第五章混合结构房屋墙柱设计

式中： ——山墙顶面水平位移 ，取决于山墙的刚度，山墙刚 大， 小： v ——屋盖平面内产生的弯曲变形，取决于屋盖刚度及横 v 愈小。 (山)墙间距。屋盖刚度愈大， 横(山)墙间距愈小，
ymax ——考虑空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平位 移的最大值； y ——在外荷载作用下，平面排架的水平位移；源自房屋的水平风荷载传递路线：
风荷载→纵墙→
纵墙基础 →地基。 山墙山墙基础 屋盖结构
屋面承受荷载R后分成两部 分：一部分R1通过屋面水平梁 传给山墙；另一部分R2通过平 面排架直接传给外墙的基础。
能为屋面水平梁提供水平弹性支承点，并通过自身平面内的水平 侧刚度将屋面承受的部分水平荷载传给基础的横向承重墙体称为刚性 横墙。 当刚性横墙间距很大时，屋面梁水平刚度比较小，产生的v较大，刚性横 墙在平面内弯曲时的刚度很大，Δ值非常小。屋盖总水平位移 和无山墙时的位移 y 值很接近。外墙计算单元传递的力R2远大于屋 面结构传给刚性横墙的R1，这是R2约等于R。-----弹性方案房屋。 当刚性横墙间距减小时，水平荷载的传递路线不变。 v将比较小， 小于 y 。屋面结构传给刚性横墙的力R1比较大；传给外墙计算单元的 力R2=ηR, η<1。η称为空间影响系数。 -----刚弹性方案房屋。
注： 1 ）表中s为房屋横墙间距，其长度单位为m； 2） 当屋盖、楼盖类别不同或横墙间距不同时，可按第4.2.7条的规定确定房屋的静 计算方案； 3 ）对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。
刚性和刚弹性方案中横墙应满足的要求:
刚性和刚弹性方案房屋的横墙应符合下列要求： 1） 横墙中开有洞口（如门、窗、走道）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； 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H/2(H为横墙总高度)。 注： （1）当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚 度进行验算。如其最大水平位移值ymax≤H/4000时， 可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙； （2）符合注（1）刚度要求的一般横墙或其他结构构件 (如框架等)，也可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。

( v ) y
当刚性横墙间距更小时，屋面梁水平刚度很大，v≈0, Δ+v ≈0,屋面受 平荷载后水平位移为零。屋面结构看成外纵墙的不动铰支座。 -----刚 性方案房屋。 由于屋盖、楼盖等纵向连续构件将各计算单元或山墙联系在一起，各计 单元或山墙相互制约不能单独变形。这种计算单元与计算单元，计算 单元与山墙之间的相互制约作用，称为房屋的整体空间作用。按实际 结构分析任何房屋结构都存在整体空间作用。
房屋的水平风荷载传 递路线： 风荷载→纵墙→ 纵墙基础→地基。 计算单元→单跨 平面排架 可将实际的空间房屋结构简 化为平面排架结构进行计算。
第二种情况： 两端有山墙的单层房屋 如下图所示两端有山墙的单层房屋，因山墙的约束，其传 途径发生了变化。整个房屋墙顶的水平位移不再相同。距山墙距 离愈远的墙顶水平位移愈大，距山墙距离愈近的墙顶水平位移愈 小。
5.2.2 混合结构房屋的静力计算方案 根据上述分析可知，不同的构造方案计算方法不同。《砌体结构设计 规范》考虑屋盖刚度和横墙间距两个主要因素的影响，按房屋空间刚度 (作用)大小，将混合结构房屋静力计算方案分为三种(见表5-1)： 1. 刚性构造方案 房屋的空间刚度大。在荷载作用下，墙、柱顶端的相对位移很小， 视墙、柱顶端水平位移等于零。这类房屋称为刚性方案房屋，其静力计 简图将承重墙视为一根竖向构件，屋盖或楼盖作为墙体的不动铰支座。 η<0.33～0.37时(近似认为η=0）可按刚性构造方案计算。
ymax
ymax v
y
y
y
y

k k 2 3 s
1 k 类， 类， k
y 1
max
y /
chks
弹性系数。
m m
k k k
2

0 0 0 . 03 . 05 . 065
1 类，
横墙间距

墙顶水平最大侧移可表示为 ：
y max
v y
横墙承重方案的荷载主要传递路线为： 楼（屋）面板→横墙→基础→地基。 纵墙门窗开洞受限较少、房屋横向刚度 大、对抵抗风荷载、地震作用、调整不均匀 沉降较纵墙承重体系好。 适用于多层宿舍等居住建筑以及由小 开间组成的办公楼。
2. 纵墙承重体系 对于要求有较大空间的房屋(如厂房、仓库)或隔墙位 置可能变化的房屋，通常无内横墙或横墙间距很大，因而 由纵墙直接承受楼面、屋面荷载的结构布置方案即为纵墙 承重方案：其屋盖为预制屋面大梁或屋架和屋面板。 这类房屋的屋面荷载(竖向)传递路线为： 板→梁(或屋架)→纵墙→基础→地基。 纵墙门窗开洞受限、整体性差。 适用于单层厂房、仓库、食堂。
5.2 混合结构房屋按空间刚度的分类
5.2.1 混合结构房屋的空间工作 砌体结构房屋由屋盖、楼盖、墙、柱、基础等主 要承重构件组成空间整体，共同承担作用在房屋上的各 种竖向荷载(结构的自重、楼面和屋面的活荷载)、水平 风荷载和地震作用。 第一种情况： 图为一单层房屋，外纵墙承重，屋盖钢筋混凝土楼 盖，两端没有设置山墙。在水平风荷载作用下的受力情 况进行分析。见下图。
单层刚弹性构造方案房屋墙柱计算
（见Word单层多层墙体）
多层 刚性构造方案房屋承重纵墙计算 (1)计算单元的选取
4. 内框架承重体系 对于工业厂房的车间、仓库和商店等需要较大空间的建筑， 可采用外墙与内柱同时承重的内框架承重方案，该结构布置为楼 板铺设在梁上，梁两端支承在外纵墙上，中间支承在柱上 。 此类房屋的竖向荷载的传递路线为： 楼(屋)面板→梁→
外纵墙 外纵墙基础 柱 柱基础
第5章 混合结构房屋墙、柱设计
5.1 混合结构房屋的结构布置 5.2 混合结构房屋按空间刚度的分类 5.2.1 混合结构房屋的空间工作 5.2.2 混合结构房屋的静力计算方案 5.3 混合结构房屋墙、柱设计计算 5.3.1 刚性构造方案房屋承重纵墙计算 5.3.2 刚性构造方案房屋承重横墙计算 5.3.3 弹性构造方案房屋墙柱计算 5.3.4 单层刚弹性构造方案房屋墙柱计算 5.3.5 多层刚弹性构造方案房屋计算（自学） 5.4 混合结构房屋的构造措施 5.4.1 墙柱的高厚比验算 5.4.2 防止墙体开裂的主要措施 5.4.3 一般构造要求
5.3 砌体房屋墙、柱设计计算 5.3.1 刚性构造方案房屋承重纵墙计
单层房屋承重纵墙的计算 (1)竖向荷载作用
(2)风荷载作用
单层弹性、刚弹性房 计算见word
单层弹性构造方案房屋墙柱计算
单层弹性构造方案的混合结构房屋可按铰接 架进行内力分析，此时，砌体墙柱为铰接排架 柱，如果中柱为钢筋混凝土柱，则应将砌体边柱 按弹性模量比折算为混凝土柱，然后进行排架分 析，其分析方法与钢筋混凝土单层厂房一样。 （见Word单层多层墙体）
→地基。
平面布置灵活；横墙较少，抗震性能差。应充分注意两种不同结 构材料所引起的不利影响。 即①砼柱和砖墙压缩性不 同，柱基与墙基础的沉降量 不易一致，结构易产生不一 致的竖向变形。②框架和墙 在水平荷载作用下变形性能 相差较大，在地震时由于变 形不协调而破坏。
5. 底部框架承重体系 对于底层为商场、展览厅、食 堂等需设置大空间，而上部各层为 住宅、宿舍、办公室的建筑，可采 用底部框架承重方案。该结构底部 以柱代替内外墙，下部采用框架结 构，上部采用砖混结构。在相关位 置设置转换层。墙和柱都为主要承 重构件，上刚下柔，刚度在底层和 第二层间发生突变。 此类房屋的竖向荷载的传递路线为： 上部几层梁板荷载→内外墙体→结 构转换层→钢筋混凝土梁→柱→基 础→地基。 底层平面布置灵活、但刚度突变对 抗震性不利，需考虑上、下层抗侧 移刚度比。
比较： 无山墙时，中间计算单元排架的最大水平位移主要 取决于纵墙刚度的大小。 有山墙时，中间计算单元排架的最大水平位移主要 取决于：
即取决于房屋空间刚度的大小。
房屋空间作用的大小可以用空间性能影响系数 η 表示。一般通 过实测确定。
y max y
1
η 值愈大，表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近， 即房屋空间作用愈小。反之η愈小，房屋的水平侧移愈小，房屋的 空间作用愈大。因此，η 又称为考虑空间工作后的侧移折减系数。 横墙间距s是影响房屋刚度或侧移大小的重要因素。不同横墙间距 房屋各层的空间性能影响系数可按表5-3查用(屋盖类别见表5-1p75)。
3. 纵、横墙承重体系 当建筑物的功能要求房间的大小变化较多时，为了结构 布置的合理性，通常采用纵横墙布置方案，纵横墙承重方 案，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，所以适用于教学楼、办公楼、多层住宅等建筑。 此类房屋的荷载传递路线为： 楼(屋)面板→ 梁 纵墙 横墙 →基础→地基。
单层混合结构房屋的计算简图
5.2.2 混合结构房屋的静力计算方案
2. 弹性构造方案 房屋的空间刚度较差，在荷载作用下，墙顶的最大水平位移接近于 面结构体系，其墙柱内力计算应按不考虑空间作用的平面排架计算。 η>0.77～0.82时(近似认为η=1）可按弹性构造方案计算。 3. 刚弹性构造方案 (0.33<η<0.77 ) 房屋的空间刚度介于上述两种方案之间，在荷载作用下，纵墙顶端 平位移比弹性构造方案要小，但又不可忽略不计，这类房屋称为刚弹 构造方案。静力计算时，可根据房屋空间刚度的大小，将其水平荷载 用下的反力进行折减，然后按平面排架进行计算，即计算简图相当于 屋(楼)盖处加一弹性支座。
第5章 混合结构房屋墙、柱设计
5.1 混合结构房屋的结构布置 砌体结构房屋的组成： 房屋中用块体和砂浆砌筑而成的墙、柱等竖向承重构件，屋盖、楼盖 等水平承重构件用钢筋混凝土、轻钢或其他材料建造的房屋称为砌体 结构，也可称为混合结构。