第六章混合结构1

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第六章 混合结构房屋设计
6.1 砌体结构布置 混合结构房屋: 砌体结构房屋中,水平构件 (梁,楼板等)采用钢筋混凝土结 构,钢结构,或木结构,而墙体, 柱等竖向构件采用砌体结构,这类 房屋称为混合结构房屋。
6.1.1 砌体结构的种类
1. 按块体的类型
砖 砌 体 无 筋 砌 体 砌 块 砌 体 石 砌 体 砌体结构 横 向 配 筋 砌 体 竖向配筋砌体 配 筋 砌 体 柱合 墙 砖 砌 体 和 混 凝 土 构 造 组 配 筋 砌 块 砌 体 剪 力 墙
N l fAl
3)挑梁自身的承载力验算 正截面和斜截面的承载力计算
Vmax V (墙边) 0 M max M OV (接近x0处)
挑梁构造要求
1. 纵向受力钢筋至少应有1/2AS伸入 挑梁尾端,且不小于两根直径12,其他钢 筋伸入支座的长度不小于2/3 。 l1 2. 挑梁埋入砌体之长度 l1 与挑出 长度 l 之比 无砌体时时


芯柱:在砌块砌体结构中(纵横墙交 接处),在砌块孔洞中设钢筋,浇混凝土 形成柱子。(混凝土小型空心砌块) 芯柱尺寸≮120×120MM,混凝土强度等
级≮C20,每柱钢筋≮1根12;7度5层,8度4层, 9度,≮1根14

6.2 砌体结构的静力分析
6.2.1 房屋的静力计算方案 1. 平面计算模形 计算单元
有山墙房屋 房屋空间作用
屋盖 山墙 山墙基础 风荷载 纵墙 地基 纵墙基础
房屋两端屋盖处水平位移=山墙顶部侧移 umax 房屋中部屋盖处水平位移 us 是山墙顶部侧移 umax 与屋盖水平绕度 fmax 之和。 空间性能影响系数
us 1 1 1 up ch(ks)

砌体结构房屋的层高和层数的限制(表4-1) 房屋的最大高宽比(表4-2) 房屋抗震墙的最大间距(表4-3) 房屋的局部尺寸限值(表4-4) 圈梁的设置要求(增大房屋的整体性和刚度;防止地 基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影 响;圈梁可兼作过梁,钢筋应按过梁的计算。) 构造柱和芯柱的设置要求 钢筋混凝土构造柱:墙体刚度增大不多,抗剪能力提 高10~20%,变形能力大大提高,延性提高3~4倍。 b×h≮240×180,纵筋≮4 12,箍筋≮ 6﹫250, 先砌墙后浇柱。
(四) 水平荷载作用下墙体的受力分析当房屋的外墙 符合下列要求时,静力计算可不考虑风荷载的影响 1. 洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3; 2. 层高和总高不超过下表的规定; 1 3. 屋面自重不小于0.8kN/m2。 M qH i2 12
基本风压值 ( kN/m2) 0.4
0.5 0.6 0.7
层 高 4.0
4.0 4.0 3.5
总 高 28
24 18 18
6.2.4 承重横墙的计算
1. 计算简图和
内力分析
横墙计算单元
2. 横墙的受力情况
3. 活载的布置特点
4. 承载力验算要求
5. 直接承受风载的山墙
思考题: 确定刚性方案房屋的计算简图 时,为何单层房屋柱底端简化为固 接,而多层房屋底层柱底端简化为 铰接?
结构某一部分受力状态和整个房屋受力状态相同, 便可用这一部分代替整个房屋作为计算对象,这一部分 称为计算单元。 无山墙 房屋 荷载传递路径 竖向荷载下:屋面板+屋面大梁—纵墙—基础--地基 水平荷载下:风载-纵墙—纵墙基础—地基 钢筋混凝土屋盖刚度佷大,屋面梁课在墙体上,无法传 递弯矩,因而可用平面排架作为该单元的计算简图。
4
h
3 b
当l1 2.2hb时 ,x0 0.3hb, 且不大于 0.13l1; 当l1 2.2hb时 ,x0 0.13l1
l3≤l1

抗倾覆荷载的取值范围

挑梁尾端上部 45º 扩散角的阴 影范围内本层 的砌体与楼层 恒荷载标准值 之和。

抗倾覆荷载的取值范围
2)挑梁下墙体的局部承压验算
l1
l
1.2
,当挑梁上
l1
l
2

6.5 防止或减轻墙体开裂的主要措施
1. 砌体伸缩缝的最大间距和哪些因素有关? 2. 哪些措施可以减轻和防止顶层墙体的裂缝? 减小温度的影响

减轻屋面构造层的约束

加强顶层墙体薄弱处的抗拉能力(加筋、提 高砂浆强度等级) 加强女儿墙和顶层墙体的整体性(圈梁和构 造柱)
一类屋盖: K=0.03 二类屋盖:K=0.05 三类屋盖: K=0.065
2. 单层房屋三种静力计算方案的计算简图
刚性方案
弹性方案
刚弹性方案
0 1 0 1
影响房屋静力计算方案的主要因素: 屋(楼)盖类别; 横墙间距
屋盖或楼盖的类别 刚性 方案
刚弹 性 方案
32≤s ≤72
弹性 方案
1)计算简图

计算跨度l0
1.1l n l 0 min l c

墙体计算高度 h w ≤l0 墙梁跨中截面 的计算高度 H0=hw+0.5hb 翼墙计算宽度


2)计算荷载
a 使用阶段墙梁上的荷载
承重墙梁
托梁顶面的荷载设计值Q1、F1 托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载 ii. 墙梁顶面的荷载设计值Q2 托梁以上各层墙体自重,以及墙梁顶面以上各层 楼(屋)盖的恒荷载和活荷载
整体式、装配整体式和 装配式无檩体系钢筋混 1 凝土屋盖或钢筋混凝土 楼盖
装配式有檩体系钢筋混 凝土屋盖、轻钢屋盖和 2 有密铺望板的木屋盖或 木楼盖 瓦材屋面的木屋盖和轻 3 钢屋盖
S<32
S>72
S<20
20≤s ≤48 16≤s ≤36
S>48
S<16
S>36
3. 刚性和刚弹性方案房屋对横墙的要求
6.2.3 多层刚性方案房屋的纵墙计算
(一)计算单元

有门窗洞口时

无门窗洞口时
l1 l 2 B 2
(二)计算简图
(三)竖向荷载作用下墙体的受力分析
一般层

墙体厚度改变处
Ⅰ-Ⅰ截面之内力
N1 N P Nu M1 N P e p Nu eu
Ⅱ-Ⅱ截面之内力
N 2 N P NU N d M2 0
6.3 砌体房屋墙、柱高厚比验算
H0 高厚比: h
墙、柱的计算高度H0 与墙厚或柱截面边长h的比值。 验算高厚比的目的:保证墙体稳定和 房屋空间刚度的重要构造措施。避免墙, 柱在施工和使用阶段因偶然撞击或振动等 因素出现歪斜,臌肚以至倒塌等失稳现象。
1. 影响墙柱稳定性的因素 砌体类型 砂浆的强度等级 横墙间距及纵横墙之间的拉结 支承条件 自承重墙或承重墙 砌体截面形式(墙上门窗洞口的开设 情况)
H0 1 2[ ] hT
bc c 1 l
1. 2.
3. 4. 5.
思考题 何谓高厚比? 验算高厚比的目的是什么?
墙、柱的容许高厚比和哪些因素有关? 墙体的高厚比验算包括哪些内容? 如高厚比不满足要求,可采取哪些构造措 施?
作业

某单层单跨无吊车房屋,屋盖为轻钢屋盖。全长 40m,柱距4m,每开间有1.5m宽的窗,窗间墙 截面尺寸如图。用MU10砖及M5砂浆砌筑,屋架 下弦标高为5.8m(室内地坪至基础顶面距离为
a.
hb ht V2 12 0.2 fhhw l l 0 0
e. 托梁支座上部砌体局部受压承载力 应按下列公式计算
Q2 fh
0.25 0.08
bf h
4) 托梁在施工阶段的验算
施工阶段砌体中砂浆尚未恩化,不考 虑墙梁共同工作,托梁按受弯构件进行正 截面、斜截面承载力计算。 计算荷载: ① 托梁自重及本层楼盖自重; 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。
i.
自承重墙梁
墙梁顶面的荷载设计值Q2—托梁自重及托梁以上 墙体自重
b. 施工阶段托梁上的荷载 i. 托梁自重及本层楼盖的恒荷载 ii. 本层楼盖的施工荷载 iii. 墙体自重
3)使用阶段承载力计算要点
托梁跨中截面应按钢筋混凝土偏心受拉构件 计算 b. 托梁支座截面应按钢筋混凝土受弯构件计算 c. 托梁的斜截面受剪承载力应按钢筋混凝土受 弯构件计算 d. 墙体受剪承载力按下式计算:
2.高厚比验算公式
H0 1 2[ ] hT
240mm墙 : 1 1.2 90mm墙 : 1 1.5
90mm<h<240mm 1 直线内插
bs 2 1 0.4 0.7 s
3. 验算内容
1)整片墙的高厚比 墙截面的翼缘宽度 确定计算高度时,S的取值 2)壁柱间墙的高厚比 按刚性方案 3)带构造柱墙的高厚比 可再乘提高系数 c
梁板荷载
4. 过梁的设计要求


砖砌平拱过梁:受弯构件正截面抗弯和斜截面抗剪承 载力计算 钢筋砖过梁:正截面和斜截面承载力计算
正截面计算: 斜截面计算:

M 0.85h0 f y As


钢筋混凝土过梁 梁的正、斜截面承载力计算和砌体局部受 压承载力验算 砖砌弧拱过梁:按两铰拱计算内力。
V fvbz
2. 竖向荷载作用下的承重结构类型 1)横墙承重体系
2)纵墙承重体系
3)纵横墙承重体系
4)内框架承重体系
6.1.2 砌体结构的结构组成和 结构布置
1. 结构组成 砌体墙、砌体独立柱 圈梁、构造柱 过梁、挑梁、墙梁 基础:刚性基础、墙下条形基础、筏板基础、 桩基础
2. 抗震设计时结构布置的基本要求
二、墙梁
1. 墙梁的分类 自承重墙梁和承重墙梁
简支墙梁
框支墙梁
连续墙梁
2. 墙梁的受力特点和破坏形态 1)应力分布
垂直截面的应力
水平截面的应力
主应力迹线
2)破坏过程
3)破坏形态
弯曲破坏
斜拉破坏
劈裂破坏
斜压破坏
来自百度文库
局压破坏
3. 墙梁的计算要点
托 梁 正 截 面 承 载 力 托 梁 斜 截 面 受 剪 承 载 力 使 用 阶 段 墙 体 受 剪 承 载 力 托 梁 支 座 上 部 砌 体 局 受 部压 承 载 力 托 梁 抗 弯 承 载 力 施 工 阶 段 托 梁 抗 剪 承 载 力
0.5m)。
(1)确定计算方案
(2)验算带壁柱墙的高厚比是否满足要求。
6.4 过梁、墙梁和挑梁设计
一、过梁
1. 过梁种类 四种过梁

砂浆层的 厚度不宜 小于30mm
2. 过梁的破坏形态
①跨中截面受弯承载力不足 ②支座附近斜截面受剪承载力不足 ③支座处水平灰缝受剪承载力不足
3. 过梁上的荷载 梁板荷载( 当hw ln时考虑梁板荷载,反之不考虑。 ) 墙体荷载(砖砌体ln/3,砌块砌体ln/2)
三、挑梁
挑梁:指一端嵌入墙内,一端挑出墙外的钢筋混 凝土悬挑构件 1. 挑梁的受力特点和破坏特征
① ④

③ ②

倾覆破坏 砌体局部受压破坏 挑梁本身的正截面或斜截面破坏
2. 计算内容
1)挑梁的抗倾覆验算 M ov M r
M r 0.8Gr l 2 x0
计算倾覆点位置
l1 2.2hb : x0 1.25
1)
2) 3)
4)
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%。 横墙厚度不宜小于180mm。 单层房屋的横墙长度不宜小于其高度,多层房 屋横墙长度,不宜小于H/2(H为横墙总高度)。 如不满足上述要求,则应验算横墙的刚度
u max
H 4000
6.2.2 单层混合结构房屋的计算
承重纵墙的计算 (一)荷载及计算简图 1. 计算单元 1) 对于有门窗洞口的外纵墙,取一个开间的墙体 2) 对于无门窗洞口的纵墙,取1m长的墙体
2. 荷载:屋面恒荷载、屋面活荷载、风荷载及墙 柱自重等。
2. 基本假定
1) 纵墙或柱下端固结于基础顶面,上端与屋架 横梁铰接; 2) 屋面横梁为没有轴向变形的刚杆。EI=∞.
3.计算简图
(二)内力分析
1. 刚性方案房屋
竖向荷载下的内力
风载作用下的内力
2. 刚弹性方案
R作用下:us u p
u p : 1 u p R : x
u p us 1 u p
x 1 R
(三)截面承载力验算
控制截面;内力组合;承载力验算 1) 1—1截面:进行偏压和局压 强度验算, 2) 2—2截面:偏压承载能力验算 (对应于风载下最大弯矩截面) 3)3—3截面:偏压承载力 计算。
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