混合结构房屋的砌体结构设计.ppt

提要结构布置及其特点；空间作用 → 静力计算方案；高厚比验算计算简图；内力计算；控制截面；承载力验算§15.5 混合结构房屋的砌体结构设计组成组成混合结构房屋 → 主要承重构件 由不同材料构成的房屋 R.C.砖、木、轻钢等组成：楼盖、屋盖、墙体 纵向 横向 柱、基础、楼梯、挑梁、过梁、雨披，等等15.5.1 承重墙的结构布置1.结构布置 → 选择构件，根据实际情况进行合理，有机地“编排”→ 技术 艺术2.合理性：关系到房屋的强度、刚度、 稳定、造价、设计、施工3.方案的类型：依据承载体系、 荷载的传递路线 四类（1）.横墙承重方案 开间较小、横墙间距不大，板可直接置在横墙上 → 住宅、公寓等 传递路线：屋（楼）板 → 横墙 → 基础 → 地基 特点：①.横墙承重、纵墙围护、洞口设置较自由；②.横墙多、间距小、又有纵墙联系； → 横向空间刚度大，整体性好 抗震 抗风 等好 不均匀沉降的调整③.布置简单、施工方便，但用料较多；④.功能布置不够灵活。

（2）纵墙承重方案 空间要求较大（厂房、仓库、会议室等） 竖向荷载传递路线： 板 → 次梁 → 主梁（屋架） → 纵墙 → 基础 → 地基 特点：①.纵墙承重, 横墙可变、布置灵活 ②.门窗大小及位置受到一定限制 ③.横墙少 → 横向刚度小 → 整体性差（3）.混合承重方案： → 纵、横墙联合 适用于功能房间大小不一 传递路线：楼（层）面板 → 梁 → 纵墙 → 横墙 → 基础 → 地基 特点： 布置灵活、空间刚度较大、整体性较好 适用: 教学楼、办公楼、医院等（4）内框架承重方案： → 厂房、车间 → 底层商店上部住宅等 传递路线：楼（屋）面板 → 梁 → 外纵墙 → 外纵墙基础 柱 → 柱基础→ 地基 特点：①.较大的使用空间、平面布置灵活 ②.基础形式不一，施工较复杂 → 易不均匀沉降 ③.横墙较少 → 空间刚度较差。

15.5.2 混合结构房屋的静力计算方案 混合结构由多种构件组成（空间结构空间结构） → 承受竖向和水平荷载 → 墙、柱作用最大； → 墙、柱的设计成为重点； 设计 内力计算 截面设计内力计算 → 计算范围 尽量符合实际情况 计算尽量简单因此，首先应解决空间工作即： → 程度程度 大 小1、水平荷载下混合房屋的受力机理 为此，例举如下（P353 图15-30 单层）①.无山墙： 水平力 → 纵墙 → 基础 → 地基 可见，△P取决于纵墙的刚度，而屋盖的刚度只保证在传递水平力中两边墙体顶部位移相同， →比拟为排架 墙 → 柱 屋盖 → 横梁 平面排架问题； 属于平面受力体系； 静力计算 → “结力”解决②.有山墙：传力路线：水平力→ 外纵墙 → 纵墙基础 → 地基 屋盖结构 → 山墙 → 山墙基础→地基 显然，各单元墙顶的“△”不同 △max在中部 离山墙远→ 约束小 总水平位移 uS=u1+u2 影响因素 纵墙刚度 屋盖结构水平刚度 山墙的刚度  ∴ uS≤uP而其中 u1 --- 屋盖平面内产生的弯曲变形 → 取决于屋盖刚度及（横）山墙间距 → 屋盖刚度↗及（横）山墙间距↘ u1↘ 空间作用明显→空间性能好 → u1↘ u2 --- （横）山墙顶面水平位移 → 取决于山墙刚度 刚度↗→ u2↘ 空间性能影响系数η： 用于反映房屋空间作用的大小； 令：屋盖为在水平面内支承于横墙上的剪切型弹性地基梁；纵墙（柱）为弹性地基； 由理论分析可得：其中，uS --考虑空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平 位移的最大值；uP --在外荷载作用下，无横墙平面排架的水平位移；k -- 弹性系数，取决于屋盖刚度；s -- 横墙间距。

η↗ → 空间作用↘；反之，空间刚度↗∴η又称为考虑空间作用后，侧移折减系数，而k值难以确定 → 试验 → 在不同加载条件下，根据测出的uS，uP → k值，并结合实践经验，→ k 与屋盖类型（1，2，3）有关l 1类 k=0.03 小l 2类 k=0.05 ↓l 3类 k=0.065 大η取决于 S横墙间距 类型（屋盖） P355表15-82.房屋的静力计算方案空间性能的影响因素很多 → 屋盖刚度、横墙间距S、屋架跨度、 排架的刚度、荷载类型、房间作用等l而主要是 屋盖刚度 横墙间距 以此将混合结构静力计算方案划分为三种⑴.刚性方案→ 空间刚度很好，uS/H很小， 墙、柱顶△≈0 计算简图为： 当η< 0.33时 → 刚性方案 ⑵. 弹性方案： → 空间刚度差 → uS≈uP → 不考虑空间作用 → 平面排架（框架）计算； 当η> 0.77时 → 弹性方案， 设计中应避免。

⑶.刚弹性方案：介于上述两者间； 0 < uS < uP ，不能忽略η＝0.33～0.77→ 计算时，可转化为平面排架（框架），只不过要在排架顶端加一个弹性支座3.刚性方案,刚弹性方案的横墙1.刚性、刚弹性方案的前提，构造条件 横墙①.有洞口时，其水平截面积 ≤50％，整墙水平截面积②.墙厚 ≥180mm③.单层墙长 ≥其高度； 多层墙长 ≥H/2（H --- 横墙总高度）④.纵横墙应同时砌筑，并采取措施保证房屋的整体性l2.umax①.①.单层单层：式中：P1 --- 作用于横墙顶端的集中水平荷载，此处，P=W+R 柱顶反力n --- 两相邻横墙的开间数；W --- 每开间中作用于屋架下弦、由屋面风荷载（包括屋盖下弦以上一’ 段女儿墙上的风荷载）产生的集中风力R --- 假设排架无侧移时，开间柱顶反力；H --- 横墙高度；E --- 砌体弹模；I --- 横墙的惯性矩→ 可近似取横墙毛截面计算，当横墙与纵墙连接时，可按Ｉ型或［ 型截面考虑，与横墙共同工作的纵墙部分的计算长度每边S≈0.3Hτ --- 水平截面上的剪应力， ξ--- 应力分布不均匀系数，ξ≈2.0A --- 横墙水平截面积 → 可近似按毛截面积计算；G --- 砖砌体剪模 ②.多层式中 m --- 房屋总层数。

P1 --- 假设每开间框架各层均为不动铰支座时 第i层的支座反力Hi---第i层楼面至基础上顶面的高度15.5.3 墙、柱高厚比验算→ 确保其稳定性 施工阶段 使用阶段 关键 [β]限值 实际β一．[β]及其影响因素：1. [β]由实践经验确定： → 取决于材料的质量和施工水平 → P357 表15-92.影响因素①．砂浆强度等级： → E → 砌体刚度 等级↗→[β]↗②.砌体截面刚度 → 刚度↗ → 稳定性↗ → 洞口→ 刚度↘→稳定性↘→对[β]修正③．砌体类型： 刚度：毛石砌体< 砖砌体 < 组合砌体 [β]石< [β]砖 < [β]组④．GZ的间距及截面大小： 间距↘→约束↗→ 稳定性好 → [β]↗ 截面大 → 稳定好 → [β]↗⑤．横墙间距S: S↘→ 刚度↗，稳定性↗→由H0来考虑⑥．支承条件： → 约束↗→ 刚性好 → 稳定性↗→ [β]↗ →由H0来考虑二．高厚比验算：1.墙、柱高厚比验算：→ 无壁柱 （15-53）式中 H0 --- 墙、柱计算高度 使用情况 层数 跨数 吊车 类型（房屋） 约束情况 → P357 表15-10 h --- 墙厚或矩形柱与H0相应的边长；μ1 --- 自承重墙[β]的修正系数,与墙厚有关 ( 承重墙时 μ1＝1.0) h=240 μ1＝1.2 h=90 μ1＝1.5 90 < h < 240 μ1＝1.2～1.5直线插入值。

△ 若上端自由，尚可对[β]↗30％ △ 对h < 90,但两面用M≥10的水泥浆抹面时取h＝90，进行验算. μ2=1-0.4 bS/s μ2 --- 有门窗洞口墙[β]的修正系数 bS --- 在S范围内洞口总宽度 s --- 相邻窗间墙、壁柱间或GZ间的距离注：1. μ2≥0.7 2.当洞口高度H洞≤1/5墙高H墙时，μ2＝1.0 3.当s≤ μ1 μ2 [β]h 时 → 不用验算 4.变截面柱应分上下截面分别验算 5.有吊车，但荷载组合时不考虑吊车作用者，其变截柱上段H2 P357表15-10采用，下段H0按下述采用： ①.当 时，取无吊车的H0 ②.当 时，取无吊车的H0，乘以修正系数μ Iu --- 变截面柱上段的惯性矩； II --- 变截面柱下段的惯性矩； ③．当时，取无吊车房屋的H0，但在确定β时， 应采用上柱截面对设构造柱墙使用阶段高厚比验算： 整片墙： （15-56）其中 μc--- 带GZ墙[β]↗系数， （15-57） γ---系数 细料石、半细料石砌体γ＝0 (0～1.5与砌块的类型有关） 砼砌块、粗料石、毛料石 及毛砌体γ＝1.0 其他为 γ＝1.5 bc --- GZ沿墙长方向的宽度； --- GZ间距、此时S取相邻构造柱间距 当bc/l > 0.25时，取bc/l＝0.25 当bc/l < 0.05时，取bc/l＝0注：不适用于施工阶段？构造柱未施工 2.2.带壁柱墙高厚比验算：带壁柱墙高厚比验算： 整片整片 壁柱间墙壁柱间墙 （1）整片墙的高厚比验算 (15-55)式中 → 带壁柱墙截面的折算厚度； → 带壁柱墙截面的回转半径； I,A → 带壁柱墙截面D的惯性矩和截面积； 当计算H0时，S取相邻横墙间距SW,在确定i时，带壁柱墙的计算截面翼缘宽度bf可按下列规定采用：a.多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度，无门窗洞口时，每侧翼缘墙宽度可取壁柱高度的1/3；b.单层房屋，可取壁柱宽+2/3墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离；c.计算带壁柱墙的条形基础时，可取相邻壁柱间的距离。

（2）壁柱间墙的高厚比验算 → 按无壁柱墙验算 （15-53）计算H0时，S取壁柱间距且一律按P357表15-10中刚性方案考虑 例题 P 358例 15-11 15-12。