工程结构-6.3 砌体结构型式及静力计算.ppt

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1、工程结构-6.3 砌体结构型式及静力计算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望混合结构设计第三节 混合结构设计方案 按承重方案按承重方案山墙内纵墙横墙板外纵墙 横墙承重横墙承重竖向荷载的传递路线竖向荷载的传递路线为：为：板板横墙横墙基础基础地基地基横墙承重体系特点：横墙承重体系特点：1.横墙为主要承重墙，间距较小（横墙为主要承重墙，间距较小（34.5m），结构整体性），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好，空间刚度大，有利于抵

2、抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。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。墙立面处理比较灵活，可保证横墙的侧向稳定。3.墙体的用料较多墙体的用料较多，空间布置灵活性小。，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办公楼等山墙梁外纵墙板 纵墙承重纵墙承重竖向荷载的传递路线竖向荷载的传递路线为：为：板板梁梁纵墙纵墙基础基础地基地基纵墙承重体系特点纵墙承重体系特点：1.纵墙为主要承重墙，横墙数量相对较少，承重墙

3、间距一纵墙为主要承重墙，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。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。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楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少,刚度较差，刚度较差，抗震性能较差。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

4、房屋。厂房等单层和多层空旷房屋。纵横墙承重纵横墙承重内纵墙山墙横墙梁外纵墙竖向荷载的传递路线竖向荷载的传递路线为：为：纵横墙承重体系特点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。活，空间刚度较好。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。内框架承重内框架承重砼柱砼梁山墙砼板外纵墙竖向荷载的传递路线为：竖向荷载的传递路线为：内框架承重体系特点：内框架承重体系特点：1.室内空间较大，梁的跨度并不相应增大。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

5、和整体性较差。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。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。不协调而破坏。目前已经禁止使用。目前已经禁止使用。底层框架砌体房屋底层框架砌体房屋竖向荷载传力路线：竖向荷载传力路线：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 上层墙体上层墙体 墙梁墙梁 框架柱框架柱 基础基础 地基地基底层框架承重体系特点：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。底层

6、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。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。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。适用于上部住宅底层商店或车库类房屋。混合结构设计第三节 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 6.4.1 房屋的静力计算方案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当房屋结构受到局部荷载作用时，不仅直

7、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，即房屋的的空间工作空间工作性能。性能。6.4 砌体结构的静力计算方案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房屋的静力计算方案6.4 砌体结构的静力计算砌体结构的静力计算混合结构设计屋盖或楼盖类别屋盖或楼盖类别刚性方案

8、刚性方案刚弹性方案刚弹性方案弹性方案弹性方案1整体式、装配整体和装配式无檩整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖土楼盖s3232s72s722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖或木楼盖s2020s48s483瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖s1616s36s36房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案表表6.3.1 注：注：表中表中s为房屋横墙间距，其长度单位为为房屋横墙间距，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

9、虑。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。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：说明：1 1、房屋的静力计算方案可按表、房屋的静力计算方案可按表6.5.16.5.1选择，对横墙承重结构只选择，对横墙承重结构只需将需将S S取作纵墙间距；取作纵墙间距；2 2、多数砌体房屋属于刚性方案房屋；、多数砌体房屋属于刚性方案房屋；3 3、刚性方案房屋的横墙还需满足一定的构造要求。、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

10、刚弹性）方案房屋的横墙：刚性（和刚弹性）方案房屋的横墙：1 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、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面积的50%50%；2 2、横墙高厚度不宜小于、横墙高厚度不宜小于180mm180mm；3 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、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度不宜小于H/2H/2（H H为横墙总高度）。为横墙总高度）。4 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、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。刚度。混合结构设计第三节 混合结构设计方案

11、 6.5 砌体墙、柱高厚比验算砌体墙、柱高厚比验算(1)验算目的验算目的(1)高厚比定义高厚比定义砌体墙、柱的计算高度砌体墙、柱的计算高度H0与墙的厚度或矩形柱截面的边长与墙的厚度或矩形柱截面的边长（应取与（应取与H0对应的边长）的比值称为高厚比。即对应的边长）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；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；的侧向变形；保证施工中安全。保证施工中

12、安全。墙、柱的高厚比验算墙、柱的高厚比验算1 1高厚比验算公式高厚比验算公式墙、柱的计算高度，按表墙、柱的计算高度，按表5-13确定；确定；墙、柱的折算厚度，墙、柱的折算厚度，（对于矩形截面（对于矩形截面=h）允许高厚比，见表允许高厚比，见表13-4，与砂浆强度有关；，与砂浆强度有关；非承重墙非承重墙的修正系数（对承重墙的修正系数（对承重墙 =1)；开洞修正系数。开洞修正系数。混合结构设计（3）砌体墙、柱高厚比验算）砌体墙、柱高厚比验算 砌体房屋结构中，需进行高厚比验算的构件包括承重的柱、砌体房屋结构中，需进行高厚比验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。无壁柱墙

13、、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、无壁柱墙或矩形截面柱:混合结构设计2、带壁柱的墙（、带壁柱的墙（T形或十字形截面）、带构造柱的墙形或十字形截面）、带构造柱的墙:可分为两部分：可分为两部分：即把带壁柱墙视为厚度为即把带壁柱墙视为厚度为hT3.5i的一片墙的整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。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：带壁柱整片墙的高厚比验算：将壁柱视为墙的一部分，即墙截面将壁柱视为墙的一部分，即墙截面为为T形，按惯性矩和面积均相等的原则，换算成矩形截面，其折形，按惯性矩和面积均相等的原则，换算成矩形截面，其

14、折算墙厚为算墙厚为hT3.5i，i为截面的回转半径。为截面的回转半径。确定计算高度确定计算高度H0时，时，S取相邻横墙间的距离。取相邻横墙间的距离。T形截面的计算冀缘宽度形截面的计算冀缘宽度bf可按下列规定确定：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翼缘可取壁柱高度的13；单层房屋中可取壁柱宽加；单层房屋中可取壁柱宽加23墙墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离。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：、壁柱间墙或构

15、造柱间墙的高厚比验算：确定计算高度确定计算高度H0时，时，S取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。而且不而且不管房屋静力计算采用何种方案，确定壁柱间墙的管房屋静力计算采用何种方案，确定壁柱间墙的H0时，均按时，均按刚性方刚性方案考虑案考虑。当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高厚比限值时，可在墙高范围内设置钢筋厚比限值时，可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁。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：、带构造柱墙的高厚比验算：当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高厚比限值时

16、，可在墙高范围内设置钢筋厚比限值时，可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁。混凝土圈梁。混合结构设计 表中构件高度表中构件高度H的取值规定是：的取值规定是：房屋底层为楼顶面到墙、柱下端的距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础顶面，当基础埋置较深且有刚性地面时离，下端支点的位置可取在基础顶面，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；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，带壁柱山墙可取壁柱处的山墙高度。处的

17、山墙高度。混合结构设计1 1：自自承重墙允许高厚比的修正系数承重墙允许高厚比的修正系数 当当h=240mm时，时，1=1.2；当当h=90mm时，时，1=1.5；当当240mmh90mm时时，1 采用线形插值。采用线形插值。或或1 1.2+0.002（240h）上端为自由端的墙体，上端为自由端的墙体，1尚可提高尚可提高30%。2 2：有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数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：注：1、毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低、毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%；2、组组合合砖砖砌砌体体构构件件的的允允许许高高厚厚比比，可可按按

18、表表中中数数值值提提高高20%，但但不不得得大大于于28；3、验验算算施施工工阶阶段段砂砂浆浆尚尚未未硬硬化化的的新新砌砌砌砌体体高高厚厚比比时时，允允许许高高厚厚比比对对墙墙取取14，对柱取，对柱取11。砂浆强度等级砂浆强度等级墙墙柱柱M2.52215M5.02416M7.52617墙、柱允许高厚比墙、柱允许高厚比 表表6.4.26.4.2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

19、构设计方案 相邻窗间距相邻窗间距混合结构设计第五节 混合结构设计方案 纵墙间距纵墙间距混合结构设计第五节 混合结构设计方案 3.6m0.002混合结构设计第五节 混合结构设计方案 作业：作业：P259：6-1，6-2混合结构设计第五节 混合结构设计方案 6.6 墙、柱承载力的验算墙、柱承载力的验算 一）一）刚性方案刚性方案竖向荷载（屋盖荷载及墙体自重）竖向荷载（屋盖荷载及墙体自重）水平荷载（风荷载）水平荷载（风荷载）计算简图：计算简图：h屋面支承在砌体上，砌体对屋屋面支承在砌体上，砌体对屋面结构的约束作用很小，面结构的约束作用很小，上端上端与屋面铰接与屋面铰接 ；下端与基础固接下端与基础固接1

20、、单层砌体结构房屋、单层砌体结构房屋（纵墙承重）（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。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：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：水平荷载作用下内力：混合结构设计2、多层混合结构房屋、多层混合结构房屋（纵墙承重）（纵墙承重）竖向荷载（楼、屋盖荷载及墙体自重）竖向荷载（楼、屋盖荷载及墙体自重）水平荷载（风荷载）水平荷载（风荷载）1 1）计算单元：）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，取有代多

21、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；表性的一段作为计算单元如图；b为壁柱宽度，为壁柱宽度，H为层高，为层高，S1、S2 为相邻开间宽度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 2）竖向荷载作用下的计算简图：）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；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屋盖和楼盖为纵墙不动铰，底层与基础铰接铰，底层与基础铰接楼盖处墙被楼盖处墙被削弱，忽略削弱，忽略内内侧受弯抗侧受弯抗拉承载力；拉承载力；基础顶面轴基础顶面轴力效应比弯力效应比弯矩大得多，矩大得多，忽略弯矩，忽

22、略弯矩，简化为铰。简化为铰。混合结构设计3 3）水平荷载作用下的内力计算：）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。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，楼盖支承截面外侧产生受拉弯矩，则简化为连续梁简支座；则简化为连续梁简支座；式中式中q为沿楼层高均布风荷载设计值为沿楼层高均布风荷载设计值Hi为层高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：最不利截面：门窗洞口门窗洞口-截面计算截面计算混合结构设计第五节 混合结构设计方案 基本风压值基本风压值（kN/m2）层层 高高（m）总总 高高（m）0.44.0280.5

23、4.0240.64.0180.73.518外墙不考虑风荷载影响时的最大高度外墙不考虑风荷载影响时的最大高度 表表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：荷载：（1）洞口水平截面面积不超过全截面面积的）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）层高和总高不超过表6.3.2的规定；的规定；（3）屋面自重不小于）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、多层砌体结构房屋（横墙承重）（横墙承重）楼（屋）盖视为横墙的不动铰支座，计算

24、简图与刚性方案承重楼（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。纵墙相同。横墙一般横墙一般只需计算竖向荷载作用下只需计算竖向荷载作用下的承载力，除山墙外，其它的承载力，除山墙外，其它横墙均可近似按横墙均可近似按轴心受压构件轴心受压构件计算。计算。横墙长度取横墙长度取1m1m作为计算单元作为计算单元 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。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）二）弹性方案弹性方案按铰接排架进行内力分析按铰接排架进行内力分析 （6）三）三）刚弹性方案刚弹性方案1 1、选取一开间作为计算单元，在平面计算简图中，各层楼盖、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移时的内力与各支杆的反力R Ri i；2、将各支杆反力将各支杆反力R i乘以相应层的空间性能影响系数乘以相应层的空间性能影响系数i，并反，并反向施加于各层楼盖处，再算得墙体内力。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：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