砌体结构 第5章

托梁跨中纵筋屈服→拉弯塑性铰，随后框架柱上截 面外侧纵筋屈服→达偏心受压破坏→压弯塑性铰→ 托梁一柱弯曲机构→ 图a。 剪切破坏 当托梁或柱配筋多而墙体强度低且 hw l0 适中时， 梁、柱钢筋未屈服，墙体斜裂缝扩展而剪切破坏。

斜拉破坏→ 阶梯形截面； 斜压破坏→ 裂缝陡峭，产国块体及灰缝。 弯剪破坏 属于弯曲荷剪切破坏之间的界限破坏，当托梁的 抗弯承载力与砌体的抗剪承载力相当时发生。

延伸至墙体； 达破坏荷载的70％～80％时→砌体、托梁端部产 生斜裂缝并扩展； 接近破坏时→截面处→水平裂缝→框架－拱组合 机构。 （3）破坏特征
a
b
c
d
e


弯曲破坏 当托梁或柱配筋较少而墙体强度高且 hw l0 稍小时， 托梁或柱中纵筋屈服 →弯曲破坏机构。 托梁端支座负弯矩→上部纵筋屈服形成塑性铰 → 托梁弯曲机构→图 b
从竖向截面的水平应力 x分布知，墙体大部受压， 托梁大部受拉； 托梁与墙体交界面处 xy 变化大，且支座处明显应力 集中； 墙体→受压，托梁→小偏心受拉。 墙梁的破坏形态 （1）弯曲破坏 当托梁配筋少而砌体强度高， 墙体高跨 hw l0 比较小时； 托梁跨中垂直裂缝，随荷载增加，裂缝进入墙体； 托梁纵筋屈服，墙体裂缝扩展而破坏。


边支座或中间支座上方砌体→斜裂缝③④并延伸 至托梁→连续组合拱机构。 临近破坏时→界面处→水平裂缝⑤。
（3）破坏形态 弯曲破坏 裂缝①②扩展引起→托梁跨中下部、上部纵筋屈 服→顶梁钢筋受拉屈服→跨中、支座塑性铰。 剪切破坏 裂缝③扩展→斜压破坏或集中荷载下劈裂破坏。
局部受压破坏 中间支座上方砌体裂缝④扩展→局压破坏。 4.框支墙梁 （1）有限元分析结论
取 H c H cn 0.5hb 。H cn 为框架柱净高，即基础顶 面至托梁底面的距离。 2.墙梁的计算荷载 （1）使用阶段墙梁上的荷载 ①承重墙梁 托梁顶面荷载设计值Q1,F1→ 分别取托梁自重及本 层楼盖的恒载和活载。 墙梁顶面的荷载设计值Q2→ 取托梁上各层墙体自
重，墙梁顶面以上各层楼（屋）盖的恒载和活载 集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载。 ②自承重墙梁 墙梁顶面的荷载设计值Q2→取托梁自重及托梁以 上墙体自重。 2.施工阶段托梁上的荷载 施工阶段，墙梁组合作用无法形成，应考虑： （1）托梁自重及本层楼盖恒荷载； （2）本层楼盖的施工荷载； （3）墙体自重，可取高度为 l0 max 3 的墙重，开洞 时尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核。

M bi M 1i M M 2i
对简支墙梁：
M

N bti
M 2i N H0
M M 1.7
a 4.5 10 l0
hb 0.03 l0
N 0.44 2.1
hw l0
对连续、框支墙梁 M
M
hb N 2.7 0.08 l 0 i
式中 M 1 j ——荷载设计值Q1,F1作用下，按连续梁或 框架分析的托梁支座M； M 2 j ——荷载设计值Q2作用下，按连续梁或框 架分析的托梁支座M； M ——考虑组合作用的托梁支座M系数。无
洞口墙梁取0.4 有洞口墙梁，按公式5－10计算。 M 取较小值。 当支座两边的墙体均有洞口时， 对多跨框支墙梁→边柱大拱效应→边柱轴力↑而 中柱轴力↓，故在Q2作用下当边柱轴力不利时→ 乘1.2系数。 5.1.5 墙梁的托梁斜截面受剪承载力计算 一般墙体的剪切破坏先于托梁的剪切破坏。 托梁的斜截面受剪承载力→钢筋混凝土受弯构件。 其剪力设计值为：


托梁跨中纵筋屈服的同时或稍后，墙体发生斜压 破坏。随之托梁支座上部钢筋屈服或柱顶截面外 侧纵筋屈服而形成。 局部受压破坏 框架柱上方砌体局部应力>材料局部受压强度， 发生砌体局部受压破坏。
5.1.2 墙梁的一般规定 1.墙体总高度和墙梁跨度→表5－1。 2.墙体高跨比和托梁高跨比 墙体高跨比 hw l 0i 0.4 →过低宜斜拉破坏。 托梁高跨比 hb l 0 i ≥1/10 →过小刚度低→对砌体抗 剪及局压不利。但不能太大→过大时竖向荷载向 跨中分布而不是向支座集聚，影响墙－梁的组合 作用。 3.洞口的设置 墙开洞，影响墙梁的组合作用，机构有无洞时的 拉杆拱→梁－拱组合机构；
按是否承受梁、板荷载分为 承重墙梁 自承重墙梁（仅承受自重及上部墙体重）。 按墙上有、无洞口分为无洞墙梁、有洞墙梁。 5.1.1 墙梁的受力性能 1.无洞口简支墙梁

试验及有限元分析结论：


墙梁的受力性能→钢筋混凝土深梁，其应力分布 与托梁、墙体的刚度有关； y 托梁刚度无限大时，竖向应力均匀分布； 托梁刚度不大时 →卸荷拱(带拉杆），主压应力迹线向支座传递； 水平截面的竖向应力 y向两端集中；
5.1.3 墙梁设计总则 1.计算简图 墙梁应取一层层高即按单层取计算简图。
（1）墙梁计算跨度 l0 l0i
→简支墙梁和连续墙梁取1.1l n 1.1l ni 或 l c l ci 中较小 值，其中 l n l0 n 为净跨，lc lci 为支座中心间的距离。 →对框支墙梁，取框架柱中心轴线间的距离



第5章 墙梁、挑梁及过梁的设计 5.1 墙梁 墙梁＝托梁 + 以上的一定计算高度的墙体。 托梁 → 特殊的过梁→组合(复合)构件 →梁、墙一 起工作，类似于受弯构件。 应用于: 承载墙体没有落地的底层或某层需要大 空 间的房屋，如底商住宅等。 特点：节省钢材、模版、水泥，降低造价，施工 速度快等。 分类： 按支承分：简支墙梁、连续墙梁、框支墙梁；

托梁纵筋锚固不足，支座垫板或加载垫板的尺寸 或刚度较小→ 托梁支座处砌体的局压破坏。
2.有洞口墙梁 （1）洞口居中时
洞口居中布置时，洞口处于低应力区，不影响受 力拱→同无洞墙梁； 破坏形态→同无洞墙梁。 （2）偏开洞口时




对于有偏洞口的墙梁：主压应力迹线除呈拱形指 向两端支座处，在大墙肢内还存在一个小拱，分 别指向洞口边沿和支座； 托梁顶面除在支座两端承受较大竖向压力和剪力 外，在大墙肢洞口边沿也承受较大的竖向压力。 →梁拱组合受力机构。 随着洞口向跨中移动，小墙肢不断加强，大拱作 用提高，小拱作用降低，最后至零。
Vbj V1 j V V2 j
式中 V1 j ——荷载设计值Q1,F1作用下，按连续梁或 框架分析的托梁支座边剪力或简支梁支座边剪力； ——荷载设计值Q2作用下，按连续梁或框架 V2 j 分析的托梁支座边剪力或简支梁支座边剪力； ——考虑组合作用的托梁剪力系数，无洞口 的墙梁边支座 0.6 ，中支座0.7;有洞口的墙梁边支 V 座0.7，中支座0.8，对自承重墙梁，无洞口取0.45, 有洞口取0.50。 5.1.6 墙梁的墙体受剪承载力计算 当满足表5－1时→可避免承载力低的斜拉破坏。
托梁支座上方及侧墙洞顶处存在应力集中，超过 局压强度时破坏。 3.连续墙梁 (1)有限元分析结论
随高跨比的增大→边支座反力增大、中间支座降 低→跨中弯矩增大，支座弯矩降低。 托梁大部分区段→偏心受拉，托梁中间支座附近 小区段→偏心受压。 （2）破坏过程 随荷载增大→托梁跨中竖向裂缝①且向上延伸至 墙体，随之→中间支座顶梁贯通裂缝②亦向下延 伸至墙体。
l c l ci hw →取托梁顶面一层墙体高度，当
（2）墙体计算高度
＞
hw H0
时，取
＝ 取
。 。
bf
l0
hw l0 （3 ）墙梁跨中截面计算高度
H翼墙计算宽度 0 hw 0.5hb （ 4）
取窗间墙宽度或横墙间距的2/3，且每边不大于 3.5h 和 l0 6。
（5）框架柱计算高度 H c
（3）破坏过程
当荷载约为破坏荷载的30％～60％时，洞口外侧 沿界面→水平裂缝①,随之洞口内侧上角→阶梯形 裂缝②,随荷载增加→洞口侧墙外侧→水平裂缝③, 当为破坏荷载的60%~80%时,托梁在洞口内侧截 面→垂直裂缝④,同时界面处→水平裂缝⑤。 （4）破坏形态





弯曲破坏 当 a l 0＜0.25时，托梁由于裂缝④扩展→底部纵筋 屈服→大偏心受拉破坏； 当 a l 0 ＞0.25时，裂缝④处全截面受拉→纵筋屈 服→小偏心受拉破坏。 剪切破坏 由于裂缝①③扩展墙体剪切破坏→缝较陡→穿过 灰缝及块体； 当洞距较小时→托梁偏心受拉且洞口处有较大剪 应力→洞口处受剪破坏。 局部受压破坏
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洞的宽跨比 bh l0i 0.3→过大降低墙梁的组合作用。 hh hw 56 洞口高度 →洞顶砌体宜剪切破坏，且 洞口顶面至墙顶面应有一定的距离，不小于0.4m； 洞口边至支座中心的距离 距边支座 ai ai 0.15l0i 距中支座 ； ai 0.07l0i 墙体计算高度范围内每跨允许设置一个洞口，对 多层房屋，各层洞口宜设置在相同位置，并上下 对齐。
3.承载力计算的项目 使用阶段：混凝土托梁正截面、斜截面计算、墙 体受剪承载力验算、托梁支座上部砌体局部受压 承载力验算。 施工阶段：托梁受弯、受剪承载力验算。
自承重墙梁在满足墙梁一般要求前提下可不验算 墙体受剪承载力和砌体局部受压。 5.1.4 墙梁的托梁正截面承载力计算 1.托梁跨中截面 托梁正截面按钢筋混凝土偏心受拉构件计算。其 弯矩 M bi 和轴心拉力 N bti 为：

hw （2）托梁配筋多而墙体强度低，

l 0 适中时发生。

支座上方砌体产生裂缝，引起墙体剪切破坏。 斜拉破坏 当 hw l＜ 0 0.40或集中荷载作用下的剪跨比 a l 0较大 时。砌体沿齿缝的抗拉强度不足，主拉应力过大 而发生比较平缓的斜裂缝。开裂荷载和破坏荷载 较接近， 脆性破坏。 斜压破坏

由于墙体与框架间存在组合作用： ① 托梁跨中区段属偏心受拉构件； ② 框架边柱为偏心受压构件，柱反弯点距柱底约 0.37倍柱的净高； ③ 由于大拱效应，边柱轴力比一般框架边柱要大； ④ 混凝土顶梁为偏心受压构件； ⑤ 构造柱可改善墙梁界面墙体竖向压应力集中现象； ⑥ 开洞可使结构的组合作用受到影响（跨中开洞影 响较小，偏开洞影响较大）。 （2）破坏过程 达破坏荷载的40％时→托梁跨中垂直裂缝→并向上
M ——洞口对托梁弯矩的影响系数，对无洞口 墙梁取 1.0；
a i ——洞口边至墙梁最近支座中心的距离
当 a i ＞ 0.35l0i 时，取 ai 0.35l0i。 2.托梁支座截面


连续、框支墙梁的托梁支座截面→大偏心受压状 态→简化时不考虑轴压力→受弯构件设计。 支座弯矩为： a M 0.75 i M bj M 1 j M M 2 j l 0i
当 hw l0 ＞0.40或 a l 0较小时发生。组合拱肋处砌体 主压应力超过其斜向抗压强度而斜向破坏→ 斜裂 缝陡峭（倾角55°～60°）→ 裂缝多且穿过砖和 灰缝→ 砖被压碎→ 开裂荷载和受剪承载力均较大。 托梁由于抗剪承载力高而不会发生剪切破坏。 （3）局部受压破坏 当托梁配筋多而砌体强度低，且墙体的高跨比较 大，即 ＞0.75~0.80时发生。支座处砌体因应 力集中而产生微小裂缝，局部受压破坏。 hw l 0
hw N 0.8 2.6 l 0i
a 3.8 8 i l 0i
式中 M 1i——荷载设计值Q1、F1作用下的简支梁跨 中弯矩或按连续梁或框架结构分析的托梁第i跨跨 中最大弯矩；
M 2i ——荷载设计值Q2作用下的简支梁跨中弯 矩或按连续梁或框架结构分析的托梁第i跨跨中弯 矩中最大值； M ——考虑墙梁组合作用的托梁跨中弯矩系数； 对自承重简支墙梁乘以0.8； ＞ hb1/6 l 0 时取 hb l 0 ＝1/6；当 hb l 0i ＞1/7时，取 hb l 0i＝1/7； N ——考虑墙梁组合作用的托梁跨中轴力系数； h l时，取 对自承重简支墙梁乘以0.8；当 ＞ w 1 0i ＝1 。 h w l 0i