砌体结构讲义（同济） .ppt

(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,1,目录,四.砌体结构构件的承载力计算,五.混合结构房屋中墙和柱的设计,六.过梁、圈梁、墙梁,砌体结构,一.绪论,二.砌体材料及其力学性能,三.设计原则,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,2,第一章.绪论,砌体房屋的结构型式,砌体结构的历史,砌体结构的应用范围,砌体结构的优缺点,近代砌体结构的发展,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,3,第二章.砌体材料及其力学性能,砌体的块材,砂浆,砌体的种类,砌体的受压性能,砌体的受拉性能,砌体的受剪性能,砌体的弹性模量、摩擦系数、线膨胀系数,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,4,第三章.砌体结构构件的设计原则,正常使用极限状态,按承载能力极限状态设计,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,5,第四章.砌体结构构件的承载力计算,无筋砌体构件承载力的计算,配筋砖砌体构件承载力的计算,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,6,4.1无筋砌体构件承载力的计算,受压构件的计算,砌体的局部受压计算,轴心受拉构件计算,受弯构件计算,受剪构件计算,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,7,4.2 配筋砖砌体构件承载力的计算,网状配筋砖砌体构件计算,组合砖砌体构件计算,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,8,配筋砖砌体构件承载力计算,一。网状配筋砖砌体构件计算,原理：产生三向受压应力状态约束横向变形,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,9,配筋方式：朱P.7图1-7（1）方格钢筋网（2）连弯钢筋网,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,10,适用范围：,（1）尺寸受限制时（2）偏心距不超过截面核心范围，对矩形e/h0.17（3）高厚比16,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,11,破坏特征：三阶段（朱P.43）,第一阶段：个别砖出现裂缝。此阶段荷载可达破坏荷载的60-75%，一般比无筋砌体高（其为50-70%）。,第二阶段：继续加载，纵向裂缝为横向钢筋网所割断，不能沿砌体高度方向形成连续裂缝（仅在网片之间形成较小的纵向裂缝和斜裂缝），裂缝数目较多。,第三阶段：继续加载，外边碎裂严重的砖开始脱离，使砌体破坏。不会形成竖向小柱体，有较高的抗压强度。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,12,关于网状配筋破坏的说明：,（1）配筋率过高时，出现第一批裂缝时的荷载反而有所降低，并且强度提高率减小（朱图3-22a，P.44),（2）强度提高随偏心距的增大而显著降低。朱图3-22b。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,13,3.构造要求：,（1）体积配筋率在0.1%1.0%之间。,（2）防锈。宜用较粗钢筋，但又不宜使灰缝过厚。用钢筋网时，直径宜为3-4mm；用连弯钢筋网时，直径不宜大于8mm。,（3）钢筋网中钢筋间距应在30-120mm之间。,（4）钢筋网间距五皮砖 400mm,（5）砂浆不低于M7.5（原为M5），钢筋上下至少各有2mm厚的砂浆层。目的：保证粘结力,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,14,（6）钢筋网不得用分散的单根钢筋代替。,（7）采用连弯钢筋网时，在竖向应交错设置。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,15,4.网状配筋砌体承载力计算,（1）计算公式网状配筋构件的受压承载力按下式计算,其中：,n为承载力影响系数(影响因素：高厚比、配筋率、偏心距,fn为网状配筋砌体的抗压强度设计值,A为截面面积,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,16,(2)承载力影响系数n,当e0.2h时，为,其中,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,17,为体积配筋率,0n为网状配筋砖砌体构件的稳定系数，也可查P.139附表4-14。,为高厚比,（3）网状配筋砌体抗压强度设计值fn,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,18,上式中e为轴向力的偏心距，按荷载的设计值计算,fy为钢筋的抗拉强度设计值，当大于320MPa时取该值。,=（Vs/V)100,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,19,二.组合砖砌体构件的计算,1.适用范围,截面尺寸受限制，设计不经济。,偏心距过大（大于0.6y）时,对于砖墙与组合砌体一同砌筑的T形截面，可按矩形截面组合砌体构件计算（如朱图4-9，P.73）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,20,2.构造要点（P.116）,（1）应保证钢筋与砂浆的粘结，面层砂浆的强度不宜过低。,（2）受力钢筋的保护层厚度，不应小于规定的最小厚度（表6-6，P.116）。受力钢筋距砖砌体表面的距离不应小于5mm。,（3）砂浆面层厚一般为30-45mm，大于45mm时宜用混凝土。,（4）受力钢筋一般用HPB235级，对混凝土面层可用HRB335级。受压一侧钢筋的配筋率，对砂浆面层，不宜小于0.1%，对混凝土面层，不宜小于0.2%。受拉钢筋的配筋率，不应小于0.1%。竖向钢筋的直径不应小于8mm；钢筋的净间距不应小于30mm。,原则：共同工作；耐久。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,21,（5）箍筋的直径，不宜小于4mm及0.2倍的受压钢筋直径，并不宜大于6mm。箍筋的间距，不应大于20倍受压钢筋直径，及500mm，并不应小于120mm。,（6）当组合砖砌体构件一侧的竖向受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋。,（7）对于截面长短边相差较大的构件如墙体等，应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋，同时设置水平分布钢筋。水平分布钢筋的竖向间距及拉结钢筋的水平间距均不应大于500mm。（朱图6-7，P.116）,（8）组合砖砌体构件的顶部和底部，以及牛腿部位，必须设置钢筋混凝土垫块。受力钢筋伸入垫块的长度，必须满足锚固要求。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,22,3.轴心受压构件的承载力计算，朱P.73,计算公式：,其中，com-稳定系数，与和有关，可按附表4-15（P.141）采用,s-受压钢筋强度系数，当面层为混凝土时为1.0，面层为砂浆时为0.9。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,23,4.偏心受压构件承载力计算,计算图式：,h0,eN,eN,x,fyAs,sAs,f,fc,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,24,计算公式：,对受拉钢筋重心取矩：,图,对轴向力作用点取矩：,(1),(2),(3),可：由（3）求出x，然后按（1）或（2）验算。,（按大偏心的符号规则推出）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,25,的确定：,取=x/h0，其中h0=h-a,则 b时为小偏心受压：s=650-800，-fy s fy,当 b时为大偏心受压：s=fy,图,b对HPB235和HRB335钢筋分别为0.55和0.425。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,26,S-其第一个下标所代表的材料面积（c代表混凝土，无第一下标时为砌体）对第二下标所代表的点处（s代表受拉钢筋、N代表轴向力）的面积矩（此量是有符号的量，以图和方程定出的正向为正）。,eN=e+ea-(h/2-a)eN=e+ea+(h/2-a),附加偏心距ea：,其中h和ea均以mm计。,e小于0.05h时取e=0.05h。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,27,例题,例题4-1（P.78）：轴压柱,轴力设计值：,其一：1.2恒+1.4活=194.27kN（如书中所算）,其二：1.35恒+1.0活=1.35 X 0.8 X 140+1.35 X 0.49 X 0.37 X 19 X 5+0.2 X 140=202.45kN,所以，按新规范，轴力设计值应为202.45kN,（恒载为主时，多以第二种情况控制。）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,28,应注意A 0.3m2的情况。,例题4-1（续）：,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,29,例题4-2（墙受轴压）（P.79）,（1）题的条件中应补充：恒载占80%，活载占20%。,（2）关于荷载设计值：对所有恒载占80%，活载占20%的情况，一般有：（N为总轴力标准值）,其一：1.2恒+1.4活=1.2X0.8N+1.4X0.2N=1.24N,其二：1.35恒+1.0活=1.35X0.8N+0.2N=1.28N,因此，在这种情况下，总是“1.35恒+1.0活”起控制。,（3）因求也需用砂浆强度，故用假定砂浆强度的试算法。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,30,例题4-3（砖柱受不同弯矩作用的情况）（P.80),1.当M=10.24kN.m时,按新规范的计算：,M5砂浆：=0.0015,=11.2，e=640mm(暂用）,e/h=0.13,0=1/(1+2)=1/(1+0.0015X11.22)=0.84164,=1/1+12e/h+(1/12)(1/0-1)2=0.56128,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,31,例题4-4（偏心距大的砖柱）,新规范不允许出现e0.6y的情况。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,32,例题4-5（T形截面窗间墙）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,33,例题4-6（均匀局部承压）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,34,例题4-7（非均匀局部承压）,a0应用新公式算,a0=10(h/f)=10(500/1.38)=19.03mm,1500,370,原A0,150,150,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,35,例题4-8（轴拉构件）（P.84）,例题4-9（受弯构件）,用水泥砂浆，抗压强度乘0.9，其余强度乘0.8,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,36,例题4-10（受剪构件）,应采用新的抗剪公式。,V（fv+0）A,=0.65(砖砌体),=0.311-0.1180/f=0.311-0.118X0.175/(0.9X1.55)=0.2962,=0.65x0.2962=0.1925(把此与0.18比较),(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,37,第五章 混合结构房屋中墙和柱的设计,5.1.概述结构布置方案：纵墙承重、横墙承重、纵横墙混合承重、内框架承重。荷载的传递路线。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,38,5.2.房屋的静力计算方案,房屋的空间作用(影响因素：S和楼屋盖的水平刚度）,s,楼屋盖,一.房屋静力计算方案的分类,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,39,1.弹性方案（朱P.95）,S较大，或楼屋盖水平刚度较小。朱图5-6，P.95。,水平力传递：水平力纵墙纵墙基础,不考虑空间工作，按平面排架算。楼板处水平位移为e,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,40,2.刚性方案（S较小，楼屋盖刚度很大）,假定楼板处水平位移为零，楼屋盖可作为墙柱的不动铰支承。,水平力纵墙,楼屋盖横墙横墙基础,纵墙基础,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,41,刚性方案单层,刚性方案多层,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,42,3.刚弹性方案（介于弹性和刚性方案之间）,楼板处最大水平位移为re0re e,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,43,刚性和刚弹性方案对横墙的要求：（朱P.107）,（1）横墙洞口的水平截面面积不应超过横墙水平全截面面积的50%。,（2）横墙的厚度不宜小于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）。,单层,H,多层,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,44,横墙不能同时满足上述三项要求时，应对横墙的刚度进行验算。如横墙的最大水平位移umaxH/4000时，仍可视作刚性或刚弹性房屋的横墙。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,45,横墙最大水平位移计算的要点：,假定：（1）考虑弯曲变形和剪切变形，取剪切模量GE/2。（2）水平截面上的剪应力=Q/A，为剪应力分布不均匀系数，近似取=2.0；Q为剪力；A为横墙水平截面面积（近似取毛截面面积）。（3）横墙作为竖向杆件的剪应变为/G。（4）横墙的惯性矩I近似按横墙的毛截面计算。与纵墙相连时，每边纵墙的计算宽度取s=0.3H，H为横墙高度。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,46,横墙水平位移计算示意图：,s,bs,s,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,47,二.空间性能影响系数（朱P.95）,其取值见附表6-6（朱P.143）,已知后，就可知刚弹性方案的作用力。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,48,5.3 墙和柱的构造要求,一.高厚比验算（朱P.107）,1.允许高厚比与砂浆强度等级有关，见朱附表6-2，P.142,要求：,其中：1为非承重墙修正系数,2为开洞修正系数（朱P107）,图,bs和s见,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,49,2.墙和柱的计算高度H0,用H0来考虑静力计算方案、墙和柱支承条件等对高厚比的影响。其取值见朱P139附表4-13。,查H0时，构件高度H的取法：底层为楼板底至基础顶（基础较深时，为至地面下300-500mm处）。其余层为楼板底至楼板底。,图,见,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,50,3.墙和柱的高厚比验算,（1）矩形截面墙和柱高厚比验算,（2）带壁柱墙（见图）的高厚比验算,特点：需分别验算整片墙高厚比和壁柱间墙高厚比。,（a）整片墙高厚比验算,此时，s取相邻横墙间距离（见图）,(式6-1),(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,51,计算hT时，取有代表性的单元即可（见图）。,对于单层房屋，计算时可取翼缘宽度为,其中，b为壁柱宽度，H为墙高。显然，bf不得大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离。,（b）壁柱间墙的高厚比验算,按矩形截面墙公式验算。s取相邻壁柱间的距离。并且，不论带壁柱墙的静力计算属何种方案，H0一律按表中刚性方案一栏选用（局部稳定问题）。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,52,设宽度为b的圈梁时（见图），且满足,则圈梁可作为壁柱间墙的不动铰支点。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,53,当横墙间距,时，墙的高度可不受公式限制,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,54,例题5-1 某办公楼西端平面布置如图所示。采用纵墙承重，预制空心楼板搁在纵墙上，内外纵墙及横墙为240mm厚，底层墙高4.6m（算至大放脚顶面），隔墙厚120mm，高3.6m。墙用MU7.5砖和M5砂浆砌筑，试验算各墙的高厚比。,解：（1）外纵墙高厚比验算。查附表6-2（朱P142），=24,由附表6-1（朱P141），现s=14.4m，可确定为刚性方案。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,55,s2H，查附表4-13（朱P139），H0=1.0H=4.6m1=1.0,2=1-0.4 bs/s=1.0-0.4 1.8/3.6=0.8=4.6/0.24=19.17 12=10.824=19.2，满足要求。（2）内纵墙高厚比验算内纵墙上门洞宽为bs=21=2m,s=14.4m1=1,2=1-0.42/14.4=0.94=4.6/0.24=19.17 10.9424=22.56,满足要求。（3）横墙高厚比验算,横墙s=6m，2HsH，所以 H0=0.4s+0.2H=3.32m=3.32/0.24=13.83 12=1.2124=28.8,满足要求。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,56,（4）隔墙高厚比验算隔墙一般后砌在地面垫层上，上端用斜放立砖顶住楼板，故应按顶端为不动铰支座考虑，两侧与纵墙拉结不好，故可按两侧无拉结墙计算，即采用附表4-13中柱子的H0：H0=H=3.6m=H0/h=3.6/0.12=30 1=1.44 24=34.56,满足要求。#,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,57,例题5-2 某单层单跨无吊车厂房，平面图如图所示。壁柱间距为6m，每开间有2.8m宽的窗洞，厂房全长30m，屋架下弦标高5m，装配式无檩体系屋盖，壁柱尺寸见图。试验算带壁柱纵墙的高厚比。,解：由附表6-1（朱P141），该厂房是1类屋盖，山墙之间距离s=30m32m，为刚性方案。,（1）纵墙整片墙的高厚比验算带壁柱墙的几何特征：A=2403200+370250=8.605105mm2 y1=(2403200120+250370(240+250/2)/(8.605105)=146mm,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,58,y2=490-146=344mmI=(3200/3)1463+(3200-370)/3(240-146)3+(370/3)3443=9.12109mm4 i=(I/A)=(9.12109)/(8.605105)=103mmhT=3.5 i=3.5103=361mm壁柱下端嵌固于室内地面下0.5m处，H=5+0.5=5.5ms=30m 2H=11m查附表4-13，计算高度H0=1.0H=5.5m1=1,2=1-0.4 2.8/6=0.813查附表6-2，得=24=H0/hT=5.5/0.361=15.2 12=1 0.813 24=19.5,满足要求。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,59,（2）纵墙壁柱间墙高厚比验算H=5.5m s=6m 2H=11m查附表4-13，H0=0.4s+0.2H=0.46+0.25.5=3.5m=H0/h=3.5/0.24=14.6 19.5,满足要求。#,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,60,二.墙、柱的一般构造要求（朱P114）,三.防止墙体开裂的主要措施（朱P115）,1.温度和收缩引起开裂,2.不均匀沉降引起开裂,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,61,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,62,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,63,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,64,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,65,5.4 刚性房屋中墙和柱的计算,一.单层房屋承重纵墙的计算,计算单元：一个开间中到中（朱图5-9，P96）计算简图：上端铰接，下端固定,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,66,1.在屋面荷载作用下(图）屋架：Nl作用于杆件交点处屋面梁：Nl作用于距墙内边缘0.33a0处。2.在风荷载作用下按常规法算。3.在墙体自重作用下按实际情况决定荷载（还应按施工阶段上端自由、底端固定的悬臂构件进行承载力验算）。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,67,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,68,4.内力组合和承载力验算荷载组合：）1.2恒载+1.4风载（1.35恒载+1.0风载）1.2恒载+1.4屋面活载(1.35恒载+1.0屋面活载)）1.2恒载+0.85(1.4屋面活载+1.4风载)1.35恒载+0.85(1.4屋面活载+1.4风载)上述括号内为新规范增加内容。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,69,墙截面的确定（主要是宽度的确定）：取窗间墙的宽度对于带壁柱的墙，取壁柱宽加2/3墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱的间距。控制截面：I-I，II-II，III-III。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,70,二.刚性方案多层房屋承重纵墙的计算（朱P100）多层房屋一般都设计成刚性方案。要验算高厚比得控制截面承载力。1.选取计算单元(图）取有代表性的一段。一般：单元受荷宽度 s=(s1+s2)/2，s1、s2为相邻两开间的宽度。计算截面宽度s0，有门窗洞口时，取一个开间的门间墙或窗间墙宽；无门窗洞口时，取s0=(s1+s2)/2。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,71,2.竖向荷载作用下的计算（朱P101）从竖向连续梁简化为各楼层段的简支梁（理由）（见图）。（理由不成立时，有按朱伯龙的框架计算法）。荷载：Nu：上面传来的恒、活载，作用在上一楼层墙体截面重心处。Nl：本层楼盖传来的竖向荷载，应考虑实际偏心。当梁支于墙上时，Nl到墙内边的距离：屋盖梁：0.33a0 楼盖梁：0.4a0 G：本层墙体自重，作用在II-II截面重心处（图）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,72,内力分析（按上下层墙厚不同的一般情况考虑）（图）：上部截面：NI=Nu+Nl MI=Nlel-Nue0(e0为Nu的偏心距)下部截面：NII=Nu+Nl+GMII=0注：荷载均取设计值，e按设计值计算。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,73,3.水平荷载作用下的计算通常为风载。规范规定在下列情况下可不考虑风载的影响（朱P111）。必须考虑风载时，计算简图为一竖向连续梁，进一步简化为两端固定梁，最大弯矩为：,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,74,4.纵墙承载力验算的控制截面（图）有门窗洞口的纵墙：计算截面：窗间墙截面控制截面（每层墙两个）（图）：I-I：墙体顶部大梁（或板）底面（按偏压、局压）II-II：墙体下部大梁（或板）底面稍上处（按轴压）（注：假定所有控制截面处的计算截面均取窗间墙截面。这是因为砌体整体性不好，窗下墙作用较小，甚至有被移走的可能。）多层房屋墙体相同时，一般只需验算其中最下一层。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,75,三.多层房屋承重横墙的计算要验算高厚比和控制截面承载力。1.计算单元和计算简图（图）计算单元：取1m宽的横墙计算简图：竖向简支梁。其高度H，一般层及底层与纵墙相同。顶层为坡顶时，取层高加1/2的山墙尖高（图）。受荷范围：宽度1m，纵向取相邻两侧各1/2开间（图）。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,76,2.控制截面和承载力验算（图）I-I：偏压或轴压II-II：轴压计算方法与纵墙相同。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,77,5.5 弹性方案房屋中墙和柱的计算例：单厂、仓库、食堂等一.计算简图取一个开间。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,78,墙（柱）下端嵌固于基础顶面。二.竖向荷载作用下的内力计算对称时，顶部无侧移，内力计算与刚性方案相同。不对称时，按排架计算。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,79,三.水平荷载作用下的内力计算按排架计算。（基础顶面埋深超边0.5m 时取0.5m。）墙、柱控制截面与刚性方案相同。一般可不考虑窗下墙的作用，即取窗间墙按等截面计算。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,80,5.6 刚弹性方案房屋中墙和柱的计算一.刚弹性方案单层房屋1.计算简图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,81,2.内力计算,（1）水平荷载作用下,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,82,对等高多跨单层房屋，其空间刚度比单跨单层房屋好，值仍可按上述取值，结果偏于安全。,（2）竖向荷载作用下,与水平荷载作用下的计算方法相同，把上述水平荷载改为竖向荷载即可。（上述计算方法并没有假定荷载一定是水平的。）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,83,二.刚弹性方案多层房屋（朱P101）,1.竖向荷载作用下的内力计算,对称时，无侧移，可与刚性方案一样。较规则形状时，也可假定无侧移而按刚性方案计算。一般情况下，可按下述水平荷载作用下的计算方法计算。,2.水平荷载作用下的内力计算,多层与单层的差别：多层时，不仅沿纵向各开间（图）存在空间作用，而且沿竖向各楼层（图）也存在空间作用。,多层房屋空间作用大于单层房屋。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,84,规范规定：i统一按单层的取值，此法偏于安全。,计算步骤：,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,85,5.7 上柔下刚和上刚下柔多层房屋的内力计算,一.上柔下刚多层房屋的内力计算,顶部（顶层）为刚弹性方案 按刚弹性计算下部各层为刚性方案 按刚性计算,二.上刚下柔多层房屋的内力计算,底层为刚弹性方案,上部各层为刚性方案,按刚性方案计算,按刚弹性方案计算,计算底层时，视上部各层为刚体，计算步骤如下：,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,86,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,87,第六章 过梁、圈梁、墙梁,6.1 过梁,过梁是设置在墙体门窗洞口上的构件，承受门窗洞口上部墙体和梁、板传来的荷载。,过梁的种类：,钢筋砖过梁（图a）,砖砌平拱过梁（图b）,砖砌弧拱过梁（图c）,钢筋混凝土过梁（图d）,一.过梁及其分类,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,88,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,89,二.过梁上的荷载,过梁的拱作用（图）,1.梁板荷载,对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度hw ln 时（ln 为过梁的净跨），应计入梁板传来的荷载；上述条件不满足时，可不考虑梁、板荷载（图）。,2.墙体荷载,对砖砌体，当过梁上的墙体高度hw ln/3时，应按高度为ln/3墙体的均布自重计算（图）。,对混凝土砌块砌体，上述ln/3改为ln/2。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,90,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,91,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,92,三.过梁承载力计算,砖砌过梁的三种破坏形态（图）：,（1）跨中正截面受弯破坏,（2）支座附近受剪破坏（45度斜裂缝）,（3）支座受剪滑动破坏,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,93,1.砖砌平拱的计算,（1）受弯承载力,按朱式（4-28）计算。（M ftm W）,截面计算高度取过梁底面以上的墙体高度，但不大于 ln/3。,可采用沿齿缝截面的ftm。（因为考虑支座水平推力的有利作用）（图）。,（2）受剪承载力,按朱式（4-29）计算。（V fvbz=fvb(I/S)）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,94,2.钢筋砖过梁的计算,（1）受弯承载力计算：,M 0.85 h0fyAs,其中：,M-按简支梁计算的跨中弯矩设计值,h0-过梁截面有效高度，等于h-as,h-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/3；当考虑梁、板传来的荷载时，则按梁板下的高度采用。（图）,（2）受剪承载力按朱式（4-29）计算。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,95,3.钢筋混凝土过梁,按钢筋混凝土受弯构件计算。,验算过梁下砌体局部受压承载力时，可不考虑上部荷载N0的影响。,有效支承长度可取过梁的实际支承长度（计算跨度可取l0=1.05ln），并取应力图形完整系数=1。（由于组合深梁效应，过梁的变形极小。）,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,96,6.2 圈梁（朱P117）,圈梁：沿外墙四周及内墙水平方向设置的连续封闭的钢筋混凝土梁或钢筋砖梁。,构成：梁宽一般与墙厚h相同，当h240mm时，梁宽不宜小于2h/3。梁高为砖厚度的倍数，且小应小于120mm。内配纵筋不少于48，按受拉钢筋考虑。箍筋间距不宜大于300mm。砼不宜低于C15。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,97,作用：,(1)增强房屋的空间刚度和整体性，加强纵、横墙之间的联系。（及前面所提减小壁柱间墙的高厚比，圈梁满足b/s 1/30时可作为墙的不动铰支承点。）,(2)承受地基不均匀沉降在墙体中引起的弯曲应力，可抑制墙体裂缝的出现或减小裂缝宽度。还可减小振动荷载的不利影响，提高房屋的抗震能力。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,98,设置在基础顶面和檐口部位的圈梁，可以有效地抵抗地基不均匀沉降使房屋受弯而在墙体顶面和底面产生的拉应力。（图）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,99,按构造设置，详见教材。要点（平面图、剖面图）：,（1）首先应在檐口和基础部位设置。,（2）层数多时适当增设（最好在每层设置）,（3）圈梁被洞口截断时，应设附加圈梁进行搭接，搭接长度 max(垂直间距的2倍，1m)（图）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,100,（4）梁宽一般与墙厚h相同，当h 240mm时，梁宽不宜小于（2/3）h。梁高为砖厚度的倍数，且不应小于120mm。内配纵筋不少于48，按受拉钢筋考虑，箍筋间距不宜大于300mm，混凝土不宜低于C15。（图）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,101,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,102,圈梁的构造,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,103,6.3 墙梁,墙梁：由支承墙体的RC托梁及其以上计算高度范围内的墙体所组成的组合构件。（图）,分类：,非承重墙梁：,只承受托梁和它顶面以上墙体自重,承重墙梁：,除上述之外，还承受屋盖和楼盖传来的荷载,例：底层大空间的商店。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,104,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,105,一.受力特点与破坏形态,1.墙梁的受力特点,托梁和墙构成组合深梁。,墙体无洞口时：主应力轨迹（图a）,形成拱作用,托梁主要受拉,墙体有洞口时：主应力轨迹（图b）,形成大拱和小拱,托梁不仅受拉，而且受弯,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,106,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,107,当洞口位于跨中时，大拱作用加强，小拱作用削弱，托梁的受力又接近于无洞口的情况。,2.墙梁的破坏形态,（1）弯曲破坏（图a）,特点：托梁下部和上部主筋先后屈服,条件：托梁中配筋较少，hw/l0较小,（2）剪切破坏（图b,c,d）,条件：托梁中配筋较多，砌体强度较低，hw/l0适中。,hw/l00.5：斜压破坏。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,108,（3）局部受压破坏（图f）,特点：发生在托梁上部。原因是支座外托梁上部砌体中垂直应力集中。,条件：托梁中配筋较多，砌体强度较低，hw/l00.75。,（4）托梁大偏心受拉破坏（图）,（5）托梁剪切破坏（图）,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,109,a)弯曲破坏；b),c)斜拉破坏；d),e)斜压破坏；f)局部受压破坏,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,110,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,111,二.墙梁的计算,墙梁应符合朱表4-2（P75）的一般规定。,1.计算简图（图）,各参数取值如下：,（1）墙梁的计算跨度l0取1.05倍净跨或支座中心距离较小值。,（2）墙体计算高度hw取托梁顶面一层墙高。当hw l0时，取hw=l0。,（3）墙梁计算高度H0取 H0=0.5hb+hw。,（4）翼墙计算宽度bf，见朱P75。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,112,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,113,二.墙梁的荷载计算（图）,（1）使用阶段墙梁上的荷载,（I）承重墙梁,Q1，F1：作用在托梁顶面的荷载设计值，包括托梁自重及本层楼盖的恒载和活载。,Q2，F2：作用在墙梁顶面的荷载设计值，取托梁以上各层墙体自重，以及墙梁顶面以上各层楼盖的恒载和活载，集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载。,（II）自承重墙梁,仅有Q2，取托梁自重及托梁以上墙体自重。,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,114,（2）施工阶段托梁上的荷载，包括：,托梁自重和本层楼盖的恒载,本层楼盖的施工荷载,墙体自重，取高度为l0/3的墙体自重；开洞时尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,115,3.墙梁的承载力计算（简支墙梁）,（1）使用阶段,（I）受弯承载力计算,只对托梁计算（确定其弯矩和轴力，按偏拉构件计算）。,弯矩由直接荷载（作用于托梁顶面）和墙梁荷载（作用于墙梁顶面）引起,其中倍（1）分给托梁,全部由托梁承受,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,116,弯矩：Mb=M1+M2 轴拉力：Nb=M2/H0 其中：=M(1.7hb/l0-0.03)（考虑组合作用的弯矩系数）M=4.5-10a/l0（洞口影响系数，无洞口时取1.0。）=0.44+2.1hw/l0（考虑墙梁组合作用的轴力系数）M1和M2分别为在Q1、F1和Q2、F2作用下的弯矩,轴力则仅由墙梁荷载引起。,计算式：,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,117,（II）托梁受剪承载力计算,设计剪力为：Vb=V1+1V2,V1和V2分别为在Q1、F1和Q2、F2作用下的剪力,1为考虑组合作用的托梁剪力系数，无洞口墙梁取0.6；有洞口墙梁取0.7（对自承重墙梁，相应为0.45和0.5）。,受剪则分别进行托梁和墙体的抗剪计算。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,118,（III）墙梁墙体受剪承载力计算,计算公式：V2 12(0.2+hb/l0+ht/l0)f h hw,1 为翼墙影响系数，对单层墙梁取1.0；对多层墙梁，当bf/h=3时取1.3，当bf/h=7时取1.9，其间按线性插值。,2 为洞口影响系数，无洞口墙梁取1.0；多层有洞口墙梁，取0.9，单层有洞口墙梁，取0.7。,ht为墙梁顶面圈梁截面高度。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,119,（IV）托梁支座上部砌体局部受压承载力计算,Q2 f h其中，=0.25+0.08 bf/h为局压系数，当0.81时取=0.81。,当bf/h 5或墙梁支座处设置上下贯通的落地混凝土构造柱时可不验算局部受压承载力。,（2）施工阶段：按钢筋混凝土受弯构件对托梁计算。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,120,三.墙梁的构造要求（朱P121）,要点：（1）托梁纵向钢筋宜通长设置，接头应焊接。（2）承重墙梁两端应设置翼墙。,图,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,121,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,122,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,123,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,124,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,125,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,126,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,127,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,128,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,129,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,130,(c)同济大学苏小卒教授 砌体结构讲义,131,