第五章 墙梁、挑梁及过梁设计

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如图 5.7 所示为根据有限元分析结果绘制的墙梁在 竖向荷载作用下弹性阶段的主应力迹线图。可以看 出，对无洞口墙梁，两侧主压应力迹线直接指向支 座，中部主压应力迹线则呈拱形指向支座，托梁顶 面在两支座附近受到较大的竖向压力和剪应力作用。
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墙体与托梁的界面处作用有竖向拉应力。墙体在支 座的斜上方多处于拉、压复合受力状态。托梁内主 拉应力迹线基本平行于托梁的轴线。因此，无洞口 墙梁可模拟为组合拱受力机构，如图 5.8(a)所示。 托梁作为拉杆，主要承受拉力。同时，由于托梁顶 面竖向压应力和剪应力的作用，托梁中还存在部分 弯矩。一般情况下，托梁处于小偏心受拉状态。
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3 挑梁的设计 挑梁的计算包括挑梁抗倾覆验算，挑梁自身承载 力计算和挑梁悬挑端根部砌体局部受压承载力验 算三部分。 (1)挑梁的抗倾覆验算
计算简图如下图所示。
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挑梁不发生倾覆破坏，应满足下列条件：
1)计算倾覆点位置x0的确定
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2)抗倾覆力矩的计算

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4．局部受压破坏
框架柱上方砌体发生局部受压破坏。
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六、 墙梁的一般规定P148
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七、 墙梁的设计总则P149

1、 墙梁计算简图
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2 墙梁的计算荷载取值
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3 墙梁承载力计算
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2．剪切破坏
由于裂缝①和③的不断发展易导致洞口外侧较窄墙体发生

剪切破坏．一般斜裂缝较陡，裂缝既穿过灰缝亦穿过块体， 具有斜压破坏的特征。 当洞距较小时，由于托梁处于偏心受拉状态，托梁在洞 口部位又存在较大剪力．因此，托梁在洞口部位易发生剪切 破坏。
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过梁是设置在门宙洞口上的构件，其作用是 承受其上砌体重量和楼(屋)盖传来的荷载
1.过梁的分类及应用： 砖砌平拱过梁—ln≤1.2m 钢筋砖过梁— ln≤1.5m 钢筋混凝土过梁—普遍采用
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2.过梁上的荷载： 梁板荷载 hw＜ln时：考虑梁板传来荷载 hw≥ln时：不考虑梁板传来荷载
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•破坏类型

1．弯曲破坏
当托梁中的配筋较少而砌体强度较高、墙体高跨比稍小时，一般首先 在跨中形成垂直裂缝，随着荷载增加，垂直裂缝不断向上延伸并穿过界 面进入墙体。产生正截面弯曲破坏，如图5-2（a）所示。

2．剪切破坏
当托梁中的配筋较多而砌体强度较低、墙体高跨比适中时，支座上方 砌体产生斜裂缝，引起墙体的剪切破坏。基于斜裂缝形成的原因不同， 墙体的剪切破坏又呈两种破坏形态。
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1. 砖砌平拱过梁的承载力计算
(1) 正截面受弯承载力可按下式计算
M f tmW
M——按简支梁并取净跨计算的跨中弯矩设计值 ftm——沿齿缝截面的弯曲抗拉强度设计值 W——截面模量 过梁的截面计算高度取过梁底面以上的墙体高度，但不大于 ln/3。砖 砌平拱中由于存在支座水平推力，过梁垂直裂缝的发展得以延缓，受弯承 载力得以提高。因此，公式中的 ftm取沿齿缝截面的弯曲抗拉强度设计值。
弯剪破坏是介于弯曲破坏和剪切破杯之间的界限破坏，发生 于托梁配筋率和砌体强度均较适当，托梁抗弯承载力和墙体 抗剪承载力接近时。 其特征是托梁跨中竖向裂缝贯穿托梁整个高度并向墙体中延 伸很长，导致纵向钢筋屈服。同时，墙体斜裂缝发展引起斜 压破环，最后，托梁梁端上部钢筋或者框架柱上都截面外侧 边钢筋亦可能屈服(如图5-5d所示)。
墙体荷载 砖：hw＜ln/3时：按墙体均布自重考虑 hw≥ln/3时：按高度hw/3墙体均布自 重考虑
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砖砌过梁在竖向荷载作用下，可能出现如图5-15所示几种裂 缝。其中: 裂缝①:是由于正截面受弯承载力不足引起的; 裂缝②:在支座附近沿灰缝产生大致45度方向的阶梯形裂缝， 则是由于砌体受剪承载力不够引起的； 裂缝③：当洞口侧墙宽度a较小时，亦有可能在墙端部由于 沿灰缝截面的受剪承载力不够引起水平裂缝③。

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3 雨篷等悬挑构件的设计

它的设计与挑梁的设计基本相似，仅有以下几点 区别： ① 计算倾覆点至墙外边缘的距离x0＝0.13l1，l1 为其埋入墙体的长度。一般为墙厚，即x0＝0.13h， h为墙厚。 ② 其抗倾覆荷载Gr可按下页图采用，Gr为其外端 向上倾斜45°扩散角范围(水平投影每边长l3＝ ln/2)内的砌体与楼面恒荷载标准值之和，Gr作用 点距墙边缘的距离为l2＝l1/2。 ③ 其抗倾覆荷载应根据现场施工情况不同，所计 算范围将有所不同。
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(2)挑梁下砌体局部受压承载力验算
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(3)挑梁的设计及构造
挑梁自身除按钢筋混凝土受弯构件设计外， 还应满足下列构造要求： 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2φ 12。其他钢筋伸入 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。
受荷性质 ① 承重墙梁 ② 自承重墙梁 结构形式 ① 简支墙梁 ② 连续墙梁 ③ 框支墙梁
开洞类型 ① 无洞口墙梁 ② 有洞口墙梁
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三 简支墙梁的受力性能及破坏形态
一）.
无洞口简支墙梁
墙体大部分受压，托梁全截面或大部分
截面受拉，托梁处于偏心受拉状态；在 墙体和托梁中均有剪应力存在，在墙体 与托梁的交界面剪应力分布发生较大变 化，且在支座有明显的剪应力集中。



3．局部受压破坏
托梁配筋较多、砌体强度低，且墙梁的墙体高跨比较大 时，支座上方砌体因集中压应力大于砌体的局部抗压强度面 在托梁端部较小范围的砌体内形成微小裂缝，产生局部受压 破坏，如图5-2（e）所示。
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二）有洞口简支墙梁

对于有洞口墙梁，洞口位置对墙梁的应力分布和破坏形态影 响较大。当洞口居中布置时，由于洞口处于低应力区，并不 影响墙粱的受力拱作用，因此其受力性能类似于无洞口墙梁， 为拉杆拱组合受力机构，其破坏形态也与无洞口墙梁相似。 当洞口靠近支座时形成偏开洞墙梁，形成大拱套小拱的组合 拱受力体系，此时托梁既作为拉杆又作为小拱的弹性支座而 承受较大的弯矩，托梁处于大偏心受拉状态。
第五章 墙梁、挑梁 及过梁设计
第一节 墙梁
一、定义
墙梁：由支承墙体的钢筋混凝土梁及其上计算高度范围内墙体 所组成的能共同工作的组合构件。其中的钢筋混凝土梁称为托 梁。 承重墙梁除了承受托梁和托 二、分类 梁以上的墙体自重外，还 承受由屋盖或楼盖传来的荷 载。 自承重墙梁仅承受托梁和 墙梁分类 托梁以上的墙体自重。
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过梁的破坏特征： 过梁跨中截面因受弯承载力不足，沿竖向灰 缝处产生竖向裂缝（直缝或齿缝）而破坏； 过梁支座附近因受剪承载力不足，沿灰缝产 生450方向的阶梯形斜裂缝不断扩展而破坏； 过梁支座处水平灰缝因受剪承载力不足而破 坏。

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过梁的承载力计算： 砖砌平拱过梁 按跨度ln计算跨中弯矩和支座剪力—计算受弯 和ห้องสมุดไป่ตู้剪承载力。 钢筋砖过梁 受剪承载力：同砖砌平拱过梁。 受弯承载力： M≤0.85h0fyAs —计算配筋 钢筋混凝土过梁 钢筋混凝土受弯构件—计算受弯和受剪承载 力计算及砌体局部受压承载力验算。
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第二节 挑梁
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1.挑梁的定义与分类

挑梁：是一端嵌入砌体墙内，另一端挑出的悬挑构 件。在砌体结构和混合结构中的阳台、外走廊、雨 篷、悬挑楼梯等采用钢筋混凝土挑梁。 弹性挑梁：当埋入墙内的长度较大且梁相对于砌体 的刚度较小时，梁发生明显的挠曲变形。如阳台挑 梁，外廊挑梁等； 刚性挑梁：当埋入墙内的长度较短，埋入墙内的梁 相对于砌体刚度较大，挠曲变形很小，主要发生刚 体转动变形。嵌入砖墙内的悬臂雨篷梁属于刚性挑 梁。
2．剪切破坏
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3、局部受压破坏
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五、框支墙梁
框支墙梁：由钢筋混凝土框架和砌筑在框架 上的计算高度范围内的墙体组成的组合构件。 在竖向荷载作用下，框支墙梁逐渐成为框架拱组合受力体系。

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破坏类别
1．弯曲破坏

当托梁或柱的配筋较少而砌体强度较高，墙体高宽比稍小时， 跨中竖向裂缝不断向上发展从而导致托粱纵向钢筋屈服形成 拉弯塑性铰，随后在框架柱上截面外侧纵向钢筋屈服产生大 偏心受压破坏形成压弯塑性铰或者托梁端截面的负弯矩使上 部纵向钢筋屈服形成塑性铰，最后使框支墙梁形成弯曲破坏 机构而破坏，如图5-5（a）所示。
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第三节 过梁
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1.过梁的分类及应用 2.过梁上的荷载 3.过梁的承载力计算—简支梁 （1）过梁的破坏特征 （2）过梁的承载力计算
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破坏类别
1．弯曲破坏


一种情形：当洞门边至墙梁最近支应中心的距离较小时。 由于裂缝④的不断发展从而引起该截面托梁底部纵向受拉钢 筋屈服，上部钢筋受压。托梁呈大偏心受拉破坏； 另一种情形：洞距较大时，裂缝④处托梁全截面受拉，一旦 纵向钢筋屈服，托梁呈小偏心受拉破坏。
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2

挑梁的受力性能及其破坏形态
埋置于墙体中的挑梁是与砌体共同工作的。在墙体上的均 布荷载P和挑梁端部集中力F作用下经历了弹性、带裂缝工 作和破坏等三个受力阶段。
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挑梁的破坏形态
挑梁的破坏形态可分为三种。 ① 挑梁弯曲破坏或剪切破坏。挑梁由于正截面受弯承载力或 斜截面受剪承载力不足引起。 ②因抗倾覆力矩不足引起绕O点转动的倾覆破坏； ③因局部受压承载力不足引起的局部受压破坏。

3．局部受压破坏
托梁支座上方砌体及侧墙洞顶处由于存在竖向压应力集中现 象，当集中压应力大于砌体的局部抗压强度时．引起砌体的 局部受压破坏。
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四、连续墙梁


有限元分析结果表明，托梁大部分区段处于偏心受 拉状态 托梁中间支座附近小部分区段处于偏心受压状态。
破坏类别
1．弯曲破坏
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2．剪切破坏

当托梁或柱的配筋较多而砌体强度较低，宽高比适中时，因 托梁端部或墙体中的斜裂缝的发展导致剪切破坏。此时，托 梁跨中和支座截面、柱上截面钢筋均末屈服，墙体的剪切破 坏分斜拉破坏(图5-5（b）)和斜压破坏(图5-5（c）)两种形 态。
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3．弯剪破坏

(1)斜拉破坏
当墙体高跨比较小或集中荷载作用下的剪跨比较大时，墙体中部因主拉应 力大于砌体沿齿缝截面的抗拉强度面产生斜拉(剪拉)破坏，如图5-2 （b）、(c)所示。
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(2)斜压破坏
当墙体高跨比较大或集中荷载作用下的剪跨比较小时，墙体 中部因主压应力大于砌体的斜向抗压强度而形成较陡的斜裂 缝，形成斜压破坏，如固5-2（d）所示。 无论斜压破坏还是斜拉破坏，均属脆性破坏。
2施工阶段托梁的承载力验算 3 墙梁的构造要求 对墙梁的基本构造要求作了如下规定。
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1） 托梁正截面承载力计算
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2） 托梁斜截面承载力计算
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3） 墙体受剪承载力计算
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4） 托梁支座上部砌体局部受压承载力计算
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