混合结构房屋的砌体结构设计

（1）横墙承重体系
特点： 1.横墙为主要承重墙 2.横墙间距小 3.结构简单，施工方便 4. 侧向刚度大，抵抗风、地震等 水平荷载的能力较纵墙承重体系 好。 适用于： 住宅、宿舍、宾馆、办公室等小开间房屋。
（1）横墙承重体系
传力路线： 楼（屋）盖荷载 板 横墙 基础 地基
（2）纵墙承重体系
特点： 1.纵墙为主要承重墙
15.5.2 房屋的空间工作和静力计算方案 15.5.2.1 水平荷载下混合结构房屋的受力机理
在进行墙体的内力计算时，首先要确定计算简图。
如图15.1(a)所示的无山墙和横墙的单层房屋，其屋盖 支承在外纵墙上。如果从两个窗口中间截取一个单元，则 这个单元的受力状态与整个房屋的受力状态是一样的。可 以用这个单元的受力状态来代表整个房屋的受力状态，这 个单元称为计算单元，见图 15.1(a) 、 (b) 。沿房屋纵向各 个单元之间不存在相互制约的空间作用，这种房屋的计算 简图为一单跨平面排架（图15.1（d））。
（2） 弹性方案
房屋横墙间距较大，屋盖或楼盖的水平刚度较小时， 房屋的空间工作性能较差，在荷载作用下，房屋的水平位 移较大，在确定房屋的计算简图时，必须考虑水平位移， 把屋盖或楼盖与墙、柱的连接处视为铰接，并按不考虑空 间工作的平面排架计算（图 15.3(c) ），这种房屋称为弹性 方案房屋。 一般单层厂房、仓库、礼堂、食堂等多属于弹性方案 房屋。
3.房间布置较为灵活
4. 有上述两种承重墙的优点。 适用于： 住宅楼和教学楼
（3）纵横墙承重体系
传力路线： 楼（屋）盖荷载 板
梁
纵墙
基础 地基
横墙
（4）内框架结构承重体系
特点： 1.内墙较少，可获得较大空间； 2.空间刚度差，对抗震不利； 3. 由于采用了不同的材料，因而 容易引起地基的不均匀沉降； 4.施工不便 适用于： 仓库、商场等有较大空间要求的 房屋。 传力路线： 柱 梁
影响墙、柱允许高厚比的因素很多，如砂浆的强度 等级、横墙间距、砌体类型、支承条件、截面形状和承 重情况等。
15.5.3.1 一般墙、柱高厚比的验算
矩形截面墙和柱的高厚比应满足下列条件

H0 1 2 h
式中，β—墙和柱的高厚比； H0—墙和柱的计算高度； h—墙厚或柱与H0相对应的边长； [β]—墙、柱的允许高厚比；见表15.2。
1.1 高厚比验算
三、带壁柱墙（T形和十字形等截面）高厚比按下式计算：
H0 1 2 hT
式中
（a） 图 5-18 墙体高厚比验算 (b)
hT- 带壁柱墙截面的折算厚度，hT ＝3.5 i ； i-带壁柱墙截面的回转半径，i ＝ I / A I、A-带壁柱墙截面的惯性矩和面积。
§15.5 混合结构房屋的砌体结构设计
本节提要
本节主要介绍混合结构房屋的空间性能及静力 计算方案，墙、柱的高厚比验算方法以及单层和多 层房屋的墙体承载力计算。要求了解和建立混合结 构房屋空间作用的概念，掌握混合结构房屋静力计 算方案，掌握墙、柱的高厚比验算方法。
本节内容
15.5.1 承重墙的结构布置
（3） 刚弹性方案 房屋的空间刚度介于刚性与弹性方案之间，在荷载 作用下，房屋的水平位移较弹性方案小，但又不可忽略 不计。这种房屋属于刚弹性方案房屋，其计算简图可用 屋盖或楼盖与墙、柱连接处为具有弹性支撑的平面排架 （图15.3(b)）。
图15.3 混合结构房屋的计算简图 (a) 刚性方案；(b) 刚弹性方案；(c) 弹性方案
楼（屋）盖荷载 板 外墙 墙基础
柱基础 地基
承重墙的结构布置原则：
（1）尽可能采用横墙承重方案；
（2）布置力求简单、规则，纵墙宜拉通，隔一定距 离设一道横墙，将内外纵墙拉结，以增强房屋空间 刚度； （3）墙上门窗等洞口应上下对齐； （4）注意与楼（屋）盖结构布置相配合，尽量避免 墙体承受偏心距过大的竖向偏心荷载。
240mm＞h＞90mm时，μ1可按插入法取值; 当h=120mm时， μ1=1.44
μ2——有门、窗洞口墙允许高厚比的修正系数，可按下 式确定： bs
2 1 0.4
s 0.7
bs——在宽度S范围内的门窗洞口宽度(图15.4)； S——相邻窗间墙或壁柱间距离（图15.4）；
bs
bs
注意：
高厚比验算
由于墙中设钢筋混凝土构造柱可以提高墙体在使用阶段的稳定 性和刚度，故验算构造柱墙的高厚比时，其允许高厚比可乘以 提高系数μc：
式中：γ -砌体种类系数， 细料石γ= 0，混凝土砌块γ= 1.0 ，其他砌体γ=1.5； bc-构造柱沿墙长度方向的宽度； l -构造柱的间距； 当bc/l >0.25 时，取bc/l =0.25；bc/l<0.05时，取bc/l =0
（1） 刚性方案 房屋横墙间距较小，楼（屋）盖水平刚度较大时， 房屋的空间刚度较大，在荷载作用下，房屋的水平位移 较小，在确定房屋的计算简图时，可以忽略房屋水平位 移，而将屋盖或楼盖视作墙或柱的不动铰支承（图 15.3 （a）），这种房屋称为刚性方案房屋。 一般多层住宅、办公楼、医院往往属于此类方案。
③ 单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度
不宜小于其总高度的1/2。
H
15.5.3 墙、柱高厚比验算
混合结构房屋中的墙体是受压构件，除满足承载力要 求外，还必须有足够的稳定性。
高厚比的验算是保证墙体稳定性的一项重要构造措施， 可以防止墙、柱在施工和使用阶段因砌筑质量、轴线偏差、 意外横向冲撞和振动等因素而出现歪斜、膨肚以致倒塌等 失稳现象的发生。
静力计算采用何种方案，带壁柱墙H0的计算可一律按刚性
方案考虑。墙长S取相邻壁柱或相邻构造柱间的距离。 壁柱间墙的高厚比可按无壁柱墙公式
H0 1 2 h
进行验算。
(2) 壁柱间墙的高厚比 对于设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙，当圈梁的宽度 b 与相邻壁柱间的距离 S 之比 ≥1/30 时，由于圈梁的水平刚 度较大，能限制壁柱间墙体的侧向变形，所以圈梁可视为 壁柱间墙的不动铰支座(如下图15.5)。
2.纵墙上的门窗设置要受到限制
3.空间刚度相对横墙承重体系差。 4.楼（屋）盖用材较多、墙体用 材较少。 5.房间空间较大。 适用于： 仓库、食堂、俱乐部、厂房等
（2）纵墙承重体系
传力路线： 楼（屋）盖荷载
板
横向梁
纵墙
基础
地基
（3）纵横墙承重体系
特点： 1.纵横墙均为主要承重墙 2.空间刚度较好
若 在 上 述 单 层 房 屋 的 两 端 设 置 山 墙 （ 图 15.2 （a）），则屋盖不仅与纵墙相连，而且也与山墙（横 墙）相连。当水平荷载作用于外纵墙面时，屋盖结构 如同水平方向的梁而弯曲，其水平位移已不是平移， 而是图 15.2(b) 中所示的曲线，水平位移 us 的大小等于 山墙的侧移uw和屋盖梁水平挠度u1的总和。 根据试验研究，房屋的空间刚度主要取决于屋盖 水平刚度和横墙间距的大小。
图15.1 无山墙单层房屋在水平力作用下的变形情况
u pP up
P
H
H
u p P
u pP
图15.2 有山墙单层房屋在水平力作用下的变形情况
u ww
H
b
u1 uss
S
s 1 w
15.5.2.2 房屋的静力计算方案
《砌体规范》规定，在混合结构房屋内力计算中， 根据房屋的空间工作性能，分为三种静力计算方案：
36
【例 15.1 】某办公楼平面如图 15.6 所示，采用预制钢筋混 凝土空心板，外墙厚 370mm ，内纵墙及横墙厚 240mm ， 砂浆为 M5，底层墙高 4.6m （下端支点取基础顶面）；隔 墙 厚 120mm ， 高 3.6m ， 用 M2.5 砂 浆 ； 纵 墙 上 窗 洞 宽 1800mm，门洞宽1000mm，试验算各墙的高厚比。
s
图15.4 洞口宽度
15.5.3.2 带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算 15.5.3.1 带壁柱墙
(1) 整片墙的高厚比验算 按下式进行验算
H0 1 2 hT
I A

hT 3.5i, i
确定带壁柱墙的计算高度 H0时，墙长S取相邻横墙的 距离。 确定截面回转半径 i 时，带壁柱墙截面的翼缘宽度 bf 应按下列规定采用(图15.5（a）) ：
表15.1 房屋的静力计算方案 刚性方案 屋盖（楼盖）类别 刚弹性方案 弹性方案
整体式、装配整体式和装配式无 檩体系钢筋混凝土屋（楼）盖
装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、 轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖 或木楼盖 瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖
注意：1. S为房屋横墙间距，单位为m；
S＜32Hale Waihona Puke 32≤S≤72S＞72
在计算刚弹性方案的墙、柱内力时，通常引入空间性能影 响系数η来反映房屋的空间作用，η定义为:

us ( 有横墙柱顶位移 ) u p ( 无横墙柱顶位移 )
η可查表， η越大房屋刚性越差。
房屋各层空间性能影响系数ηi
在《砌体规范》中，将房屋按楼盖或屋盖的类别划分为三 种类型，并按房屋的横墙间距 S 来确定其静力计算方案，见表 15.1。
15.5.2
15.5.3
房屋的静力计算方案
墙、柱高厚比验算
15.5.1 承重墙的结构布置
混合结构房屋：指主要承重构件由不同材料所 组成的房屋，如楼（屋）盖等水平承重结构用钢筋 混凝土、木材或钢材），而墙、柱与基础等竖向承 重结构采用砌体材料。 房屋的结构布置方案： 横墙承重体系 纵墙承重体系 纵横墙承重体系 内框架承重体系 四种方案可供选择。
表15.2 墙、柱的允许高厚比［β］值 砂浆强度等级 M2.5 M5.0 ≥M7.5 墙 22 24 26 柱 15 16 17
μ1——自承重墙允许高厚比的修正系数，对承重墙，
μ1=1.0； 对厚度≤240mm的自承重墙，μ1值可按下列规定采用： 当h=240mm时，μ1=1.2 当h=90mm时， μ1=1.5；
① 对于多层房屋，当有门、窗洞口时，可取窗间墙宽度；当 左、右壁柱间距不等时，可取bf=(S1+S2)/2，S1、S2分别为左、 右壁柱间的距离。 ② 对于单层房屋，取bf=b+2H/3 (b为壁柱宽度，H为墙高)， 且bf不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离。
s1
s2
(S1+S2)/2
图15.5
(2) 壁柱间墙的高厚比 计算H0时，S取相邻壁柱间的距离。不论带壁柱墙的
2.确定计算高度
承重墙 H=4.6m,S=10.8m ＞ 2H=2×4.6=9.2m ，由附表 查得计算高度H0=1.0H=4.6m。 非承重墙 H=3.6m ，一般是后砌在地面垫层上，上端 用斜放立砖顶住楼面梁砌筑，两侧与纵墙拉结不好，故按 两侧无拉结考虑，则计算高度H0=1.0H=3.6m。 3.纵墙高厚比验算 （1）外纵墙 S=3.6m,bs=1.8m μ2=1-0.4bs/S=0.8
注意：
验算整片墙时，确定计算高度H0，墙长s应取相邻横墙间的距离。 验算壁柱间墙时，不论房屋结构属何种静力计算方案，壁柱间墙计算高度H0 一律按附录5.3中刚性方案一栏取用。 计算截面回转半径 i 时，带壁柱墙截面的翼缘宽度bf (包括承载力计算中确 定截面面积A时)，应按下列规定确定： 对多层房屋：当有门窗洞口时，取窗间墙宽度； 当无门窗洞口时，每侧翼缘各取壁柱高度的1/3 对单层房屋：可取壁柱宽加2/3墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻 壁柱间距离。
S＜20
S＜16
20≤S≤48
16≤S≤36
S＞48
S＞36
2.对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案房屋考虑。
作为刚性和刚弹性方案静力计算的房屋横墙，应具有足够 的刚度，以保证房屋的空间作用，并符合下列要求： ① 横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面 面积的50%； ② 横墙的厚度不宜小于180mm；
高厚比是指墙、柱的计算高度 H0 与墙厚或柱截面边 长h的比值。即H0/h。
墙、柱计算高度H0的确定 承载力计算及高厚比验算所采用的高度叫计算高度， 按下表查得。
受压构件的计算高度H0
高厚比验算主要包括两个问题：一是允许高厚比[β] 的限值；二是墙、柱实际高厚比β的确定。 允许高厚比限值是在综合考虑了以往的实践经验和 现阶段的材料质量及施工水平的基础上确定的。
【解】1.确定静力计算方案及求允许高厚比
最大横墙间距S=3.6×3=10.8m，由表15.1, S＜32m， 确定为刚性方案。
由表 15.2 ，因承重纵横墙砂浆为 M5 ，得［ β ］ =24 ； 非承重墙砂浆为 M2.5,［β］ =22，非承重墙 h=120mm，用 插入法得μ1=1.44，μ1［β］=1.44×22=31.68。