砌体结构墙体中过梁墙梁挑梁.pptx
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1、过梁的设计计算过梁的设计计算墙梁的设计计算墙梁的设计计算挑挑 梁梁本章小结本章小结 思考题与习题思考题与习题 本章内容本章内容第1页/共88页一、过梁的类型过梁是砌体结构门窗洞口上常用的构件,主要有钢筋混凝土过梁、钢筋砖过梁、砖砌平拱过梁和砖砌弧拱过梁等几种不同的形式,如图5.15.1所示。由于砖砌过梁延性较差,跨度不宜过大,因此对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋,应采用钢筋混凝土过梁。钢筋混凝土过梁端部支承长度不宜小于240mm240mm。过梁的设计计算过梁的设计计算 第2页/共88页砖砌过梁的构造要求应符合下列规定。(1)(1)砖砌过梁截面计算高度内的砂浆不宜低于M5M5。(2)(
2、2)砖砌平拱用竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm240mm。(3)(3)钢筋砖过梁底面砂浆层处的钢筋,其直径不应小于5mm5mm,间距不宜大于120mm120mm,钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240mm240mm,砂浆层的厚度不宜小于30mm30mm。过梁的设计计算过梁的设计计算 第3页/共88页 过梁上的荷载有两种:一种是仅承受墙体荷载,第二种是除承受墙体荷载外,还承受其上梁板传来的荷载。试验表明,如过梁上的砌体采用水泥混合砂浆砌筑,当砖砌体的砌筑高度接近跨度的一半时,跨中挠度的增加明显减小。此时,过梁上砌体的当量荷载相当于高度等于1 13 3跨度时的墙体自重。这是由于砌体砂浆随时间增
3、长而逐渐硬化,参加工作的砌体高度不断增加,使砌体的组合作用不断增强。当过梁上墙体有足够高度时,施加在过梁上的竖向荷载将通过墙体内的拱作用直接传给支座。因此,过梁上的墙体荷载应如下取用。(1)(1)对砖砌体,当过梁上的墙体高度hwhwlnln3 3时,应按墙体的均布自重采用(如图5.2(a)5.2(a)所示),其中lnln为过梁的净跨。当墙体高度hwlnhwln3 3时,应按高度为lnln3 3墙体的均布自重采用(如图5.2(b)5.2(b)所示)。(2)(2)对混凝土砌块砌体,当过梁上的墙体高度hwhwlnln2 2时,应按墙体的均布自重采用(如图5.2(c)5.2(c)所示)。当墙体高度hw
4、lnhwln2 2时,应按高度为lnln2 2墙体的均布自重采用(如图5.2(d)5.2(d)所示)。过梁的设计计算过梁的设计计算 二、过梁上的荷载取值第4页/共88页(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)图图5.2 5.2 过梁上的墙体荷载过梁上的墙体荷载 过梁的设计计算过梁的设计计算 第5页/共88页对梁板传来的荷载,试验结果表明,当在砌体高度等于跨度的0.80.8倍左右的位置施加外荷载时,过梁的挠度变化已很微小。因此可认为,在高度等于跨度的位置上施加外荷载时,荷载将全部通过拱作用传递,而不由过梁承受。对过梁上部梁、板传来的荷载,规范规定:对砖和小型砌块砌体,当梁、板下的墙体高度
5、hwhwlnln时,应计入梁、板传来的荷载。当梁、板下的墙体高度hwlnhwln时,可不考虑梁、板荷载。过梁的设计计算过梁的设计计算 第6页/共88页 钢筋砖过梁的工作机理类似于带拉杆的三铰拱,有两种可能的破坏形式:正截面受弯破坏和斜截面受剪破坏。当过梁受拉区的拉应力超过砖砌体的抗拉强度时,则在跨中受拉区会出现垂直裂缝;当支座处斜截面的主拉应力超过砖砌体沿齿缝的抗拉强度时,在靠近支座处会出现斜裂缝,在砌体材料中表现为阶梯形斜裂缝,如图5.3(a)5.3(a)所示。砖砌平拱过梁的工作机理类似于三铰拱,除可能发生受弯破坏和受剪破坏,在跨中开裂后,还会产生水平推力。此水平推力由两端支座处的墙体承受。
6、当此墙体的灰缝抗剪强度不足时,会发生支座滑动而破坏,这种破坏易发生在房屋端部的门窗洞口处墙体上,如图5.3(b)5.3(b)所示。由过梁的破坏形式可知,应对过梁进行受弯、受剪承载力验算。对砖砌平拱还应按其水平推力验算端部墙体的水平受剪承载力。过梁的设计计算过梁的设计计算 三、过梁的计算第7页/共88页 (a)(a)钢筋砖过梁 (b)(b)砖砌平拱过梁图5.3 5.3 过梁的破坏形式过梁的设计计算过梁的设计计算 第8页/共88页1.1.砖砌平拱过梁的承载力计算(1)(1)正截面受弯承载力可按下式计算。(5.1)(5.1)式中:MM按简支梁并取净跨计算的跨中弯矩设计值。f ftmtm沿齿缝截面的弯
7、曲抗拉强度设计值。WW截面模量。过梁的截面计算高度取过梁底面以上的墙体高度,但不大于ln/3ln/3。砖砌平拱中由于存在支座水平推力,过梁垂直裂缝的发展得以延缓,受弯承载力得以提高。因此,公式(5.15.1)的f ftmtm取沿齿缝截面的弯曲抗拉强度设计值。(2)(2)斜截面受剪承载力可按下式计算。过梁的设计计算过梁的设计计算 第9页/共88页式中:式中:V V剪力设计值。剪力设计值。fvfv砌体的抗剪强度设计值。砌体的抗剪强度设计值。b b截面宽度。截面宽度。z z内力臂,当截面为矩形时取内力臂,当截面为矩形时取z z等于等于2h2h3 3。I I截面惯性矩。截面惯性矩。S S截面面积矩。截
8、面面积矩。h h截面高度。截面高度。一般情况下,砖砌平拱的承载力主要由受弯承载力控制。一般情况下,砖砌平拱的承载力主要由受弯承载力控制。过梁的设计计算过梁的设计计算 第10页/共88页2.2.钢筋砖过梁的承载力计算钢筋砖过梁的承载力计算(1)(1)正截面受弯承载力可按下式计算。正截面受弯承载力可按下式计算。M0.85hM0.85h0 0 f fy y As (5.4)As (5.4)式中:式中:M M 按简支梁并取净跨计算的跨中弯矩设计值。按简支梁并取净跨计算的跨中弯矩设计值。f fy y钢筋的抗拉强度设计值。钢筋的抗拉强度设计值。A As s受拉钢筋的截面面积。受拉钢筋的截面面积。h ho
9、o过梁截面的有效高度,过梁截面的有效高度,hohoh-ash-as。a as s受拉钢筋重心至截面下边缘的距离。受拉钢筋重心至截面下边缘的距离。h h 过梁的截面计算高度,取过梁底面以上的墙体高度,但过梁的截面计算高度,取过梁底面以上的墙体高度,但 不大于不大于 ln/3ln/3;当考虑梁、板传来的荷载时,则按梁、板下的高度采用。;当考虑梁、板传来的荷载时,则按梁、板下的高度采用。(2)(2)钢筋砖过梁的受剪承载力计算与砖砌平拱过梁相同。钢筋砖过梁的受剪承载力计算与砖砌平拱过梁相同。过梁的设计计算过梁的设计计算 第11页/共88页3.3.钢筋混凝土过梁的承载力计算钢筋混凝土过梁的承载力计算钢筋
10、混凝土过梁的承载力应按钢筋混凝土受弯构件计算。过钢筋混凝土过梁的承载力应按钢筋混凝土受弯构件计算。过梁的弯矩按简支梁计算,计算跨度取梁的弯矩按简支梁计算,计算跨度取(ln+a)(ln+a)和和1.05ln1.05ln二者中的较小二者中的较小值,其中值,其中a a为过梁在支座上的支承长度。在验算过梁下砌体局部受为过梁在支座上的支承长度。在验算过梁下砌体局部受压承载力时,可不考虑上部荷载的影响,即取压承载力时,可不考虑上部荷载的影响,即取=0=0。由于过梁与。由于过梁与其上砌体共同工作,构成刚度很大的组合深梁,其变形非常小,其上砌体共同工作,构成刚度很大的组合深梁,其变形非常小,故其有效支承长度可
11、取过梁的实际支承长度,并取应力图形完整故其有效支承长度可取过梁的实际支承长度,并取应力图形完整系数系数=1=1。砌有一定高度墙体的钢筋混凝土过梁按受弯构件计算严格地砌有一定高度墙体的钢筋混凝土过梁按受弯构件计算严格地说是不合理的。试验表明过梁也是偏拉构件。过梁与墙梁并无明说是不合理的。试验表明过梁也是偏拉构件。过梁与墙梁并无明确分界定义,主要差别在于过梁支承于平行的墙体上,且支承长确分界定义,主要差别在于过梁支承于平行的墙体上,且支承长度较长;一般跨度较小,承受的梁、板荷载较小。当过梁跨度较度较长;一般跨度较小,承受的梁、板荷载较小。当过梁跨度较大或承受较大梁、板荷载时,应按墙梁设计。大或承受
12、较大梁、板荷载时,应按墙梁设计。【例例5.15.1】已知砖砌平拱过梁净跨已知砖砌平拱过梁净跨ln=1.2mln=1.2m,墙厚,墙厚240mm240mm,过梁构造,过梁构造高度为高度为240mm240mm,采用,采用MUl0MUl0普通烧结砖和普通烧结砖和M7.5M7.5混合砂浆砌筑而成,混合砂浆砌筑而成,求该过梁所能承受的均布荷载设计值。求该过梁所能承受的均布荷载设计值。解:查表解:查表3-113-11得:得:ftm=0.29 N/mm2ftm=0.29 N/mm2,fv=0.14N/mm2fv=0.14N/mm2过梁的设计计算过梁的设计计算 第12页/共88页平拱过梁计算高度:受弯承载力(
13、由式5.1)5.1)为:平拱的允许均布荷载设计值:受剪承载力(由式5.2)5.2)为 其允许均布荷载设计值 取q1q1和q2q2中的较小值,则q=8.18kN/mq=8.18kN/m。过梁的设计计算过梁的设计计算 第13页/共88页【例5.25.2】一钢筋砖过梁,其净跨ln=1.5mln=1.5m,墙厚为240mm(240mm(过梁的宽度与墙厚相同),采用MUl0MUl0烧结粘土砖和M7.5M7.5混合砂浆砌筑而成。在离洞口顶面600mm600mm处作用有楼板传来的均布恒荷载标准值gk1=6kNgk1=6kNm m,活荷载标准值qk=4kNqk=4kNm m。砖墙自重gk2=5.24kNgk2
14、=5.24kNm2m2。采用HPB235HPB235级钢筋。试设计该钢筋砖过梁。解:查表3-113-11得fv=0.14N/mm2fv=0.14N/mm2;钢筋的抗拉强度设计值 fy=210N/mm2fy=210N/mm2。1)1)荷载计算楼板下的墙体高度hw=600mm hw=600mm0.4hw/l0=2.76/5.7=0.480.4,满足要求。墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第59页/共88页2)2)荷载设计值计算(1)(1)托梁自重标准值。(2)(2)托梁顶面的荷载设计值Q1Q1。恒载标准值:活载标准值:托梁顶面荷载设计值。组合一:组合二:取Q Q1 1=27.54kN/m=27.54k
15、N/m墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第60页/共88页(3)(3)墙梁顶面的荷载设计值Q2Q2。恒载标准值:墙重楼屋盖重 活载标淮值:组合一:组合二:取 墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第61页/共88页3)3)使用阶段托梁正截面承载力计算因为是无洞口墙梁,所以。kNm 墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第62页/共88页kNm承载力计算公式为:承载力计算公式为:其中,其中,显然为大偏心受拉构件。,显然为大偏心受拉构件。墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第63页/共88页取 (托梁上部钢筋用量不少于跨中下部钢筋的1/3)1/3)。查现行混凝土结构设计规范中有关表得 代人上述大偏心计算公式,解得受压区高度
16、。所以 选用222+220222+220钢筋(As(As1388mm2)1388mm2)。则1388/31388/3462 mm2462 mm2,取314(As314(As462mm2)462mm2)。检验最小配筋率。AsAsAs=1388As=1388462=1850mm2462=1850mm20.6%250600=900mm20.6%250600=900mm2,满足要求。由于梁高为600mm600mm,故在梁高中部配置通长水平腰筋两道,每道为212212,符合规定,其间距不大于200mm200mm。墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第64页/共88页4)4)使用阶段托梁斜截面承载力计算由于是无
17、洞口墙梁边支座,托梁支座边缘剪力系数。托梁的剪力为:截面满足要求。计算配置箍筋:,则:选用双肢箍筋1010180 180 ,满足要求。墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第65页/共88页5)5)使用阶段墙体受剪承载力计算翼墙计算宽度bfbf计算:窗间墙宽1500mm1500mm;横墙间距 23.5h=23.5240=1680mm23.5h=23.5240=1680mm;。故取bf=1500mmbf=1500mm。系数计算:,所以,由于无洞口,取 。墙体砌体的抗压强度:查表3.53.5得 。墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第66页/共88页所以,墙梁的设计计算墙梁的设计计算 故满足要求。6)6)使用阶
18、段托梁上部砌体局部受压承载力验算故可不验算局部受压承载力。第67页/共88页7)7)施工阶段托梁承载力验算托梁自重及二层楼盖恒载:墙体自重:恒载为:二层楼盖施工活荷载:组合一:组合二:所以,取取结构重要性系数,kNm kNm 墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第68页/共88页由此弯矩值按单筋矩形截面求得的剪力设计值为 故纵筋、箍筋及截面尺寸能满足施工荷载要求。8)8)托梁的配筋图如图5.195.19所示。图5.19墙梁的设计计算墙梁的设计计算 第69页/共88页在砌体结构房屋中,为了支承挑廊、阳台、雨篷等,常设有埋入砌体墙内的钢筋混凝土悬臂构件,即挑梁。当埋入墙内的长度较大且梁相对于砌体的刚度较
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