砌体结构-过梁墙梁雨棚的设计.ppt

第7章 过梁、墙梁、挑梁及雨篷的设计,7.1 过梁,7.1.1 过梁的分类、构造、适用,（a）钢筋混凝土过梁,（b）钢筋砖过梁,砖砌过梁施工注意事项：砖砌平拱过梁是将砖竖立或侧立砌筑而成，竖砌高度不应小于240mm，砖强度不应低于MU7.5；砖砌弧拱过梁竖砌高度不应小于120mm；钢筋砖过梁梁底砂浆厚度不宜小于30mm，一般采用1:3水泥砂浆，钢筋直径58mm，间距不宜大于120mm，伸入支座不应小于240mm，并应在末端弯钩。,二过梁上的荷载（1）梁、板荷载 对砖和小型砌块砌体，当梁、板下的墙体高度hwln 时，应计入梁、板传来的荷载；当梁、板下的墙体高度hwln 时，可不考虑梁、板荷载。,（2）墙体荷载 对砖砌体，当过梁上的墙体高度hwln/3时(ln为过梁的净跨)，应按墙体的均布自重计算；当墙体高度hw ln/3 时，应按高度为ln/3墙体的均布自重计算。对混凝土砌块砌体，当过梁上的墙体高度hwln/2时，应按墙体的均布自重计算。当墙体高度hw ln/2时，应按高度为ln/2墙体的均布自重计算。,三过梁的计算 1.砖砌过梁的破坏特征过梁可能发生下列三种破坏：（1）过梁跨中截面因受弯承载力不足而破坏；（2）过梁支座附近截面因受剪承载力不足，沿灰缝产生450方向的阶梯形裂缝扩展而破坏；（3）外墙端部因端部墙体宽度不够，引起水平灰缝的受剪承载力不足而发生支座滑动破坏。,2.砖砌平拱的计算 根据过梁的工作特性和破坏形态，砖砌平拱应进行跨中正截面的受弯承载力和支座斜截面的受剪承载力计算。跨中正截面受弯承载力按第3章(3.25)式计算：（3.25）ftm砌体的弯曲抗拉强度设计值，采用沿齿缝截面的弯曲抗拉强度值。支座截面的受剪承载力按第3章(3.26)式计算：（3.26）,3.钢筋砖过梁的计算受弯承载力计算公式：式中 M按简支梁计算的跨中弯距设计值；As受拉钢筋的截面面积；fy受拉钢筋的强度设计值；h0过梁截面的有效高度 h0=h-as；h过梁的截面计算高度，取过梁底面以上的墙体高度，但ln/3；当考虑梁、板传来的荷载时，则按梁、板下的高度采用；as受拉钢筋截面面积中心至截面下边缘的距离。,对于M5M10的砂浆，d0.10.15h0。为安全起见，取d=0.15h0，故（7.1）受剪计算：,4.钢筋混凝土过梁的计算钢筋混凝土过梁应按一般钢筋混凝土受弯构件进行抗弯及抗剪计算。验算过梁支承处砌体局部受压承载力时，可不考虑上层荷载的影响，取=0。例7-1 已知某墙窗口宽1.5m，采用MU7.5砖，M5混合砂浆砌筑。过梁上墙体高度为1.2m，墙厚240mm，双面批档。上面无楼板荷载，采用砖砌平拱过梁。试验算该过梁的承载力。例7-2已知某墙窗口宽1.8m，采用MU7.5砖，M5混合砂浆砌筑。墙厚240mm,双面批档。在离窗顶600mm处，作用有板传来的荷载，其设计值为7.8kN/m。试设计此砖过梁。,7.2 墙梁,1）概述 多层砌体房屋根据使用功能的需要，上部砌体结构的横墙不能落地，需要在底层的钢筋混凝土托梁上砌筑墙体，这时托梁同时承托墙体自重及其上的楼盖、屋盖的荷载或其他荷载。墙体不仅作为荷载作用在托梁上，而且作为结构的一部分与托梁共同工作。这种由钢筋混凝土托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件，称为墙梁。墙梁广泛地应用在工业和民用建筑中，如民用建筑中的底层为商店、上部为住宅的房屋，工业建筑中的基础梁、连续梁等。,7.2 墙梁,墙梁按承受荷载分类可分为承重墙梁和自承重墙梁。按支承条件分类可分为简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。,(a)简支墙粱；(b)框支墙梁；(c)连续墙粱,7.2 墙梁,进行墙梁设计时，采用烧结普通砖和烧结多孔砖砌体和配筋砌体的墙梁应符合表7.3的规定。表7.3 墙梁的一般规定,一墙体计算高度；一托梁截面高度；一墙粱计算跨度；一洞口宽度；一洞口高度，对窗洞取洞顶至托梁顶面距离。,7.2 墙梁,二墙梁的破坏形态 根据试验研究，影响墙梁破坏形态的因素较多，如墙体高跨比（hw/l0）、托梁高跨比（hb/l0）、砌体强度、混凝土强度、托梁纵筋配筋率、加荷方式、集中力剪跨比、墙体开洞情况以及有无翼墙等。,7.2 墙梁,（1）弯曲破坏 当托梁配筋较弱，砌体强度相对较高时，一般hw/l0较小，随着荷载的增加，托梁中段垂直裂缝将穿过界面而迅速上升，最后托梁下部和上部的纵筋先后屈服，沿跨中垂直截面发生拉弯破坏，如图5.7a所示。这时，砌体受压区往往只有35皮砖的高度，甚至更少，但在试验中从未观察到受压区砌体沿水平方向被压碎的现象。临近破坏时，托梁中段受力较均匀，如同拱的拉杆。,7.2 墙梁,（2）剪切破坏 当托梁配筋较强，砌体强度相对较弱时，一般，则由于支座上方砌体出现斜裂缝，并延伸至托梁而发生砖墙砌体的剪切破坏。剪切破坏又可分为两种不同的破坏形态。A斜拉破坏 由于砌体沿齿缝的抗拉强度不足以抵抗主拉应力而形成沿灰缝阶梯形上升的比较平缓的斜裂缝，图b所示。一般当 时，砂浆强度等级较低，或剪跨比 较大 时，易发生这种破坏。这种破坏形态开裂荷载和破坏荷载比较接近，破坏突然，属脆性破坏。,7.2 墙梁,B斜压破坏 由于砌体斜向抗压强度不足以抵抗主压应力而引起的组合拱肋斜向压坏，如图5.7d、e所示。这种破坏的特点是裂缝陡峭，倾角达550600以上；裂缝较多且穿过砖和灰缝；破坏时有被压碎的砌体碎屑。其开裂荷载和受剪承载力均较大。一般当或剪跨比较小时易发生这种破坏。,此外，在集中荷载作用下，斜裂缝多出现在支座垫板与荷载作用点的连线上。斜裂缝出现突然，延伸较长，有时伴有响声，开裂不大，即沿一条上下贯通的主要斜裂缝破坏。开裂荷载和破坏荷载接近，属于劈裂破坏形态，如图5.7c所示。由于没有预兆，这种破坏是很危险的。,（3）局压破坏 在支座上方砌体中，由于竖向正应力形成较大的应力集中，当其超过砌体的局部受压强度时，则将产生支座上方较小范围砌体局部压碎现象，称为局压破坏，如图5.7f所示。一般当托梁较强，砌体相对较弱，且 时可能发生这种破坏。此外，由于纵筋锚固不足，支座垫板或加荷垫板的尺寸或刚度较小，均可能引起托梁或砌体的局部破坏。这种破坏可采取相应的构造措施来防止。,7.2 墙梁,三.墙梁的计算 1.计算内容与计算简图 2.墙梁荷载计算 3.墙梁的托梁正截面承载力计算 4.墙梁的托梁斜截面受剪承载力计算 5.墙梁的墙体受剪承载力计算 6.托梁支座上部砌体局部受压承载力计算 7.托梁在施工阶段的承载力验算,四.墙梁的构造要求 1.材料 2.墙体 3.托梁,7.3 挑梁,挑梁、屋面挑檐、凸阳台、雨篷和悬挑楼梯等，这种一端嵌入墙内，一端挑出的梁或板，称为悬挑构件。一.悬挑构件的受力性能 埋置于砌体中的悬挑构件，实际上是与砌体共同工作的。在悬挑端集中力F及砌体上荷载作用下，挑梁经历了弹性、界面水平裂缝发展及破坏三个受力阶段。,7.3 挑梁,挑梁最后可能发生下述三种破坏形态：（1）抗倾覆力矩小于倾覆力矩而使挑梁围绕倾覆点发生倾覆破坏；（2）挑梁下砌体局部受压破坏；（3）挑梁倾覆点附近正截面受弯破坏或斜截面受剪破坏。,（a）倾覆破坏,（b）局部受压破坏,7.3 挑梁,二.挑梁的计算 根据埋入砌体中钢筋混凝土挑梁的受力特点和破坏形态，挑梁应进行抗倾覆验算、承载力计算和挑梁下砌体局部受压承载力验算。1.挑梁抗倾覆验算 砌体墙中钢筋混凝土挑梁可按下式进行抗倾覆验算：（7.13）式中 Mov挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩；Mr挑梁的抗倾覆力矩设计值。,7.3 挑梁,试验表明，挑梁倾覆破坏时其倾覆点并不在墙边，而在距墙边x0 处。挑梁下压应力分布为上凸曲线，压应力合力距墙边约为0.25a，a为压应力分布长度。根据试验统计可取a=1.2hb。,7.3 挑梁,因此，挑梁计算倾覆点至墙外边缘的距离可按下列规定采用：（1）当 时,可近似采用:（5.17）且（2）当 时（5.18）式中:l1挑梁埋人砌体墙中的长度(mm)；x0计算倾覆点至墙外边缘的距离(mm)；hb挑梁的截面高度(mm)。(注：当挑梁下设有构造柱时，考虑到对抗倾覆的有利作用，计算倾覆点至墙外边缘的距离可取0.5x0),7.3 挑梁,挑梁的抗倾覆荷载：试验表明，由于挑梁与砌体的共同工作，挑梁倾覆时将在其埋入端角部砌体形成阶梯形斜裂缝。斜裂缝以上的砌体及作用在上面的楼(屋)盖荷载均可起到抗倾覆作用。斜裂缝与竖轴夹角称为扩散角，可偏于安全地取450。这样挑梁的抗倾覆力矩设计值可按下列公式计算:（7.14）式中 Gr挑梁的抗倾覆荷载，为挑梁尾部上部450扩展角的阴影范围（其水平长度为l3）本层的砌体与楼面恒荷载标准值之和；l2Gr作用点至墙外边缘的距离。,7.3 挑梁,应按下列原则取值：无洞口：当 时，取实际扩展的长度(图a)；当 时，取（图b）。,(a)时；,(b)时；,7.3 挑梁,应按下列原则取值：有洞口：当洞口在l1之内时，按无洞口的取值原则(图c)；当洞口在l1之外时，l3=0，阴影范围只计算到洞口边(图d)。,(c)洞口之内,(d)洞口在 之外,7.3 挑梁,2.挑梁下砌体局部受压承载力验算 试验表明，挑梁下砌体局部受压承载力可按下式验算：（7.15）式中 Nl 挑梁下的支承压力，可取Nl2R，R为挑梁的倾覆荷载设计值；梁端底面压应力图形的完整系数，可取0.7；Al 挑梁下砌体局部受压面积，可取Al=1.2bhb，b为挑梁的截面宽度，hb挑梁的截面高度。砌体局部抗压强度提高系数，对矩形截面墙段(一字墙)，1.25；对T形截面墙段(丁字墙)，1.5。,(图5.19),图7.12 挑梁下砌体局部受压(a)挑粱支承在一字墙；(b)挑梁支承在丁字墙,7.3 挑梁,3.挑梁承载力计算 由于倾覆点不在墙边而在离墙边x0处，以及墙内挑梁上、下界面压应力作用。可以看出，挑梁承受的最大弯矩Mmax在接近x0处，最大剪力Vmax在墙边，故：（7.16）(7.17)式中 Mmax挑梁最大弯矩设计值；Vmax 挑梁最大剪力设计值；V0 挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力。挑梁受弯承载力和受剪承载力计算与一般钢筋混凝土梁相同。,4.雨篷等悬挑构件抗倾覆验算 雨篷等悬挑构件、抗倾覆验算仍可按式（5.16）、（5.18）、（5.19）进行。其抗倾覆荷载Gr距墙外边缘的距离分别为，(图520)。,5.4.3 挑梁设计,三.挑梁的构造要求 挑梁设计除应符合国家现行混凝土结构设计规范有关规定外，尚应满足下列要求：（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212。其余钢筋伸人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。,例7-4某钢筋混凝土挑梁，埋置于丁字形截面的墙体中，尺寸如例图7.13所示。挑梁采用C20混凝土，截面bbhb=240mm300mm。挑梁上、下墙厚均为240mm，采用MU10烧结普通砖、M5砂浆砌筑。楼板传给挑梁荷载标准值为：Fk=4.5kN，g1k=10kN/m，q1k=8.3kN/m，g2k=10kN/m，g3k=15.5kN/m，q3k=1.8kN/m，挑梁自重为1.35kN/m.试设计该挑梁。,