建筑结构基础第9章.砌体结构房屋p

纵横墙承重方案
4、内框架承重方案
外纵墙→外纵墙基础
楼(屋)面板→梁→
柱 →柱基础
→地基
优缺点：
平面布置灵活、抗震性能差。
适用范围：
适用于工业厂房的车间、仓库和商 店等需要较大空间的建筑，
注意：
应充分注意两种不同结构材料所引起的不利影响。 内框架纵墙承重方案
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二、混合结构房屋的静力计算方案
《砌体结构设计规范》考虑楼（屋）盖类型和横墙
双向偏心受压
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1、受压构件的承载力计算公式：
N fA
N—— 轴向力设计值

1 e 1 1 1 12 ( 1) 12 0 h
2

e 1 12 h

——高厚比β和轴向力偏心距e对受压构件承 载力的影响系数；
f —— 砌体抗压强度设计值; A —— 截面面积，对各类砌体均应按毛截面面积计算 。
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μ2— 有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数。
bs
bs 2 1 0.4 S
bs—— 在宽度S范围内的门窗洞口总宽度 S—— 相邻窗间墙之间或壁柱之间的距离。
s bs s
图9.5
bs 、 s 示意图
注： 当算得的μ 2值小于0.7时，应取μ 2=0.7；
当洞口高度等于或小于墙高的1/5时，可取μ 2=1.0。
砌体结构一般只进行承载能力极限状态计算，即承载力 计算，而通常采取构造措施来满足正常使用极限状态的 要求。本节主要介绍无筋砌体受压构件承载力和局部受 压承载力的计算方法。
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第二节 受压构件
一、受压构件承载力计算
x
N y
y
x
轴心受压 受 压 构 件 偏心受压
N x y
y x
N y
x
y
x
单向偏心受压
由砌块和砂浆砌筑而成的砌体。
砌块砌体也应分皮错缝搭接。排列砌块是设计工作中的一个重 要环节，要求砌块类型最少，排列规律整齐，避免竖向通缝。排列 空心砌块时还应对孔，对齐上下皮砌块的肋部，以利于传递荷载。
墙厚：190、200、240、290 mm。
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3. 无筋石砌体
由天然石材和砂浆砌筑而成的砌体。 石砌体分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。
刚度大、抗震性能好筑以及 由小开间组成的办公楼。 横墙承重方案
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3、纵横墙承重方案
梁→纵墙 楼（屋）面板 横墙 →基础→地基
优缺点：
既可保证有灵活布置的房间， 又具有较大的空间刚度和整体性。
适用范围：
适用于教学楼、办公楼、多 层住宅等建筑。
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影响砌体局部抗压强度的计算面积
2、梁端支承处砌体的局部受压
N 0 N l f Al
Ψ —上部荷载的折减系数，当A0/Al≥3时， 取 Ψ =0； N0— 局部受压面积内的上部轴向力设计值； σ0—上部荷载设计值产生的平均压应力； Nl —梁端荷载设计值产生的支座压力； η —梁端底面受压应力图形的完整性系数，一般可取η =0.7 对于过梁和墙梁可取η =l.0。 f —砌体抗压强度设计值(N/mm2) Al—梁端支承处局部受压面积。
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9.1
砌体种类及其力学性能
一、砌体的种类
1、按块材分类
砖砌体、石砌体、砌块砌体
2、按是否配有钢筋分类 无筋砌体、配筋砌体
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（一）无筋砌体
1. 无筋砖砌体
由砖和砂浆砌筑而成的砌体，应用最普遍。 常用砌筑方式：一顺一丁、梅花丁、三顺一丁等。
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排列一层砖则谓“一皮”， 丁砖：水平放置且短边外露或平行于表面的砖 顺砖：水平放置且长边外露或平行于表面的砖
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2、墙、柱的允许高厚比
砌体类型
无筋砌体 配筋砌块砌体
砂浆强度等级
M2.5 M5.0或Mb5.0、Ms5.0
墙
22 24
柱
15 16
≥M7.5或Mb7.5、Ms7.5
—
26
30
17
21
注：1.毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%； 2.带有混凝土或砂浆面层的组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高 20%，但不得大于28； 3.验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取 11。
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3. 约束配筋砌体
约束配筋砌体是指在墙体周边设置钢筋混凝土框或构造梁、柱 所形成的砌体。目前常用的是在砌块或砌体组砌的空洞内配置纵 向钢筋，也可在内外层砌体的中间空腔内设置纵向和横向钢筋并 灌筑细石混凝土或砂浆。
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二、砌体的力学性能
（一）影响砌体抗压强度的主要因素
1、块材和砂浆的强度
块材和砂浆的强度越大，砌体的抗压强度越高。
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（二）配筋砌体
1. 横向配筋砌体
横向配筋砌体又称网状配筋砌体，是在砖砌体的 水平灰缝内配置钢筋网片。在砌体受压时，网状配筋 可约束砌体的横向变形，从而提高砌体的抗压强度。
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2. 组合配筋砌体
由砖砌体和钢筋混凝土或钢筋砂浆构成的砌体。
组合配筋砖砌体通常有两种：一种是用钢筋混凝土或钢筋砂 浆做面层另一种是在墙体的转角和交接处设置钢筋混凝土构造柱。
面积加0.8；构件截面面积以“m2”计；
2．当砌体用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时，对抗压强度设 计值的调整系数γ a为0.9； 3．当验算施工中房屋的构件时，γ a为1.1。 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性，可取砂浆 强度为零。
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9.2
砌体结构的承载力计算
砌体结构构件的设计方法采用极限状态设计法。
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2、高厚比β：
矩形截面 T 形截面
H0 h H0 hT
H0— 受压构件的计算高度;
—不同砌体材料的高厚比修正系数，见下表。
h — 矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长;
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3、注意事项：
（1）对于矩形截面构件，若轴向力偏心方向的截面边长
大于另一方向边长时，除了按单向偏心受压计算外，还应对较 小边长按轴心受压计算承载力。 （2）规定e≤0.6y，其中，y为截面重心到轴向力所在偏 心方向截面边缘的距离。 在初步设计估算中，如果遇到e＞0.6y的情况，应该修 改构件截面。 例9.1、9.2
变截面 柱上段
无吊车 的单 层和多 层房屋
弹性方案 刚性、刚弹 性方案 变截面柱下段 弹性方案 单跨 刚弹性方案
弹性方案
多跨 刚弹性方案 刚性方案
1.25H
1.10H 1.0H
1.0H
1.0H 1.0H 1.0H
1.25H
1.1H 0.4S +0.2H 0.6S
注：1.表中Hu为变截面柱的上段高度，Hl为变截面的下段高度； 2.上端为自由端的构件，H0=2H; 3.S为房屋横墙间距；
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普通砖墙厚：120mm（半砖）、240mm（一砖）、370mm（一砖半）、
490mm（两砖）等。也可侧砌成180mm、300mm等。
墙厚名称 习惯称呼 实际尺寸(mm)
半砖墙 12墙 115
3/4砖墙 18墙 178
一砖墙 24墙 240
一砖半墙 37墙 370
二砖墙 49墙 490
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2. 无筋砌块砌体
2、块材的尺寸与形状
块材的高度越大，块材形状越平整，砌体的抗压强度越高。
3、砂浆的流动性和保水性
砂浆流动性、保水性越好，砌体的抗压强度越高。
4、砌筑质量
灰缝砂浆饱满度高，灰缝厚度均匀、适中，砌体的抗压强度越高。
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（二）砌体的抗压强度
根据《砌体结构设计规范》（ GB50003-2011 ），龄期为 28 的以毛 截面面积计算的各类砌体的抗压强度设计值，当施工质量控制等级为B 级时，应根据块体和砂浆强度等级确定烧结普通砖和烧结多孔砖砌体 的抗压强度设计值见表9.1
第9章 砌体结构房屋
砌体结构：由各种块材通过砂浆铺缝砌筑而成的结构。
优点：易于就地取材，具有良好的保温、耐火、隔声等
性能，能节约水泥、钢材、木材等主要材料，施工设备简单， 可连续施工等。
缺点：承载力低、砌筑工作量大、劳动强度高、整体性、
抗震性差等缺点，因此限制了它在高层建筑和在地震区建筑中的 应用。
表9.1 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强设计值/ MPa
砂 M15 MU30 MU25 MU20 3.94 3.60 3.22 浆 强 度 等 M5 2.59 2.37 2.12 级 M2.5 2.26 2.06 1.84 砂浆强度 0 1.15 1.05 0.94
砖强度等级
M10 3.27 2.98 2.67
M7.5 2.93 2.68 2.39
MU15
MU10
2.79
—
2.31
1.89
2.07
1.69
1.83
1.50
1.60
1.30
0.82
0.67
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砌体抗压强度设计值调整系数γa：
1．对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3m2时,γ a为其截面面积加 0.7；对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于0.2m2时,γ a为其截面
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二、局部受压承载力计算
局部均匀受压 局部受压 局部不均匀受压
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1、局部均匀受压
Nl fAl
N l —局部受压面积上的轴向力设计值；
—砌体局部抗压强度提高系数；
f —砌体局部抗压强度设计值，可不考虑强度调整系
数的影响；
Al —局部受压面积。
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砌体局部抗压强度提高系数γ
A0 1 0.35 1 Al
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3、矩形截面墙、柱高厚比验算
H0 1 2 h
式中 Ho— 墙、柱的计算高度；
h—墙厚或矩形柱与H0相对应的边长；
[β ]— 墙、柱的允许高厚比。
μ1— 自承重墙允许高厚比的修正系数。 当h=240mm时，μ1 =1.2； 当h= 90 mm时，μ1 =1.5； 当240mm>h>90mm时，μ1可按插入法取值。
选择合理的计算单元进行高厚比及承载力验算；
（3）墙体构造设计。
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一、混合结构房屋的结构布置方案
1、纵墙承重方案
板→梁（或屋架）→纵墙→基础→地基
优缺点：
空间大；纵墙门窗开洞受限、 整体性差。
适用范围：
单层厂房、仓库、食堂。
纵墙承重方案
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2、横墙承重方案
楼（屋）面板→横墙→基础→地基
优缺点：
纵墙门窗开洞受限较少、横向
例9.3
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9.3
混合结构房屋墙与柱设计
混合结构房屋通常指墙、柱等竖向承重构件采用砌体结构，而 楼（屋）盖等水平承重构件采用钢筋混凝土结构所组成的房屋。 混合结构墙、柱设计一般按下述步骤进行：
（1）根据房屋使用要求和当地条件（材料、地质、抗震要求等）， 确定墙体材料，选择合理的承重体系； （2）根据设计经验，初步选择墙、柱截面尺寸和材料强度等级，并
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N 0 0 Al
上部荷载折减系数：
A0 1.5 0.5 Al
Al—梁端支承处局部受压面积
注：当A0/Al≥3时， 取 Ψ =0；
Al a0 b
a0≤a
a0—梁端有效支承长度(mm)
hc a 0 10 f
A0—影响砌体局部抗压强度的计算面积； a —梁端实际支承长度(mm) h c—梁的截面高度(mm)； f —砌体抗压强度设计值(N/mm2) b —梁的截面宽度(mm)；
间距，把混合结构房屋的静力计算方案分为刚性方案、
弹性方案和刚弹性方案三种。
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三、墙、柱的高厚比验算
墙柱的计算高度与厚度之比称为高厚比。在进行墙体设 计时必须限制其高厚比，保证墙体的稳定性和刚度。
H0 1 2 [ ] h
高厚比验算目的： （1）保证构件不至于过于细长而在荷载作用下丧失 稳定，在满足强度要求的同时具有足够的稳定性； （2）通过高厚比的控制，使构件有足够的刚度，避 免出现过大的的侧向变形。
式中:
局部抗压强度提高系数γ
Ao—影响砌体局部抗压强度的计算面积。 Al—局部受压面积；
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(a)
(b)
Ao=( a+c+h )h ， γ≤ 2.5 ；
(c)
Ao=( a+h )h +( b+hl–h ) hl ， γ≤ 1.5；
(d)
Ao=( b + 2h )h，γ≤ 2.0 ；
Ao=( a + h )h， γ≤ 1.25 ；
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表中的构件高度H按下列规定采用：
1. 在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点的距离。下端 支点的位置，可取在基础顶面。当基础埋置较深且有刚性地坪时， 可取室外地面以下500mm处； 2. 在房屋其他层，为楼板或其他水平支点间的距离； 3. 对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的1/2；对 于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。
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1、墙、柱计算高度的确定
柱 房屋类别 排架 方向 2.5Hu 2.0Hu 1.0Hl 1.5H 1.2H 垂直排架 方向 1.25Hu 1.25Hu 0.8Hl 1.0H 1.0H 带壁柱墙或周边拉结墙
S>2H
2H≥3S>H
2.5Hu 2.0Hu 1.0Hl 1.5H 1.2H
S≤H
有吊的 单层房 屋