工程结构-6.3 砌体结构型式及静力计算.ppt

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1、,混合结构设计,第三节 混合结构设计方案,6.3 砌体建筑结构型式,定义、荷载传递路线、特点、应用,一、房屋的平面结构布置按竖向荷载传递路线的不同，可分为：,混合结构设计,第三节 混合结构设计方案,按承重方案,横墙承重,竖向荷载的传递路线为：板横墙基础地基,横墙承重体系特点：1.横墙为主要承重墙，间距较小（34.5m），结构整体性好，空间刚度大，有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。2.纵墙作为围护、隔断墙，其设置门窗洞口的限制较少，纵墙立面处理比较灵活，可保证横墙的侧向稳定。3.墙体的用料较多，空间布置灵活性小。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等,纵墙承重,竖向荷载

2、的传递路线为：板梁纵墙基础地基,纵墙承重体系特点：1.纵墙为主要承重墙，横墙数量相对较少，承重墙间距一般较大，房屋的空间刚度比横墙承重体系小；纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制。2.横墙为自承重墙，可保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度，房屋的划分比较灵活。3.楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少,刚度较差，抗震性能较差。适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。,纵横墙承重,竖向荷载的传递路线为：,纵横墙承重体系特点：兼有横墙和纵墙承重体系的特点，房屋平面布置比较灵活，空间刚度较好。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。,内框架承重,竖向荷载的传递路线为：,内

3、框架承重体系特点：1.室内空间较大，梁的跨度并不相应增大。2.由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差。3.由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，结构易产生不均匀的竖向变形。4.框架和墙的变形性能相差较大，在地震时易由于变形不协调而破坏。,目前已经禁止使用。,底层框架砌体房屋,竖向荷载传力路线：屋（楼）面荷载 上层墙体 墙梁 框架柱 基础 地基,底层框架承重体系特点：1.底层使用空间较大，梁的尺度并不相应增大。2.由于底层墙体较少，沿房屋高度方向，结构空间刚度将发生变化。3.经过合理设计，可获得使用和抗震性能较好的底层框架结构体系，实现强柱弱梁的目标。适用于上部住宅底层商店或车库类房屋。,混合结

4、构设计,第三节 混合结构设计方案,6.3 防止或减轻墙体开裂的主要措施,砌体房屋常见裂缝形态,裂缝对房屋性能的影响：外观 防水、防渗、保温性能 整体性、承载能力、耐久性和抗震性能,裂缝形成原因 设计 施工 材料 干缩裂缝 环境温度变化 温度裂缝 地基不均匀沉降 沉降裂缝,一、防止温度和收缩变形引起的墙体裂缝.,起因,由于各种材料的温度膨胀系数不同，而房屋中的各部分构件相互联结成为一个空间整体，当温度变化时，各部分必然会因相互制约而产生附加内力。如果构件中产生的拉应力超过砼或砌体的抗拉强度，就会出现裂缝。,砼的收缩值比砌体大得多，收缩值的不一致也会产生附加内力。,混合结构设计,第五节 混合结构设

5、计方案,6.4.1 房屋的静力计算方案,当房屋结构受到局部荷载作用时，不仅直接承受荷载的构件承担外力，非直接受荷构件也将不同程度地参与工作，从而使直接受荷构件的内力和侧移减小。这种直接受荷构件与非直接受荷构件间，相互支承且共同承担荷载的协同工作，即房屋的空间工作性能。,6.4 砌体结构的静力计算方案,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,6.4.1 房屋的静力计算方案,6.4 砌体结构的静力计算,混合结构设计,房屋的静力计算方案表6.3.1,注：表中s为房屋横墙间距，其长度单位为m；对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。上柔下刚多层房屋的顶层可按单层房屋确定计算方案。,第三节 混

6、合结构设计方案,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,说明：,1、房屋的静力计算方案可按表选择，对横墙承重结构只需将S取作纵墙间距；2、多数砌体房屋属于刚性方案房屋；3、刚性方案房屋的横墙还需满足一定的构造要求。,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,刚性（和刚弹性）方案房屋的横墙：,1、横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不超过横墙截面面积的50%；2、横墙高厚度不宜小于180mm；3、单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H/2（H为横墙总高度）。4、横墙应于纵墙同时砌筑，否则应采取措施加强房屋的整体刚度。,混合结构设计,第三节 混合结构设计方案,6.5 砌体墙、

7、柱高厚比验算,(1)验算目的,(1)高厚比定义,砌体墙、柱的计算高度H0与墙的厚度或矩形柱截面的边长（应取与H0对应的边长）的比值称为高厚比。即。,保证构件不致因过于细长而在荷载作用下丧失稳定，在满足强度要求的同时具有足够的稳定性；通过高厚比控制，使墙、柱有足够刚度，避免出现过大的侧向变形；保证施工中安全。,墙、柱的高厚比验算,1高厚比验算公式,墙、柱的计算高度，按表5-13确定；,墙、柱的折算厚度，,（对于矩形截面,=h）,允许高厚比，见表13-4，与砂浆强度有关；,非承重墙的修正系数（对承重墙=1)；,开洞修正系数。,混合结构设计,（3）砌体墙、柱高厚比验算 砌体房屋结构中，需进行高厚比验

8、算的构件包括承重的柱、无壁柱墙、带壁柱墙、带构造柱墙以及非承重墙等。,1、无壁柱墙或矩形截面柱:,混合结构设计,2、带壁柱的墙（T形或十字形截面）、带构造柱的墙:,可分为两部分：即把带壁柱墙视为厚度为hT3.5i的一片墙的整体验算和和壁柱之间墙面的局部高厚比验算。带壁柱整片墙的高厚比验算：将壁柱视为墙的一部分，即墙截面为T形，按惯性矩和面积均相等的原则，换算成矩形截面，其折算墙厚为hT3.5i，i为截面的回转半径。,确定计算高度H0时，S取相邻横墙间的距离。,T形截面的计算冀缘宽度bf可按下列规定确定：多层房屋中有门窗洞口时取窗间墙宽度，无门窗洞口时每侧翼缘可取壁柱高度的13；单层房屋中可取壁

9、柱宽加23墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离。,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,3、壁柱间墙或构造柱间墙的高厚比验算：,确定计算高度H0时，S取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。而且不管房屋静力计算采用何种方案，确定壁柱间墙的H0时，均按刚性方案考虑。,当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高厚比限值时，可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁。,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,4、带构造柱墙的高厚比验算：,当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高厚比限值时，可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁。,混合结构设计,表中构件高度H的取值规定是：房屋底层为楼顶面到墙、柱下端的距离，下端支点的位置可取在基

10、础顶面，当基础埋置较深且有刚性地面时可取室外地面以下500 mm；房屋其他层次为楼板或其他水平支点间的距离；无壁柱的山墙可取层高加山墙尖高度的12，带壁柱山墙可取壁柱处的山墙高度。,混合结构设计,1：自承重墙允许高厚比的修正系数,当h=240mm时，1=1.2；,当h=90mm时，1=1.5；,当240mmh90mm时，1 采用线形插值。或1 1.2+0.002（240h）,上端为自由端的墙体，1尚可提高30%。,2：有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,注：1、毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%；2、组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20

11、%，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。,墙、柱允许高厚比 表,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,刚性房屋顶层承重山墙,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,相邻窗间距,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,纵墙间距,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,3.6m,0.002,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,作业：P259：6-1，6-2,混合结构设计,第

12、五节 混合结构设计方案,6.6 墙、柱承载力的验算,一）刚性方案,计算简图：,屋面支承在砌体上，砌体对屋面结构的约束作用很小，上端与屋面铰接；,下端与基础固接,1、单层砌体结构房屋（纵墙承重）,由于刚性方案无侧向位移，因此将同一方向的墙分别按单片墙计算。,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,竖向荷载作用下内力：,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,水平荷载作用下内力：,混合结构设计,2、多层混合结构房屋（纵墙承重）,竖向荷载（楼、屋盖荷载及墙体自重）水平荷载（风荷载）,1）计算单元：,第三节 混合结构设计方案,多层房屋纵墙长度较大，取有代表性的一段作为计算单元如图；,b为壁柱宽度，H为

13、层高，S1、S2 为相邻开间宽度,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,2）竖向荷载作用下的计算简图：,楼、屋面及基础支承处均简化为铰接；,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,屋盖和楼盖为纵墙不动铰，底层与基础铰接,楼盖处墙被削弱，忽略内侧受弯抗拉承载力；基础顶面轴力效应比弯矩大得多，忽略弯矩，简化为铰。,混合结构设计,3）水平荷载作用下的内力计算：下端与基础铰接，上端为竖向连续梁。,第三节 混合结构设计方案,楼盖支承截面外侧产生受拉弯矩，则简化为连续梁简支座；,式中q为沿楼层高均布风荷载设计值Hi为层高,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,最不利截面：,门窗洞口-截面计算,混合结构

14、设计,第五节 混合结构设计方案,外墙不考虑风荷载影响时的最大高度 表6.3.2 P.229,对于刚性多层砌体结构，当满足下列条件时，一般可不考虑风荷载：（1）洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3；（2）层高和总高不超过表的规定；（3）屋面自重不小于0.8kN/m2。,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,3、多层砌体结构房屋（横墙承重）,楼（屋）盖视为横墙的不动铰支座，计算简图与刚性方案承重纵墙相同。,横墙一般只需计算竖向荷载作用下的承载力，除山墙外，其它横墙均可近似按轴心受压构件计算。,横墙长度取1m作为计算单元,各层层高的取值和纵墙相同，但对坡屋顶的顶层，层高取至山墙山尖高度一半处。,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,二）弹性方案,按铰接排架进行内力分析（6）,三）刚弹性方案,1、选取一开间作为计算单元，在平面计算简图中，各层楼盖与墙连接处加不动水平铰支杆，计算出水平风荷载作用下无侧移时的内力与各支杆的反力Ri；,2、将各支杆反力R i乘以相应层的空间性能影响系数i，并反向施加于各层楼盖处，再算得墙体内力。,分两步，分别计算，然后叠加：,混合结构设计,第五节 混合结构设计方案,