砌体结构构件设计及构造要求

• 墙体 (斜拉破坏通过构造措施避免,
hw ）/ l0 0.4
V2 12 (0.2 hb / l0 ht / l0 )hhw f
V2 ： Q2
作用下支座边缘的剪力设计值；
（5-33）
1 ：翼墙或构造柱影响系数
单层1.0 多层 无洞口1.0
b f / h 3 时1.3 b f / h 7 或有构造柱时1.3
有洞口
边支座0.7 中支座0.8
自承重
无洞口0.45
有洞口0.5
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4.托梁上部砌体局部承压
Q2 fh
（5-35）
0.25 0.08bf / h 局压系数
5.托梁在施工阶段的验算
施工阶段砌体中砂浆尚未硬化，不考虑共同工作，托梁按受弯构件进行正截 面、斜截面计算。
荷载包括：①托梁自重及本层楼盖的自重； ②本层楼盖的施工荷载； ③墙体自重（可取高度为1/3跨度的墙体重量）
混凝土砌块砌 体
砖和小型砌块 砌体
hw<ln/2
按墙体的均布自重 采用
hw≥ln/2
按高度为ln/2的墙 体的均布自重采用
hw<ln hw≥ln
按梁板传来的荷载 采用
梁板荷载不予考虑
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正截面承载力：
M ftmW
斜截面承载力：
z I /S
V fvbz
为内力臂，对矩形截面
②③
①
当墙中主拉应变达到砌体极限拉应变时将出
现裂缝②；
斜裂缝将穿过墙体和托梁的交界面，在托梁端部 形成较陡的上宽下窄的斜裂缝，临近破坏时在托 梁中段交界面上将出现水平裂缝③。
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•破坏形态
¢弯曲破坏（ hw不/大l0，配筋较弱，砌体较强）
托梁内上部和下部钢筋屈服，受压区较小， 砌体没有被压碎。
虑45扩散角，
M r 0.8Gr (l2 x0 )
M ov
—倾覆力矩，注意倾覆点不在墙边。
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挑梁
1．挑梁的受力特点
挑梁在悬挑端集中力、墙体自重以及上部荷载作用下，共经历三个工 作阶段
弹性工作阶段：挑梁在未受外荷载之前，墙体自重及其上部荷载在 挑梁埋入墙体部分的上、下界面产生初始压应力，当挑梁端部施加外荷载 后，挑梁与墙体的上、下界面的竖向压应力如图10.4.8a◆。随着的增加， 将首先达到墙体通缝截面的抗拉强度而出现水平裂缝，如图10.4.8b ◆ ， 出现水平裂缝时的荷载约为倾覆时的外荷载的20～30％，此为第一阶段。
¢剪切破坏（墙体剪切破坏）
*体斜沿压主破压坏应（力方向h压w>0/碎.l40、，剥砌落体。强度较高）砌
hhww hw
*斜拉破坏（
l0 h较w 小/ l，0 <0.4，砂浆强度较低）墙体沿灰缝的阶梯形裂缝而破坏。
¢局部受压破坏（
h>w0/.7l50 ，砌体强度较低）
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三、墙梁的设计要点（以简支墙梁为例）
使用阶段：正截面抗弯；斜截面抗剪；托梁支座上部砌体局部承压
施工阶段：托梁抗弯、抗剪承载力验算（不考虑砌体作用）。
1.计算简图
ⅡⅠ
Q2
墙梁计算跨度：1.1ln 或 lc中的较小值；
a bh
hw
A
hh Q1 F1
A H0
墙梁计算高度： H0 hw hb / 2 ，hw 取托梁
顶面的一层墙高，当
时h取w l0 ； hw l0
（2）雨篷板受力钢筋按计算求得，但不得小于 φ6@200(As=141mm2/m)；且深入墙内的锚固长度取（为受拉钢筋锚固 长度），分布钢筋不少于φ6@200。
（3）雨篷梁宽度b一般与墙厚相同，高度h=(1/8~1/10) l0
(l0为计算高度)，且为砖厚的倍数，梁的搁置长度a≥370mm。
30
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(-) (-)
(-) (-)
(-)
(-)
(-)
(-)
(-)
(+)
(-)
(-)
(+)
(+)
(-)
σy
(+)
(+)
τxy
(+)
水平截面应力
：墙体大部分受压，托梁的全部或大部分受拉，中和轴一开始就在墙中，在 x 交界处应力有突变。
y ：靠近顶面较均匀，靠近托梁向支座附近集中。
xy ：托梁和墙体共同承担，在交界面和支座附近变化较大。
22
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带裂缝工作阶段：随着外荷载的继续增加，最开始出现的水平裂缝 ①将不断向内发展，同时挑梁埋入端下界面出现水平裂缝②并向前发展 。随着上下界面的水平裂缝的不断发展，挑梁埋入端上界面受压区和墙 边下界面受压区也不断减小，从而在挑梁埋入端上角砌体处产生裂缝。 随着外荷载的增加，此裂缝将沿砌体灰缝向后上方发展为阶梯型裂缝③ ，此时的荷载约为倾覆时外荷载的80％。斜裂缝的出现预示着挑梁进入 倾覆破坏阶段，在此过程中，也可能出现局部受压裂缝④。
2.荷载 梁板传来的荷载：
hw ln
hw ln
全部考虑 不考虑
砖（砌块）砌体自重：
hw ln / 3(2) ，按实际高度计算（即墙体面积
） ln hw
hw ln / 3(2) ，只考虑高度为
3.计算公式
ln / 3(2) 的墙体重量
•砖砌平拱过梁
不考虑支座水平推力对抗弯承载力的提高，而仅将砌体抗拉强度取为沿齿缝的强度； 略去支座边沿水平灰缝破坏的验算。
斜截面承载力用式(5-24)
•钢筋混凝土过梁(认为墙体仅作为荷载，不参与共同工作） 计算内容包括正截面、斜截面和局部承压。
•砖砌弧拱过梁 需按两铰拱进行内力分析。
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墙梁的计算与构造
一、概述 •定义。墙梁是钢筋砼托梁和砌体的组合结构，托梁上的砌体既是荷载的一部分，又 构成结构的一部分，与托梁共同工作。
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雨篷
1．雨篷的种类及受力特点 （1）雨篷的分类 按施工方法，雨篷分为现浇雨篷和预制雨篷； 按支承条件分为板式雨篷和梁式雨篷； 按材料分为钢筋混凝土雨篷和钢结构雨篷。 （2）雨篷的受力特点
现浇钢筋混凝土板式雨篷由雨篷板和雨篷梁组成。 雨篷板是一个受弯构件，雨篷梁是一个弯剪扭构件。
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（3）现浇钢筋混凝土板式雨篷的三种破坏形态：
沿雨篷板根部断裂 雨篷梁受弯剪扭破坏
雨篷倾覆
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2.雨篷的构造特点
（1）雨篷板端部厚he ≥ 60mm，根部厚度h=(1/10~1/12) l （l为挑 出长度）且80mm，当其悬臂长度小于500mm时，根部最小厚度为 60mm。
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2.挑梁下墙体的局部承压验算
Nl gfAl
(5-39)
Nl
—挑梁下支承压力，取 载设计值；
N，l 为2挑R梁的R倾覆荷 F
—应力图形丰满系数，可取0.7；
①
③
④② x0
g —局部承压强度提高系数，取1.25（一字墙）或1.5
23
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24
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破坏阶段：挑梁可能发生的破坏形态有以下三种（图10.4.9◆）： 1）挑梁倾覆破坏：挑梁倾覆力矩大于抗倾覆力矩，挑梁尾端墙体斜裂缝 不断开展，挑梁绕倾覆点发生倾覆破坏； 2）梁下砌体局部受压破坏：当挑梁埋入墙体较深、梁上墙体高度较大时 ，挑梁下靠近墙边小部分砌体由于压应力过大发生局部受压破坏； 3）挑梁弯曲破坏或剪切破坏。
•种类 自承重墙梁
承重墙梁
简支墙梁
框支墙梁
连续墙梁
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二、墙梁的受力特点与破坏形态
墙梁与一般钢筋砼梁的差别：①深梁，②组合梁
对于弹性材料的浅梁，材料力学分析时采用了平截面假定。对于左图所示边界条件的 梁，弹性力学进一步论证了平截面假定是完全成立的；对于通常的边界条件，正应力 不再是线性分布，
体局部 筋砼
受压 受弯
构件
计算
计算
按钢筋砼偏拉构 件计算
按钢筋砼受 按钢筋砼偏 弯构件计算 拉构件计算
公式5－33 公式5－35
简支墙梁设计步骤
满足要求
N
Y 第20结页束/共55页
墙体的构造要求 1 一般要求：层数、总高度、跨度、墙高、托梁、洞口 2 材料：混凝土强度；纵向钢筋；墙梁块体强度；砂浆强度 3 墙体：刚性方案；墙体厚度；过梁；翼墙；施工进度 4 托梁：主要是有关钢筋的构造要求
25
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26
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2．挑梁的构造要求 挑梁设计除应满足现行国家规范《混凝土规范》的有关规定外，尚应 满足下列要求： （1）纵向受力钢筋至少应有1／2的钢筋面积伸入梁尾端，且不少于 2φ12。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1／3； （2）挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2；当挑梁上无砌 体时，l1与l之比宜大于2。
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式中：
M (1.7hb / l0 0.03) (简支) aM 0.8 M (1.7hb / l0 0.03) (自承重)
M (2.7hb / l0 0.08) （连续和框支）
Mb M1 aM M2 Nb N M2 / H0
称为托梁的跨中弯矩系数
M 称为洞口对托梁弯矩的影响系数
x
M I
y
q
y h
(4
y2 h2
3) 5
当高度等于跨度时，修正项占主要项的26%。
q
ql
ql
2l
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•应力分布
a)
(-) (-)
(-)
(-)
(-) (-)
(-)
(-)
(-) (-)
(+) (+)
(-) (-)
(+)
(+)
(+) (+)
(-)
(-)
(+)
(+)
σx
τxy
垂直截面应力
b)
hb
Ⅱ
Ⅰ
ln
lc
翼墙计算宽度： 取窗b f间墙宽度或横墙间距的2/3，且每 边不大于3.5h和 ；
l0 / 6
荷载：作用在托梁顶面 、 （托F梁1 自重Q1，本层楼盖传来的 h 恒、活载）；作用在墙梁顶面 （墙体自重，墙梁顶面及
hf bf
AA
以上各层楼盖传来的恒、活载）
Q2
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2.正截面承载力计算
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过梁上的荷载
•过梁受力特征 钢筋混凝土过梁受力如同简支梁
(a)平拱砖过梁
(b) 钢筋砖过 第3页/共55页 梁
荷载类 型
简图
墙体荷 载
梁板荷 载
表中为过梁净跨
过梁上的荷载取值表
砌体种类 砖砌体
荷载取值
hw<ln/3
按墙体的均布自重 采用
hw≥ln/3
按高度为ln/3的墙 体的均布自重采用
2 ：洞口影响系数
单层有洞口0.9
多层有洞口0.6
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•托梁（按受弯构件计算斜截面承载力）
托梁的剪力设计值按下式确定：
Vb V1 VV2
（5-34）
V1 ： Q1、F1
作用下按简支梁、连续梁或框架梁分析得到的托梁支座截面的剪力 设计值；
无洞口
边支座0.6 中支座0.7
V ：托梁的剪力系数
M 2 ： Q在2 Ⅰ-Ⅰ截面产生的弯距；
M1 ：Q1、 F在1 Ⅰ-Ⅰ截面产生的弯距。
M由2 aM 2 NbtgH 0 ，可得到托梁拉力：
Nbt
(1a )M 2 gH 0
H
M2
gH
0
0
M
1
aM 2 Nbt
M1
规范采用下列公式计算托梁内力：
Mb M1 aM M2 Nb N M2 / H0
托梁正截面按偏心受拉构件进行计算。
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5.4.3 悬挑构件
一、受力特点
1.应力分布 2.裂缝发展 3.破坏形态
0
F
0
•饶o点倾覆破坏（刚体失稳）
•挑梁下砌体局部受压破坏
•挑梁正截面或斜截面破坏
F
①
③
二、计算要点
1.抗倾覆验算
M r M 0V
(5-37)
④② x0
M r —抗倾覆力矩设计值，不考虑活荷载，墙体面积可考
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主应力迹线：
①墙梁两边主压应力迹线直接指向支 座，而中间部分呈拱形指向支座；
②托梁中段主拉应力迹线 几乎水平，托梁处于偏心 受拉状态。
拉
压
主开展
托梁偏心受拉，托梁中段将首先出现垂直裂缝 ①，并向上扩展，托梁刚度的减小将引起主压 应力进一步向支座附近集中；
z 2h / 3
过梁截面的计算高度：
hw ln取 h ln / 3
ln hw
/ 3 hw ln ln / 3取 h
hw
有梁板荷载h 无梁板荷载h
hw ln /
3
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•钢筋砖过梁
正截面承载力：
M 0.85h0 f y As
其中
h0 h a ，
h —过梁计算高度；
a —钢筋重心至下边缘距离。
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确定墙梁截面尺寸、材料强度等级
计算l0, hw, H0, bf, a
非承重墙
验算阶段
施工阶段
使用阶段 墙梁类型 承重墙
托梁上荷载
墙梁荷载Q2、F2
墙梁正截面 受弯
计算Mb、Nbt
托梁斜截面受剪
端部
洞边
公式5－34 参考文献
墙梁荷载Q1、F1、
Q2
墙体斜截 面受剪
计算V2
支座砌 按钢
无洞口1.0
简支 M 4.5 10a / l0 连续和框支 M 3.8 8a / l0
N 托梁的跨中轴力系数
简支 N 0.44 2.1hw / l0 连续和框支 N 0.8 2.6hw / l0
对于连续和框支墙梁，尚需对托梁的支座截面按受弯构件进行正截面计算。
第16页/共55页
3.斜截面承载力计算