砌体结构--第五章

房屋的静力计算方案
屋盖或楼盖类别 刚性方案 刚弹性方案 弹性方案
整体式、装配整体式和装 1 配式无檩体系钢筋混凝土 屋盖或钢筋混凝土楼盖 装配式有檩体系钢筋混凝 2 土屋盖、轻钢屋盖和有密 铺望板的木屋盖或木楼盖 3
瓦材屋面的木屋盖和轻钢 屋盖
s<32
32≤s≤72
s>72
s<20 s<16
20≤s≤48 16≤s≤36
当b/s≥1/30 (b为圈梁宽度)时，圈梁可以作为 墙的不动铰支点。当不允许增加圈梁宽度， 可按墙体平面外等刚度原则增加圈梁高度， 以满足壁柱间墙或构造柱间墙不动铰支点的 要求。

§5.4 刚性方案房屋计算
calculation of rigid analysis scheme building
s>48 s>36
可以看出，对同一种静力计算方案，屋盖或楼盖的 刚度越差，横墙间距s的限值越小。
注意：



对无山墙或伸缩缝无横墙的房屋，应按弹性 方案考虑。 在设计多层混合结构房屋时，不宜采用弹性 方案。 当多层房屋的屋盖、楼盖类别不同或横墙间 距不同时，可分别确定各层（底层或顶部各 层）房屋的静力计算方案。
对细料石、半细料石砌体，g =0；
对混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体，g =1.0；
对其他砌体，g =1.5。
2）构造柱间墙的高厚比验算
H0 b 1 2 [ b ] h

不论带壁柱墙或带构造柱墙的静力计算方案 采用何种方案，壁柱间墙或带构造柱墙H0的 计算可一律按刚性方案考虑。
相邻窗间墙、壁柱或 构造柱之间的距离
Baidu Nhomakorabea
注意： 当计算结果小于0.7时，应取0.7， 当洞口高度等于或小于墙高的1/5时，可取为1.0。
※ 上部为自由端墙的允许高厚比，尚可在原有s
数值上提高30%。 ※ 当与墙连接的相邻横间墙的距离s≤12[b]时， 墙的高度可不受b ≤ 12[b]的限制。 ※ 变截面柱的高厚比可按上、下截面分别验算。 验算上柱的高厚比时，墙柱的允许高厚比可 将数值乘以1.3后采用。 ※ 对厚度小于90mm的墙，当双面用不低于 M10的水泥砂浆抹面，包括抹面层的墙厚小 于90mm时，可按墙厚等于90mm验算高厚比。
√了解弹性和刚弹性方案房屋的计算。
§5.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案 §5.1.1 混合结构房屋的组成
（composition of hybrid building ）
混合结构房屋通常是指主要承重构件由 不同的材料组成的房屋。房屋的竖向承重构 件（墙、柱、基础）采用砌体材料，而水平 承重构件（屋盖、楼盖）采用钢筋混凝土结 构（或钢结构、木结构）。 一般用于住宅、宿舍、办公楼、学校、 商店、食堂等民用建筑以及中小型工业建筑。
名词解释：

外墙--位于房屋外围的墙； 内墙--位于房屋内部的墙； 横墙--布置在房屋平面较短方向的墙； 纵墙--布置在房屋平面较长方向的墙；


山墙--房屋两端的横墙；
承重墙--除承受墙体自重外还承受屋盖
和楼盖传来荷载的墙；

非承重墙--仅仅承受自身重量的墙。
§5.1.2 混合结构房屋的结构布置方案 （structure array scheme of hybrid building）
纵墙刚度 山墙间距 山墙刚度 屋盖水平刚度
房屋空间作用的大小可以用空间性能影响 系数h 表示：
us 1 h 1 1 up chks
式中，k—屋盖系统的弹性常数，取决于屋盖刚度； s—横墙的间距。
第一类房屋: k=0.03 第二类房屋: k=0.05 第三类房屋: k=0.065
物理意义：以单层房屋为例，h是指所 取单元在水平荷载作用下，考虑空间作用求 得的位移us与不考虑空间作用求得的位移up 的比值
刚性方案
当房屋的空间刚度很大时，在水平荷载 作用下us≈0，这时屋盖可视为纵向墙体上端 的不动铰支座，墙柱内力可按上端有不动铰 支座支承的竖向构件进行计算，这类房屋称 为刚性方案房屋。
弹性方案
若房屋的空间刚度很小，在水平荷载作 用下us≈ up ，这时墙柱内力可按不考虑空间 作用的平面排架或框架计算，这类房屋称为 弹性方案房屋。
——根据房屋的空间工作性能确 定墙体静力计算简图。

空间工作：作用在房屋上的水平荷载（或不 对称荷载）不仅沿着屋盖纵墙传力系统传递， 而且沿屋盖横墙传力系统传递，将这种工作 状态称为空间工作。 空间刚度：与空间工作对应的房屋整体刚度 称为空间刚度，其取决于屋盖或楼盖的类别 和房屋中横墙的间距以及刚度的大小。


横墙应与纵墙同时砌筑，以确保房屋整体性。当 横墙不能同时满足这些要求时，应对横墙的侧移 刚度进行验算。
§5.3 墙柱高厚比验算
ratio of hight to sectional thickness of wall or column
《规范》中规定用验算墙、柱高 厚比的方法进行墙、柱稳定性的验算。 这是保证砌体结构在施工阶段和使用 阶段稳定性的一项重要构造措施。
房屋各层的空间性能影响系数 h i
屋 盖 或 楼盖类别 横 墙 间 距 s (m) 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72
1 2 3
－ － － － 0.33 0.39 0.45 0.50 0.55 0.60 0.64 0.68 0.71 0.74 0.77 － 0.35 0.45 0.54 0.61 0.68 0.73 0.78 0.82 － － － － － － 0.37 0.49 0.60 0.68 0.75 0.81 － － － － － － － － －
按竖向荷载传递路线的不同，结构承重 方案可分为四种不同类型：
※ ※
※
※
纵墙承重方案 横墙承重方案 纵横墙承重方案 内框架承重方案
1.纵墙承重方案
板
梁(或屋架)
纵向承重墙
基础
地基
板
纵向承重墙
基础
地基
特点：
建筑平面布置灵活； 纵墙门窗洞口的大小和位置受限； 房屋横向刚度较小，整体性较差。

影响墙、柱高厚比的主要因素：
1） 砂浆强度等级 2） 砌体类型 3） 横墙间距 4） 支承条件 5） 墙体截面刚度 6） 构件重要性和房屋的使用情况 7） 构造柱间距
§5.3.2 高厚比的验算
1. 一般墙、柱的高厚比验算
墙柱计算高度
有门窗洞的墙允许 高厚比的修正系数
H0 b 1 2 [ b ] h
§5.2.2 刚性和刚弹性方案房屋的横墙
(Transverse walls in rigid and rigid-elastic method)
《规范》规定，刚性和刚弹性方案房屋的横 墙必须符合如下构造要求： 横墙开有洞口时，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； 单层房屋横墙长度不宜小于其高度，多层房屋 的横墙长度不宜小于横墙总高度的1/2；
适用于使用上要求有较大空间的房 屋，如食堂、仓库或中小型工业厂房等。
2.横墙承重方案
屋面(楼面)板
横向承重墙
基础
地基
特点：
纵墙门窗开洞灵活； 空间刚度大，整体性好； 施工方便，但墙体材料用量较多。

适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建 筑和由小房间组成的办公楼。
3.纵横墙承重方案
屋面(楼面)板

一般用于多层工业车间、商店、旅馆等建筑。
§5.2 混合结构房屋的静力计算方案
（static analysis scheme of hybrid building ）
§5.2.1 混合结构房屋的空间工作
墙体的计算是混合房屋结构设计的重要 内容之一，包括墙体的内力计算和截面承载 力计算。进行墙体内力计算时首先要确定计 算简图。
※
2）壁柱间墙的高厚比验算
H0 b 1 2 [ b ] h
（2）带构造柱墙
wall with structural concrete column
1）整片墙高厚比验算
H0 b 12 c [ b ] h
修正系数
bc c 1 g l
式中，g —系数；
bc—构造柱沿墙长方向的宽度； l —构造柱间距。 当bc/l > 0.25时，取bc/l = 0.25； 当bc/l < 0.05时，取bc/l = 0。

现以各类单层房屋为例来分析其受力特点：
两端无山墙的单层房屋
房屋墙顶的水平 位移（平面位移）
取决于纵墙刚度
纵墙
排架柱 横梁
屋盖结构
基础
柱的固定端支座
铰结点
屋盖结构和墙的连接点
单跨平面排架 (平面受力体系)
两端有山墙的单层房屋
最大位移(中间排架)：
us u w, max ur,max up
注：i 取1～n，n为房屋的层数。
§5.2.2 房屋静力计算方案的分类
按照房屋空间作用的大小，在进行混合 结构房屋静力计算时可划分为三种方案：
※ ※ ※
刚性方案 (rigid analysis scheme) 弹性方案 (elastic analysis scheme) 刚弹性方案 (rigid-elastic analysis scheme)
梁
纵墙
横墙或纵墙
基础
地基
特点：
平面布置灵活，可以有较大的空间； 有较大的空间刚度； 结构受力较为均匀。

适用于教学楼、办公楼、医院、图 书馆等建筑。
4.内框架承重方案
屋面(楼面)板
梁
外纵墙
柱
外纵墙基础
柱基础
地基
特点：
可获得较大空间； 横墙较少，空间刚度较差； 墙、柱材料不同，其基础沉降量不一 致，结构易出现不均匀变形。
高厚比系指砌体墙、柱的计算高 度H0和墙厚或边长h的比值，其验算包 括两方面： 允许高厚比的限值 墙、柱实际高厚比的确定

§5.3.1允许高厚比及影响高厚比的主要因素
墙柱的允许高厚比[b]值
砂浆强度等级 M2.5 M5.0 ≥M7.5 墙 22 24 26 柱 15 16 17
注：1.毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%； 2.组合砖砌体的允许高厚比，可按表中数值提高 20%，但不得大于28； 3.验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比 时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。
h 越小，房屋的空间作用越大； h 越大，房屋的空间作用越小；
故 h 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，不同横墙间距的各 类单层房屋的屋盖空间性能影响系数h 可按公式计算或查表得知。
多层房屋的空间性能影响系数比单层的数 值偏小，但为简便或偏于安全，《规范》 取多层房屋与单层房屋相同的系数值。
砌 体 结 构
Masonry Structure
王志云 结构教研室
第5章 混合结构房屋墙体设计
(Design of walls in hybrid building)
学习要点：
√熟悉混合结构房屋承重体系的类型、特点 及适用范围；
√了解房屋静力计算方案的划分； √熟练掌握墙、柱高厚比的验算方法； √掌握刚性方案多层混合结构房屋的墙体计算；
刚弹性方案
若房屋的空间刚度介于上述两种方案之 间，在水平荷载作用下0<us< up ，纵墙顶端 水平位移比弹性方案要小，但又不可忽略不 计，这时墙柱内力可按考虑空间作用的平面 排架或框架计算，这类房屋称为刚弹性方案 房屋。
《规范》规定: h >0.77，按弹性方案计算； h <0.33，按刚性方案计算； 0.33< h <0.77，按刚弹性方案计算。
墙厚或矩形柱与 H0相对应的边长 自承重墙允许高 厚比的修正系数
受压构件的计算高度 H0

h 240mm, 1 1.2 h 90mm, 1 1.5 90mm h 240mm, 1
线性内插
提高系数
降低系数
在宽度 s 范围内的 门窗洞口总宽度
bs 2 1 0.4 s
2.带壁柱墙或带构造柱墙的高厚比验算
（1）带壁柱墙 pilastered wall
——沿墙长度方向隔一定距离将墙体局 部加厚形成墙面带肋的加劲墙体。
1）整片墙高厚比验算
H0 b 12 [b ] hT
在确定带壁柱墙截面回转半径时，墙计 算截面翼缘宽度可按下列规定采用：
多层房屋：当有门窗洞口时，可取窗间墙宽 度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁 柱高度的1/3； ※ 单层房屋：可取壁柱宽加2/3墙高，但不大于 窗间墙宽度和相邻壁柱间距离； ※ 计算带壁柱墙的条形基础：可取相邻壁柱间 的距离。