混合结构房屋墙柱设计.ppt

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1、1,第五章 混合结构房屋墙、柱设计,2,一、混合结构,5-1 概述,墙砌体,屋盖、楼盖、板钢砼,二、传力路径,竖向荷载屋盖、楼盖墙体墙下基础,水平荷载墙体基础,三、墙体分类,承重墙,自承重墙,非承重墙,横墙,纵墙,3,一、横墙承重方案,5-2 结构布置,荷载板横墙基础,横墙承重体系特点：1、房屋刚度较大,整体性较好；2、外纵墙维护、隔断,便于设置门、窗；3、楼盖结构较简单,但墙体用料较多、间距受限。,4,二、纵墙承重方案,荷载板梁纵墙基础,纵墙承重体系特点：1、建筑平面布置较灵活；2、纵墙承受荷载较大,通 常设扶壁柱、门窗大小、位置受限；3、房屋横向刚度较横墙承 重体系差。,国家安全生产监督管

2、理总局化学品登记中心,应急预案的编制步骤,1.编制准备：成立编写小组选择预案编制小组成员应考虑如下因素：必须具有相应的工作能力、奉献精神和权力；必须具备必要的专业技术知识；必须是预案编制过程各相关方的代表；各成员必须目标一致、相互合作。预案编制小组代表可来自以下职能部门：安全、环保、操作和生产、保卫、工程、技术服务、维修保养、医疗、环境、人事以及相关政府部门的代表。,国家安全生产监督管理总局化学品登记中心,危险辨识和风险评价 危险辨识：识别和描述危险源及其特点的过程，其要素包括：源、事件、后果、概率 原则：横向到边、纵向到底、不留死角 危险辨识的关键任务：识别可能引发事故的材料、系统、生产过程

3、或场所的特征；辨识可能出现的事故后果。危险辨识方法：材料性质分析：毒性、燃烧性、爆炸性、稳定性以及活性反应性。生产工艺和条件 安全评价和分析方法 重大危险源辨识 利用经验,国家安全生产监督管理总局化学品登记中心,危险辨识内容包括以下几个方面：厂址和环境条件 厂区平面布置 功能分区（生产、管理、辅助生产、生活区）布置；高温有害物质、噪声、辐射、易燃、易爆、危险品设施布置；工艺流程布置；建筑物布置；风向、安全距离、卫生防护距离等；建（构）筑物 辨识和分析建筑物的结构、防火、防爆、朝向、采光、运输通道以及生产辅助设施；,8,三、纵横墙承重方案,荷载板横、纵墙基础,纵横墙承重体系特点：1、能适应房屋平

4、面布置的多种变化,更为满足 建筑功能要求；2、纵、横两个方向的空间刚度均比较好。,9,四、内框架承重方案,荷载柱柱下基础,内框架承重体系特点：1、开间大,平面布置灵活；2、与全框架比,可利用外墙承重,节约材料；3、横墙较少,房屋空间刚度较差；4、房屋由两种性能不同材料组成,荷载作用下 产生不同压缩变形,引起较大附加内力。,荷载外纵墙基础,10,五、底部框架承重方案,荷载上部内、外墙钢砼梁、柱基础,底部框架承重体系特点：1、纵向刚度变化大；2、底部内力变形较大。,注：从结构出发，设计时优先选用横墙承重体系和纵横墙混合承重体系,11,一、单层、单跨、外纵墙承重厂房：,5-3 按空间刚度分类,水平荷

5、载作用下：,1、无山墙：,计算单元:,窗洞中线间距内墙带,12,计算简图:,钢砼屋盖：,梁,砖墙：,柱,节点：,铰结,柱端：,固定端,平面排架,2、有山墙：,R,传力路径:,荷载外墙外墙基础,R2,荷载屋盖山墙 山墙基础,R1,RR1 R2,空间工作状态,山墙,屋面水平梁,13,二、构造方案,1、弹性构造方案：,试验分析发现，房屋空间工作性能的主要影响因素为楼盖（屋盖）水平刚度和横墙间距大小。房屋静力计算根据房屋空间工作性能分为刚性方案、弹性方案、刚弹性方案。,房屋横墙间距较大、楼盖（屋盖）水平刚度较 小时，房屋空间刚度较小；荷载作用下房屋水平位移中v 较大，确定计算 简图时不能忽略水平位移影

6、响(vy)；可不考虑空间工作性能(RR2)；一般单层厂房、仓库、礼堂多属此种方案；,14,可按屋架（大梁）与墙（柱）铰接、不考虑 空间工作性能的平面排架或框架计算；,2、刚弹性构造方案：,房屋横墙间距较小、楼盖（屋盖）水平刚度加 大，房屋空间刚度加大；荷载作用下房屋水平位移中v 减小，屋盖的总 侧移v y；可考虑空间工作性能(R2 R)且R2R；：空间性能影响系数(v)/y按在墙、柱有弹性支座（考虑空间工作性能）的平面排架或框架计算,15,弹性方案,刚弹性方案,3、刚性构造方案：,房屋横墙间距更小、楼盖（屋盖）水平刚度更 大时，房屋空间刚度大；荷载作用下房屋水平位移很小，可视墙、柱顶 端水平位

7、移为0；将楼盖或屋盖视为墙、柱的水平不动铰支座，墙、柱内力按不动铰支承的竖向构件计算；一般多层砌体房屋属此种方案；,刚性方案,16,静力计算方案,17,一、刚性构造方案房屋、承重纵墙计算：,5-4 砌体房屋墙柱计算,1、多层、竖向荷载作用下：,计算单元:,一个开间窗洞中线间距内竖向墙带,竖向荷载:,Nl,Nu,0.4a0,Nu:上层楼盖、屋盖传来的恒、活载，墙自重；Nu作用点：上层楼层墙、柱截面中心,Nl:本层楼盖传来恒、活载 Nl作用点：距内墙面0.4a0,18,计算简图:,梁、板深入到墙体内，使墙体受到削弱，不能承担弯矩，简化为铰；,下端轴力较大，弯矩小，也可简化为铰。,梁底,梁顶,最不利

8、截面及 内力计算:,本层楼盖底面-,窗口上边缘-,窗口下边缘-,下层楼盖顶面-,19,-截面：,e1h/20.4a0,e2:上下截面形心间距,-、-截面：,-截面：,NNNh3,Nh3:h3范围内自重设计值,NNNh2,Nh2:h2范围内自重设计值,M0,NNNh1,按偏压构件计算:,20,2、多层、水平荷载作用下：,计算简图:,两端铰支的竖向连续梁,计算截面:,跨中、支座,内力计算:,W沿楼层高均布风荷载设计值 Hi层高,可不考虑水平荷载作用的情况:,洞口水平截面积不超过全截面积的2/3,层高、总高满足限值要求,屋面自重 0.8KN/m2,21,3、单层房屋（竖向、水平荷载）：,计算单元:,

9、取一个开间墙体作为计算单元；取1m长墙体作为计算单元,计算简图:,墙、柱视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础,计算荷载:,1)屋面荷载：包括屋盖自重、屋面活荷载(或雪荷载),荷载以集中力Nl形式通过屋架或屋面梁作用于墙体顶端；Nl到墙内边取0.4a0，简图上轴向力Nl和弯矩M Nl el,22,2)风荷载(对不考虑抗震结构)：包括作用于墙面上和屋面上的风荷载,屋面上风载简化为作用于墙顶的集中力W（纵墙不产生内力）；,墙面风荷载为均布荷载q1、q2;迎风面为压力，背风面为吸力；,3)墙体自重：,按砌体自重(包括内外粉刷和门窗自重)进行计算；,作用于墙体轴线上；,23,内力计算:,1)屋面荷载

10、作用下：,2)风荷载作用下：,屋面风载在纵墙体内不产生内力,墙面风载产生内力可按下式计算,3)墙体自重按实际情况考虑,控制截面:,顶部、在风载作用下弯矩最大截面、下端,MA,MB,RA,RB,MB,RA,RB,等截面：轴力；变截面：有弯矩,上端自由、底端固定的悬臂构件,24,二、刚性构造方案房屋、承重横墙计算：,1、水平荷载作用下：,可忽略不计,2、竖向荷载作用下：,计算单元,取1m宽墙带；取洞口中心线间墙体；支承梁间距中的墙体.,计算简图:,同刚性方案承重纵墙要求,计算荷载:,Nu,0.4a0,Nu:上层楼盖、屋盖恒、活载，墙自重；Nu作用点：上层楼层墙、柱截面中心,Nl:本层楼盖(左、右侧

11、)传来恒、活载 Nl作用点：距内墙面0.4a0,Nll,Nrl,0.4a0,轴压构件,25,最不利截面:,每层底部截面（Nmax）,按轴压构件计算:,每层各截面可取相同值计算,三、弹性构造方案房屋墙柱计算：,1、单层：,有侧移平面排架,计算简图:,EA=,26,竖向荷载下内力计算:,柱顶水平位移为0,H,Nl,el,Nl,el,MB,MA,MB,MA,水平荷载下内力计算:,RA,RB,+,R=RARB,水平支杆反力,27,2、多层：,一般不采取弹性方案,四、刚弹性构造方案房屋墙柱计算：,1、单层：,R,R,+,2、多层：,可按刚性方案多层房屋计算,竖向荷载:,空间性能影响系数i 可按单层房屋的

12、空间性能影响系数采用（P76表5-3），偏于安全,水平荷载:,28,水平荷载下计算步骤:,1)计算单元：一个开间的多层房屋为计算单元,2)计算简图：在各层横梁与柱联结点处加上不动铰支座；计算各杆内力及不动铰支座反力 Ri；,Rn,Ri,R2,R1,3)考虑空间作用，计算各iRi作用下各柱内力；,nRn,iRi,2R2,1R1,4)叠加2)、3)中内力,29,各构造方案房屋静力计算法小结：,按屋架（大梁）与墙（柱）铰接，不考虑空间工作的平面排架或框架计算。,弹性方案房屋静力计算:,按屋架（大梁）与墙（柱）铰接，考虑空间工作的平面排架或框架计算，且空间工作性能影响系数为i（P76表5-3）。,刚弹

13、性方案房屋静力计算:,刚性方案房屋静力计算:,单层：,墙（柱）视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件,多层：,竖向荷载下：墙（柱）在每层高范围内 近似为两端铰支竖向构件,水平荷载下：墙（柱）视为竖向连续梁,30,一、墙柱允许高厚比,5-5 构造措施,1、控制高厚比目的：,表征刚度、稳定性,保证构件不因过于细长而丧失稳定，满足强度 要求的同时具有足够稳定性；控制高厚比使墙、柱具有足够刚度，避免出现 过大侧向变形；保证施工中安全；,2、允许高厚比影响因素：,砂浆等级横墙间距S构造支承条件砌体截面形式构件重要性及房屋使用情况,31,3、验算对象：,承重柱无壁柱墙带壁柱墙带构造柱墙自承重墙

14、、非承重墙,二、墙柱高厚比验算,1、无壁柱墙及矩形截面柱：,1:自承重墙修正系数,h=240mm，11.2h=90mm，11.5,2:有门窗洞口墙的修正系数,S:验算墙片总长度,bs:S范围内洞口总宽度,2:洞口高度1/5墙高时，取21.0,32,2、带壁柱墙：,除了验算整片墙高厚比外，还验算壁柱间墙的高厚比,bf:T形截面的计算翼缘宽度,多层：有门窗洞口墙段，取窗间墙宽度,多层：无门窗洞口，每侧翼缘可取1/3壁柱高度,单层：取bf=b+2H/3（b：壁柱宽度，H：墙高）且不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离,带壁柱墙的计算高度H0应取s为相邻横墙间距离,2）壁柱间墙的高厚比（局部）：,1）整片墙

15、的高厚比：,（矩形截面）,计算H0时，S取壁柱间的距离,H0的值一律按刚性方案选用,33,3、带构造柱墙：,1）整片墙的高厚比：,h:墙体厚,确定墙体计算高度H0应取s为相邻横墙间距离,c:墙体允许高厚比修正系数,细料石、半细料石：=0砼砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体：=1.0其他砌体：=1.5,:考虑砌体种类的系数,bc:构造柱宽度（沿墙长方向）,l:构造柱间距,bc/l0.25：取bc/l=0.25；bc/l0.05：取 bc/l=0,2）构造柱间墙的高厚比：,计算墙体H0时，S取构造柱间的距离,同壁柱间墙局部高厚比验算,34,三、裂缝,1、裂缝对房屋性能的影响：,外观防水、防渗、保温性能

16、整体性、承载能力、耐久性和抗震性能,2、裂缝形成原因：,设计、施工环境温度变化 温度裂缝材料 干缩裂缝（自收缩）地基不均匀沉降 沉降裂缝,3、温度与干缩裂缝形态：,温度水平裂缝多发生在女儿墙根部、屋面板底 部、圈梁底部附近以及比较空旷高大房间的顶 层外墙门窗洞口上下水平位置温度八字裂缝多发生在房屋顶层墙体的两端，多数出现在门窗洞口上下，呈八字形,35,水平裂缝,八字裂缝,垂直贯通裂缝,局部垂直贯通裂缝,36,4、地基发生过大不均匀沉降而产生的裂缝形态：,正八字形裂缝,倒八字形裂缝,斜向裂缝,斜向（竖向）裂缝,37,5、防止或减轻墙体裂缝的原理：,合理的结构布置加强房屋结构的整体刚度设置沉降缝、

17、收缩缝,6、防止或减轻墙体裂缝的措施：,对温度和干缩引起的裂缝，可在墙体中设置 伸缩缝；伸缩缝应设在因温度和收缩变形引 起应力集中、产生裂缝可能性最大的地方。,对房屋顶层墙体的开裂：,1)屋面设置保温、隔热层；,2)为释放或降低温差应力，屋面保温（隔热）层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm；,38,3)在钢筋砼屋面板与圈梁接触面处设置水平滑动层;,滑动层构造详图,对房屋底层墙体裂缝：,1)增加基础圈梁的刚度；,2)在底层窗台下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或26钢筋，并应伸入两边窗间墙不小于600mm；,3)采用钢筋砼窗台板且嵌入窗间墙内不小于600mm；,39,防止墙体因为地基不均匀沉降而开裂的措施：,1)在地基土性质相差较大、房屋高度、荷载、结构刚 度变化较大、结构形式变化处以及高低层施工时间 不同处设置沉降缝；,2)加强房屋整体刚度；,3)合理安排施工顺序，先施工层数多、荷载大的单元，后施工层数少、荷载小的单元；,房屋刚度较大时，可在窗台下或窗台角处墙体 内设置竖向控制缝,在墙体高度或厚度突变处也 宜设置竖向控制缝。,空心砌块房屋的控制缝,40,第五章作业：P99 5-3 P100 5-4、5-5,