的所有荷載。計算截面取每層墻頂?shù)拇罅旱酌婕皦Φ捉孛?。（三）剛性計劃墻、柱內力分?．單層房屋對于剛性計劃單層房屋，縱墻頂端的水平位移很小，靜力分析時可以認為水平位移為零，分析時采用下列假定：在荷載作用下，墻、柱可視為上端不動鉸支承于屋蓋，下端嵌固于基礎的豎向構件，見圖17-31。構件的高度H上端取至梁底面或樓板底面，下端取至基礎頂面，當基礎埋置較深，且有剛性地坪時，可取室外地面下500mm處。圖17-31單層剛性房屋計算簡圖2.多層房屋對多層民用房屋，如住所、教學樓、辦公樓等，因為橫墻間距較小，普通屬于剛性計劃。豎向荷載作用下：兩端鉸支的豎向構件，圖17-32c)、d)。a)b)c)d)e)f)圖17-32多層房屋剛性計劃內力分析水平荷載作用下：豎向延續(xù)梁，圖17-32e)、f)。滿意以下條件時可以不考慮風荷載的作用:外墻上洞口水平截面積不超過全截面積的2/3；層高和總高不超過表17-46中的要求；屋面自重不小于0.8kN/m2。外墻不考慮風荷載影響時的最大高度表17-46【例17-26/2014年考題】對多層砌體房屋舉行承載力驗算時，“墻在每層高度范圍內，可近似視作兩端鉸支的豎向構件”所適用的荷載是：A.風荷載B.水平地震作用C.豎向荷載D.永遠荷載解：按照《砌體結構設計規(guī)范》第4．2．5條：多層剛性計劃房屋的靜力計算，在豎向荷載作用下，墻、柱在每層高度范圍內，可近似地視作兩端鉸支的豎向構件；在水平荷載作用下，墻、柱可視作豎向延續(xù)梁。答案：C（四）彈性計劃墻、柱內力分析彈性計劃單層房屋的靜力計算,可按屋架或大梁與墻(柱)為鉸接，不考慮空間作用的平面排架計算?；炯俣?(1)縱墻、柱上端與屋架(或屋面梁)鉸接，下端在基礎頂面處固接；(2)屋架(或屋面梁)可視作剛度無限大的系桿，在荷載作用下不產生拉伸或壓縮變形，柱頂水平位移相等。以單層單跨房屋為例，在風荷載作用下的計算主意如圖17-33。圖17-33彈性計劃房屋內力分析（五）剛彈性計劃墻、柱內力分析1．單層房屋在水平荷載作用下，剛彈性計劃房屋內力計算應考慮房屋的空間作用，其計算簡圖與彈性計劃相似，不同點只是在排架的柱頂上加上一個彈性支座（圖17-34（a）），彈性支座的剛度與房屋空間性能影響系數(shù)有關。計算步驟如下：(1)在排架上端加上一個不動鉸支座（圖17-34(b)），計算不動鉸支座的反力和柱頂剪力；(2)把已求出的柱頂支座總反力乘以空間作用系數(shù)（）反方向加在排架頂端（圖17-34(c)），求出柱頂剪力；(3)把已求出的假設柱頂剪力和疊加，即得到實際柱頂剪力，進而求出排架內力。圖17-34剛彈性計劃房屋內力分析2．多層房屋多層剛彈性計劃房屋墻、柱內力分析步驟與上述單層的內力分析步驟沒有原則上的區(qū)別，只是首先需按照相應層的樓蓋（或屋蓋）類別和橫墻最大間距決定房屋各層的空間性能影響系數(shù)ηi。對于上柔下剛計劃或上剛下柔計劃的多層房屋，可采用下述近似分析主意。1)上柔下剛計劃如頂層為會議室而底層為辦公室的房屋，有可能屬上柔下剛計劃，其頂層按單層房屋（空間性能影響系數(shù)為η）舉行內力計算,下面各層按剛性計劃計算內力(見圖17-35)。圖17-35上柔下剛多層房屋2)上剛下柔計劃如底層為商場，而上面各層為辦