1、第第5 5章章 混合结构房屋墙体设计混合结构房屋墙体设计 教学提示：本章叙述了混合结构房屋的结构教学提示：本章叙述了混合结构房屋的结构布置方案及特点；详细讨论了不同空间作用程度布置方案及特点；详细讨论了不同空间作用程度的房屋采用的静力计算方案；给出了混合结构房的房屋采用的静力计算方案；给出了混合结构房屋墙柱高厚比验算方法；分析了单层、多层房屋屋墙柱高厚比验算方法；分析了单层、多层房屋在不同静力计算方案时的计算简图，内力计算方在不同静力计算方案时的计算简图，内力计算方法、控制截面的选取，以及进行墙体截面承载力法、控制截面的选取，以及进行墙体截面承载力的验算。的验算。教学要求：本章在让学生了解混合
2、结构房屋教学要求：本章在让学生了解混合结构房屋的结构布置方案及特点的基础上，学会确定房屋的结构布置方案及特点的基础上，学会确定房屋静力计算方案，熟练掌握混合结构刚性方案房屋静力计算方案，熟练掌握混合结构刚性方案房屋墙体设计计算方法、构造要求、墙柱高厚比验算墙体设计计算方法、构造要求、墙柱高厚比验算。砌体结构房屋通常是指主要承重构件由不同砌体结构房屋通常是指主要承重构件由不同的材料组成的房屋的材料组成的房屋房屋的房屋的楼（屋）盖楼（屋）盖钢筋混凝土钢筋混凝土结构结构轻钢结构轻钢结构木结构木结构 墙体、柱、墙体、柱、基础等承基础等承重构件重构件砖砖石石砌块砌块砌体结构房屋中砌体结构房屋中水平承重结
3、构水平承重结构：由板、梁、屋架等构件组成的楼（屋）盖。：由板、梁、屋架等构件组成的楼（屋）盖。竖向承重结构竖向承重结构：由墙体、柱、基础组成。：由墙体、柱、基础组成。房屋四周与外界隔离的墙体又称为外墙，其余的墙称房屋四周与外界隔离的墙体又称为外墙，其余的墙称为内墙，内墙中仅起隔断作用而不承受楼板荷载的墙称作为内墙，内墙中仅起隔断作用而不承受楼板荷载的墙称作隔墙，其墙厚可适当减小。隔墙，其墙厚可适当减小。纵墙纵墙：沿房屋长方向布置的墙：沿房屋长方向布置的墙横墙横墙：沿房屋短方向布置的墙：沿房屋短方向布置的墙砌体结构房屋墙体的设计砌体结构房屋墙体的设计主要包括主要包括 结构布置方案、计算简图、荷载
4、统计、内力结构布置方案、计算简图、荷载统计、内力计算、内力组合、构件截面承载力验算。计算、内力组合、构件截面承载力验算。相应的构造措施。相应的构造措施。根据竖向荷载的传递路线不同，房屋的结构布置方案根据竖向荷载的传递路线不同，房屋的结构布置方案可分为下列四种：可分为下列四种：1.1.纵墙承重方案；纵墙承重方案；2.2.横墙承重方案；横墙承重方案；3.3.纵横墙混合承重方案；纵横墙混合承重方案；4.4.内框架承重方案。内框架承重方案。5.1.1 5.1.1 砌体结构房屋的结构布置方案砌体结构房屋的结构布置方案5.1 5.1 混合结构房屋的结构布置和静力计算方案混合结构房屋的结构布置和静力计算方案
5、竖向荷载传递路线为：竖向荷载传递路线为：特点：特点：纵墙为主要承重墙，纵墙为主要承重墙，横墙间距大，故空间较大。横墙间距大，故空间较大。纵墙荷载大，其门纵墙荷载大，其门窗洞口大小和位置受限。窗洞口大小和位置受限。横墙间距大，横墙横墙间距大，横墙 数量少，所以横向刚度小，数量少，所以横向刚度小，整体性差。整体性差。适用范围：适用范围：要求大空间房屋：要求大空间房屋：如：如：单层厂房；单层厂房；仓库；仓库；酒店；酒店；食堂；食堂；车间等。车间等。1.纵墙承重方案纵墙承重方案 板板梁（屋架）梁（屋架）纵墙纵墙基础基础地基地基 横墙为主承重，纵横墙为主承重，纵墙拉结横墙形成整体，故墙拉结横墙形成整体，
6、故纵墙洞口大小开设自由。纵墙洞口大小开设自由。横墙多、空间小，横墙多、空间小，刚度大，整体性好，抗震刚度大，整体性好，抗震性好。性好。结构简单，施工方结构简单，施工方便，墙体用料多。便，墙体用料多。房屋大小较固定。房屋大小较固定。小开间房屋小开间房屋如：住宅楼；如：住宅楼；宿舍楼；宿舍楼；旅馆、招待所等。旅馆、招待所等。竖向荷载传递路线为：竖向荷载传递路线为：2.横墙承重方案横墙承重方案特点：特点：楼（屋）面板楼（屋）面板 横墙横墙 基础基础 地基地基适用范围：适用范围：楼盖布置灵活，楼盖布置灵活，空间大小均衡。空间大小均衡。空间刚度较好。空间刚度较好。墙体用料多。墙体用料多。教学楼；教学楼；
7、办公楼；办公楼；医院楼；医院楼；实验楼等。实验楼等。竖向荷载传递路线为：竖向荷载传递路线为：3.纵横墙混合承重方案纵横墙混合承重方案特点：特点：楼（屋）面板楼（屋）面板横墙横墙 或或纵墙纵墙基础基础地基地基 梁梁纵墙纵墙适用范围：适用范围：外墙和柱为竖外墙和柱为竖向承重构件，向承重构件，空间大，空间大，平面布置灵活；平面布置灵活；竖向承重竖向承重材料材料不同，基础形式亦不不同，基础形式亦不同，施工复杂，引起同，施工复杂，引起基础不均匀沉降；基础不均匀沉降；横墙较少，空横墙较少，空间间刚度较差。刚度较差。多层厂房；多层厂房；底层商店、上层住宅。底层商店、上层住宅。竖向荷载传递路线为：竖向荷载传递
8、路线为：4.内框架承重方案内框架承重方案特点：特点：楼（屋）面板楼（屋）面板 柱柱 柱柱 基基 础础 梁梁 外纵墙外纵墙外纵墙基础外纵墙基础适用范围：适用范围：地基地基5.1.2 5.1.2 混合结构房屋的静力计算方案混合结构房屋的静力计算方案 确定房屋的确定房屋的静力计算方案静力计算方案，实际上就是通过对房屋空间，实际上就是通过对房屋空间工作情况进行分析，根据房屋工作情况进行分析，根据房屋空间刚度空间刚度的大小确定的大小确定墙、柱墙、柱设设计时的结构计时的结构计算简图计算简图。1.1.房屋的空间工作情况房屋的空间工作情况 混合结构房屋中的混合结构房屋中的屋盖、楼盖、墙柱和基础屋盖、楼盖、墙柱
9、和基础共同组成一共同组成一个空间结构体系，承受作用在房屋上的个空间结构体系，承受作用在房屋上的竖向荷载竖向荷载和和水平荷载水平荷载。在水平荷载下，房屋空间整体作用的表现最为明显，故在水平荷载下，房屋空间整体作用的表现最为明显，故分析时常用水平荷载，现以各类单层房屋为例分析其受力特分析时常用水平荷载，现以各类单层房屋为例分析其受力特点。点。如图所示一如图所示一单层厂房，外纵单层厂房，外纵墙承重，屋盖为墙承重，屋盖为装配式钢筋混凝装配式钢筋混凝土楼盖，两端没土楼盖，两端没有设置山墙，中有设置山墙，中间也没设置横间也没设置横墙墙 。水平风荷载传递路线是：水平风荷载传递路线是：风荷载风荷载 纵墙纵墙
10、纵墙纵墙 基础基础 地基地基 假定外纵墙的窗口是有规律的均匀排列，则在水平均匀假定外纵墙的窗口是有规律的均匀排列，则在水平均匀风荷载作用下，整个房屋的墙顶水平位移是相同的（用风荷载作用下，整个房屋的墙顶水平位移是相同的（用u up p表表示）。示）。从其中任意两个窗口中线取出一个单元，显然这个单元从其中任意两个窗口中线取出一个单元，显然这个单元的受力状态和整个房屋的受力状态相同。的受力状态和整个房屋的受力状态相同。这个单元的受力状这个单元的受力状态来代表整个房屋的受力状态，这个单元称为态来代表整个房屋的受力状态，这个单元称为计算单元计算单元。荷载作用下的顶点水平位移荷载作用下的顶点水平位移u
11、up p主要取决于纵墙刚度，屋盖主要取决于纵墙刚度，屋盖结构的刚度则保证水平荷载传递时，两侧墙体的位移相同。结构的刚度则保证水平荷载传递时，两侧墙体的位移相同。计算单元可按平面排架计算。计算单元可按平面排架计算。纵墙比拟为排架柱，屋盖结构比拟为横梁，基础看作柱纵墙比拟为排架柱，屋盖结构比拟为横梁，基础看作柱的固定支座，屋盖结构和墙顶的连接点可视为铰接。的固定支座，屋盖结构和墙顶的连接点可视为铰接。房屋两端有山墙：房屋两端有山墙：水平风荷载的水平风荷载的传力途径传力途径：纵墙和屋盖组成的平面排架内传：纵墙和屋盖组成的平面排架内传递，还通过屋盖平面和山墙平面进行传递。递，还通过屋盖平面和山墙平面进
12、行传递。整个房屋墙顶的整个房屋墙顶的水平位移水平位移：沿房屋纵向发生变化。：沿房屋纵向发生变化。组成：组成：空间受力体系空间受力体系。风荷载的传递路线为：风荷载的传递路线为：山墙基础山墙屋盖结构纵墙基础风荷载纵墙 地基 纵墙顶部水平位移纵墙顶部水平位移u us s us=u1+u2up 式中式中 u u1 1山墙顶面水平位移，其大小取决于山墙刚度，山墙刚山墙顶面水平位移，其大小取决于山墙刚度，山墙刚度愈大，度愈大，u u1 1愈小；愈小；u u2 2屋盖平面内产生的弯曲变形，其大小取决于屋盖刚度屋盖平面内产生的弯曲变形，其大小取决于屋盖刚度及横（山）墙间距，屋盖刚度愈大，横（山）墙间距愈小，及
13、横（山）墙间距，屋盖刚度愈大，横（山）墙间距愈小，u u2 2愈小。愈小。空间性能影响系数空间性能影响系数1chksuups11k弹性系数，取决于屋盖刚度，与屋（楼）盖类别有关。弹性系数，取决于屋盖刚度，与屋（楼）盖类别有关。ps又称为考虑空间作用后的位移折减系数。又称为考虑空间作用后的位移折减系数。2.房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案 根据房屋空间刚度的大小分为：根据房屋空间刚度的大小分为：（1）刚性方案）刚性方案 当横墙间距小、楼屋盖水平刚度较当横墙间距小、楼屋盖水平刚度较大时，房屋的空间刚度也较大，在水平大时，房屋的空间刚度也较大，在水平荷载作用下，房屋的水平位移很小。在荷载作用下，
14、房屋的水平位移很小。在确定墙柱的计算简图时，可以忽略房屋确定墙柱的计算简图时，可以忽略房屋的的水平位移水平位移，将楼屋盖视为墙柱的，将楼屋盖视为墙柱的不动不动铰支承铰支承，则墙柱的内力可按，则墙柱的内力可按不动铰支承不动铰支承的竖向构件的竖向构件计算。计算。0.77 0.330.77 规范规范提出更实用查表法提出更实用查表法 影响房屋空间性能的因素很多，除上述的屋盖刚度和横影响房屋空间性能的因素很多，除上述的屋盖刚度和横墙间距外，还有屋架的跨度、排架的刚度、荷载类型及多层墙间距外，还有屋架的跨度、排架的刚度、荷载类型及多层房屋层与层之间的相互作用等。房屋层与层之间的相互作用等。刚性和刚弹性方案
15、房屋的横墙应符合下列要求：刚性和刚弹性方案房屋的横墙应符合下列要求：（1 1）横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应）横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的超过横墙截面面积的50%50%。（2 2）横墙的厚度不宜小于）横墙的厚度不宜小于180mm180mm；（3 3）单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房）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屋的横墙长度不宜小于H/2H/2（H H为横墙总高度）。为横墙总高度）。当横墙不能符合上述要求时，当横墙不能符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。如其最应对横墙的刚度进行验算。如其最大水平位移值大水平位移值
16、maxH/4000时，仍时，仍可视作刚性或刚弹性方案房屋的横可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。墙。HmaxP1 max计算：计算：EAnPHEInPHHGEIHPu5.263331maxmiiiimiiHPEAnHPEInu131max5.26图图5-8 单层房屋横墙计算简图单层房屋横墙计算简图单层房屋单层房屋多层房屋多层房屋常遇的计算：常遇的计算：1.一般墙柱；一般墙柱；2.带壁柱墙；带壁柱墙；3.带构造柱墙。带构造柱墙。高厚比验算：高厚比验算：1.允许高厚比的限值；允许高厚比的限值；2.墙、柱实际高厚比的确定。墙、柱实际高厚比的确定。混合结构房屋中的墙、柱均是受压构件，除了应满足混合结构房
17、屋中的墙、柱均是受压构件，除了应满足承载力的要求外，还必须保证其稳定性，承载力的要求外，还必须保证其稳定性，规范规范规定，规定，用验算墙、柱高厚比的方法来保证墙、柱的稳定性。用验算墙、柱高厚比的方法来保证墙、柱的稳定性。5.2 墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算 对墙、柱进行承载力计算或验算高厚比时所对墙、柱进行承载力计算或验算高厚比时所采用的高度，称为采用的高度，称为计算高度计算高度。5.2.1 墙柱的计算高度墙柱的计算高度 表表5-35-3中的构件高度中的构件高度H H应按下列规定采用：应按下列规定采用：（1 1）在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点的距离。）在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点
18、的距离。下端支点的位置，可取在基础顶面。当埋置较深且有刚性地下端支点的位置，可取在基础顶面。当埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地面下坪时，可取室外地面下500mm500mm处；处；（2 2）在房屋其他层，为楼板或其他水平支点间的距离；）在房屋其他层，为楼板或其他水平支点间的距离；（3 3）对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的）对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的1/21/2；对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。；对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。对有吊车的房屋，当荷载组合不考对有吊车的房屋，当荷载组合不考虑吊车作用时，变截面柱上段的计算高虑吊车作用时，变截面柱上段的计算高度可按表
19、度可按表5-3规定采用；变截面柱下段规定采用；变截面柱下段的计算高度可按下列规定采用：的计算高度可按下列规定采用：（1）当）当Hu/H1/3时，取无吊车房屋时，取无吊车房屋的的H0；（2）当）当1/3Hu/Hh90内插内插901.5 上端为自由端墙，除按上述规定提高外，上端为自由端墙，除按上述规定提高外，尚可提高尚可提高30%；工程实践表明，对于厚度小于工程实践表明，对于厚度小于90mm的墙，的墙，当双面用不低于当双面用不低于M10的水泥砂浆抹面，包括抹的水泥砂浆抹面，包括抹面层的墙厚不小于面层的墙厚不小于90mm时，可按墙厚等于时，可按墙厚等于90mm验算高厚比。验算高厚比。hH0 21 对
20、有门窗洞口的墙，其刚度因开洞而降低，其允许高厚比对有门窗洞口的墙，其刚度因开洞而降低，其允许高厚比 值值乘以降低系数乘以降低系数2，2应按下式计算：应按下式计算：sbs4.012 bs在宽度在宽度s范围内的门窗范围内的门窗洞口总宽度；洞口总宽度；s相邻横墙或壁柱之间相邻横墙或壁柱之间的距离。的距离。当当2小于小于0.7时，取时，取2等于等于0.7；当洞口高度等于或小于墙高的当洞口高度等于或小于墙高的1/5时，时，可取可取2等于等于1.0。式中式中图图5-9 门窗洞口宽度示意图门窗洞口宽度示意图 当与墙连接的相邻两横墙的距离当与墙连接的相邻两横墙的距离S 1 2 h时，墙的高度不再受时，墙的高度
21、不再受上式限制。上式限制。（1）整片墙的高厚比验算整片墙的高厚比验算2.带壁柱墙的高厚比验算带壁柱墙的高厚比验算式中式中 hT带壁柱墙截面的折算厚度，带壁柱墙截面的折算厚度，hT=3.5i；i带壁柱墙截面的回转半径；带壁柱墙截面的回转半径；I、A分别为带壁柱墙截面的惯性矩和截面面积。分别为带壁柱墙截面的惯性矩和截面面积。210ThH 当确定带壁当确定带壁柱墙的计算高度柱墙的计算高度H0时，时，s应取相邻应取相邻横墙间的距离横墙间的距离sw。在确定截面回转半径在确定截面回转半径i时，带壁柱墙的计算截面翼缘宽度时，带壁柱墙的计算截面翼缘宽度bf 可按下列规定采用：可按下列规定采用：图图5-10 带
22、壁柱墙验算图带壁柱墙验算图 多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的可取壁柱高度的1/3；单层房屋，可取壁柱宽加单层房屋，可取壁柱宽加2/3墙高，但墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离；不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离；计算带壁柱墙的条形基础时，可取相计算带壁柱墙的条形基础时，可取相邻壁柱间的距离。邻壁柱间的距离。满足下式，则壁柱间墙不会失稳。满足下式，则壁柱间墙不会失稳。210hH 注意：计算注意：计算H0时，时，s应取相邻壁柱间的距离，应取相邻壁柱间的距离，不管该房屋属于何
23、种计算方案，不管该房屋属于何种计算方案，H0查表查表5-3时均按时均按刚性方案查用。刚性方案查用。（2）壁柱间墙的高厚比验算壁柱间墙的高厚比验算式中式中 c带构造柱墙允许高厚比提高系数，按下式计算带构造柱墙允许高厚比提高系数，按下式计算lbcc1 系数，对细料石砌体，系数，对细料石砌体，=0；对混凝土砌体、混凝土多孔；对混凝土砌体、混凝土多孔砖、粗料石、毛料石及毛石砌体，砖、粗料石、毛料石及毛石砌体，=1.0；其他砌体，；其他砌体，=1.5；bc构造柱沿墙长方向的宽度；构造柱沿墙长方向的宽度；l构造柱间距，此时构造柱间距，此时s取相邻构造柱间距。取相邻构造柱间距。（1）整片墙的高厚比验算整片墙
24、的高厚比验算3.带构造柱墙的高厚比验算带构造柱墙的高厚比验算 cThH210当当 bc/l0.25时，取时，取bc/l=0.25；当；当 bc/l0.05时，取时，取bc/l=0。满足下式，则构造柱间墙不会失稳。满足下式，则构造柱间墙不会失稳。210hH 注意：计算注意：计算H0时，时，s应取相邻壁柱间的距离，不管该房屋应取相邻壁柱间的距离，不管该房屋属于何种计算方案，属于何种计算方案，H0查表查表5-3时均按刚性方案查用。时均按刚性方案查用。应当注意，考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施应当注意，考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段。由于在施工过程中大多是先砌筑墙后浇注构造柱，
25、应工阶段。由于在施工过程中大多是先砌筑墙后浇注构造柱，应注意采取措施保证带构造柱墙在施工阶段的稳定性。注意采取措施保证带构造柱墙在施工阶段的稳定性。（2）构造柱间墙的高厚比验算构造柱间墙的高厚比验算 设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙，当设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙，当b/s1/30时，圈梁可时，圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点（视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点（b为圈梁宽度）。为圈梁宽度）。例例5-1 某混合结构办公楼底层平面图如图某混合结构办公楼底层平面图如图5-11所示，采用装配式钢所示，采用装配式钢筋混凝土楼（屋）盖，外墙厚筋混凝土楼（屋）盖，外墙厚37
26、0mm，内纵墙与横墙厚，内纵墙与横墙厚240mm，隔墙，隔墙厚厚120mm，底层墙高，底层墙高H=4.5m（从基础顶面算起），隔墙高（从基础顶面算起），隔墙高H=3.5m。承。承重墙采用重墙采用M5砂浆；隔墙采用砂浆；隔墙采用M2.5砂浆。试验算底层墙的高厚比。砂浆。试验算底层墙的高厚比。图图5-11 办公楼底层平面图办公楼底层平面图 解解（1）确定静力计算方案 最大横墙间距s=3.6 3=10.8m2H=24.5=9m，查表5-3，计算高度H0=1.0H=4.5m。砂浆强度等级M5，表5-4得允许高厚比=24。外墙为承重墙，故1=1.07.0833.06.35.14.014.012sbs 9
27、9.1924833.00.116.1237.05.4210hH满足要求。（3）内纵墙高厚比验算）内纵墙高厚比验算内纵墙为承重墙，故内纵墙为承重墙，故1=1.07.0867.06.32.14.014.012sbs75.1824.05.40hH 81.2024867.00.121满足要求。满足要求。（4）内横墙高厚比验算纵墙间距s=5.7m，H=4.5m，所以Hs2H查表5-3，计算高度 H0=0.4s+0.2H=0.45.7+0.24.5=3.18m内横墙为承重墙且无洞口，故1=1.0，2=1.0 24240.10.125.1324.018.3210hH满足要求。（5）隔墙高厚比验算 隔墙一般后
28、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承点考虑。如隔墙与纵墙同时砌筑，则s=5.7m，H=3.5m，Hs2H查表5-3求计算高度，此时H0=1.0H=3.5m 68.31220.144.117.2912.05.3210hH满足要求。例5-2 某单层无吊车厂房，全长42m，宽12m，层高4.5m，如图5-12所示，四周墙体采用MU15混凝土普通砖和M5b砂浆砌筑，装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖。试验算外纵墙和山墙高厚比。图图5-12 仓库平面图、壁柱墙截面仓库平面图、壁柱墙截面 解（1）确定静力计算方案 该仓库属1类屋盖，两端山墙（横墙）间距s=42m，查表5-2，32ms7
29、2m，属刚弹性方案。壁柱下端嵌固于室内地面以下0.5m处，墙的高度H=4.5+0.5=5m，砂浆强度等级Mb5，查表5-4得允许高厚比=24。（2）带壁柱外纵墙高厚比验算 带壁柱墙截面几何特征的计算 截面面积 A=2403000+370250=8.125105mm2形心位置 mmy14810125.82/250240370250120240300051mmy3421482502402惯性矩 493331086.831482403703000334237031483000mmI回转半径 mmAIi10410125.8/1086.8/59折算厚度 hT=3.5i=3.5104=364mm整片纵墙的
30、高厚比验算查表5-3，计算高度H0=1.2H=1.25=6m7.08.0634.014.012sbs承重墙，故1=1.0 2.19248.00.148.16364.06210hH满足要求。壁柱间墙的高厚比验算s=6m，H=5m，Hs2H查表5-3，计算高度H0=0.4s+0.2H=0.46+0.25=3.4m 2.19248.00.117.1424.04.3210hH满足要求。（3）山墙高厚比验算 整片墙的高厚比验算 纵墙间距s=43=12m0.05，s=12m2H=25=10m，查表5-3，计算高度H0=1.0H=5m。7.08.0424.014.012sbs09.106.05.111lbc
31、c 93.202409.18.00.183.2024.05210chH满足要求。构造柱间墙的高厚比验算构造柱间距s=4mH=5m，查表5-3，计算高度H0=0.6s=0.64=2.4m7.08.0424.014.012sbs 2.19248.00.11024.04.2210hH满足要求。学习内容：掌握刚性方案房屋计算单元的取法；计算基学习内容：掌握刚性方案房屋计算单元的取法；计算基本假定；计算简图的取法；单一荷载下内力计算的思路、方本假定；计算简图的取法；单一荷载下内力计算的思路、方法；控制截面的位置，控制截面内力的组合、截面承载力的法；控制截面的位置，控制截面内力的组合、截面承载力的计算。计
32、算。5.3 刚性方案房屋墙体的设计计算刚性方案房屋墙体的设计计算5.3.1 砌体结构房屋的静力计算方案砌体结构房屋的静力计算方案 房屋承重纵墙计算时，一般应取荷载较大、截面削弱最多房屋承重纵墙计算时，一般应取荷载较大、截面削弱最多具有代表性的一个开间作为具有代表性的一个开间作为计算单元计算单元。由于结构的空间作用，。由于结构的空间作用，房屋纵墙顶端的水平位移很小，在作内力分析时认为水平位房屋纵墙顶端的水平位移很小，在作内力分析时认为水平位移为零。移为零。1.计算简图计算简图 在结构简化为计算简图的过程中，考虑了下列假定：在结构简化为计算简图的过程中，考虑了下列假定：（1）纵墙、柱下端在基础顶面
33、处固接，上端与屋面大梁（或屋）纵墙、柱下端在基础顶面处固接，上端与屋面大梁（或屋架）铰接；架）铰接；（2）屋盖结构可作为纵墙上端的不动铰支座。）屋盖结构可作为纵墙上端的不动铰支座。计算简图为无侧移的平面排架。计算简图为无侧移的平面排架。每片纵墙均可以按上端支承在不动铰支座和下端支承在固定支座每片纵墙均可以按上端支承在不动铰支座和下端支承在固定支座上的竖向构件单独进行计算。上的竖向构件单独进行计算。2.荷载计算荷载计算 （1）屋面荷载）屋面荷载 屋面荷载包括屋面构件的屋面荷载包括屋面构件的自重自重、屋面活荷载屋面活荷载或或雪荷载雪荷载，有，有的还有的还有积灰荷载积灰荷载，这些荷载通过屋架或屋面大
34、梁以集中力的形，这些荷载通过屋架或屋面大梁以集中力的形式作用于墙体顶端。作用于墙体顶端的屋面荷载由式作用于墙体顶端。作用于墙体顶端的屋面荷载由轴心压力轴心压力Nl和和M=Nlel组成。组成。（2）风荷载作用）风荷载作用 由作用于由作用于屋面上屋面上和和墙面上墙面上的风荷载两部分组成。屋面上的的风荷载两部分组成。屋面上的风荷载（包括作用在女儿墙上的风荷载）一般简化为作用于墙、风荷载（包括作用在女儿墙上的风荷载）一般简化为作用于墙、柱顶端的柱顶端的集中荷载集中荷载W，对于刚性方案房屋，对于刚性方案房屋，W直接通过屋盖传直接通过屋盖传至横墙，再由横墙传至基础后传给地基。墙面上的风荷载为至横墙，再由横
35、墙传至基础后传给地基。墙面上的风荷载为均均布荷载布荷载，应考虑两种风向，即按，应考虑两种风向，即按迎风面迎风面q1（压力）、（压力）、背风面背风面q2（吸力）分别考虑。（吸力）分别考虑。（3）墙体自重）墙体自重 包括包括砌体砌体、内外粉刷内外粉刷及及门窗的自重门窗的自重，作用于墙体的轴线，作用于墙体的轴线上。当墙、柱为等截面时，自重不引起弯矩；当墙、柱为变上。当墙、柱为等截面时，自重不引起弯矩；当墙、柱为变截面时，上阶柱自重截面时，上阶柱自重G1对下阶柱各截面产生弯矩对下阶柱各截面产生弯矩M1=G1e1（e1为上下阶柱轴线间距离）。因为上下阶柱轴线间距离）。因M1在施工阶段就已经存在，在施工阶
36、段就已经存在，应按应按悬臂构件悬臂构件计算。计算。3.内力计算内力计算（1）在屋面荷载作用下，其内力为）在屋面荷载作用下，其内力为HxMMMMMMHMRRxACAC3222/23（1）在均布风荷载作用下，其内力为）在均布风荷载作用下，其内力为HxxqHMHqMHqRHqRxAAC438885832当当 时，时，。对迎风面对迎风面q=q1，对背风面，对背风面q=q2。Hx8312892maxqHM 4.控制截面与内力组合控制截面与内力组合 在进行承重墙、柱设计时：在进行承重墙、柱设计时：（1）应先求出各种荷载单独作用下的）应先求出各种荷载单独作用下的内力内力；（2）根据荷载规范考虑多种）根据荷载
37、规范考虑多种荷载组合荷载组合；（3）找出墙柱的）找出墙柱的控制截面控制截面，求出控制截面的，求出控制截面的内力内力组合组合；（4）根据各控制截面的最不利内力进行墙柱）根据各控制截面的最不利内力进行墙柱承载承载力验算力验算。墙截面宽度取窗间墙宽度。其控制截面为：墙截面宽度取窗间墙宽度。其控制截面为：墙柱顶端墙柱顶端-截面：既有轴力截面：既有轴力N又有弯矩又有弯矩M，按偏心受压验算承载力，按偏心受压验算承载力，同时还需验算梁下的砌体局部受压承载力；同时还需验算梁下的砌体局部受压承载力；墙柱下端墙柱下端-截面：截面：N、M，按偏心受压验算承载力；，按偏心受压验算承载力；-截面：为风荷载作用下的最大弯
38、矩截面：为风荷载作用下的最大弯矩Mmax截面，按偏心受压验算承截面，按偏心受压验算承载力。载力。图图5-15 墙柱控制截面墙柱控制截面 5.3.2 多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算 设计时除验算墙柱的高厚比外，还需验算设计时除验算墙柱的高厚比外，还需验算墙柱在控制截面处的承载力。墙柱在控制截面处的承载力。1.计算单元计算单元 设计时选取有代表性的一段墙柱（一个开间）设计时选取有代表性的一段墙柱（一个开间）作为计算单元。作为计算单元。计算单元的受荷宽度为一个开间（计算单元的受荷宽度为一个开间（l1+l2）/2，如图示。如图示。计算截面宽度计算截面宽度B 有门窗洞口时，
39、内外纵墙的计算截面宽度有门窗洞口时，内外纵墙的计算截面宽度B一般取一个开间的门间墙或窗间墙；无门窗洞口一般取一个开间的门间墙或窗间墙；无门窗洞口时，计算截面宽度时，计算截面宽度B为（为（l1+l2）/2；如壁柱间的距离较大且层高较小时，如壁柱间的距离较大且层高较小时，B按下按下式取用：式取用：23221llHbB b壁柱宽度。壁柱宽度。2.竖向荷载作用下的计算竖向荷载作用下的计算 在竖向荷载作用下，多层刚性方在竖向荷载作用下，多层刚性方案房屋的承重墙如同一竖向连续梁，案房屋的承重墙如同一竖向连续梁，屋盖、楼盖及基础顶面作为连续梁的屋盖、楼盖及基础顶面作为连续梁的支承点，如图（支承点，如图（b）
40、所示。）所示。多层刚性方案房屋的墙体在每层多层刚性方案房屋的墙体在每层高度范围内，均可简化为两端铰接的高度范围内，均可简化为两端铰接的竖向构件进行计算，如图（竖向构件进行计算，如图（c）所示。）所示。计算每层内力时，其计算高度等计算每层内力时，其计算高度等于每层层高，底层计算高度要算至基于每层层高，底层计算高度要算至基础顶面。础顶面。上、下端截面的内力上、下端截面的内力第二层墙计算简图如图所示：第二层墙计算简图如图所示：上端上端-截面内力截面内力lllueNMNNN下端下端-截面内力截面内力0MGNNNlu式中式中 Nl本层墙顶楼盖的梁或板传来的荷载即支承力；本层墙顶楼盖的梁或板传来的荷载即支
41、承力；Nu由上层墙传来的荷载；由上层墙传来的荷载；elNl对本层墙体截面形心线的偏心距；对本层墙体截面形心线的偏心距；G本层墙体自重（包括内外粉刷，门窗自重等）。本层墙体自重（包括内外粉刷，门窗自重等）。图图5-18竖向荷载作用下墙体计算简图竖向荷载作用下墙体计算简图 el值的确定：当梁、板支承在墙体上时，有效支承长值的确定：当梁、板支承在墙体上时，有效支承长度为度为a0，由于上部墙体压在梁或板上面阻止其端部上翘，由于上部墙体压在梁或板上面阻止其端部上翘，使使Nl作用点内移。规范规定，这时取作用点内移。规范规定，这时取Nl 作用在距墙体内边作用在距墙体内边缘缘0.4 a0 处，因此处，因此Nl
42、对墙体截面产生的偏心距对墙体截面产生的偏心距el为为04.0ayel式中式中 y墙截面形心到受压最大边缘的距离，对矩形墙截面形心到受压最大边缘的距离，对矩形截面墙体，截面墙体，y=h/2，h为墙厚；为墙厚；a0梁、板有效支承长度。梁、板有效支承长度。计算简图：竖向连续梁；计算简图：竖向连续梁；内力计算：风载作用时，近似按下式：内力计算：风载作用时，近似按下式：2121iHqM1.有左、右风两种情况；有左、右风两种情况；2.（1）刚性多层房屋外墙，刚性多层房屋外墙，洞口水平截面面积洞口水平截面面积全截全截面面积的面面积的2/3；（2）层高和总高不超过表）层高和总高不超过表5-5规定；规定；（3）
43、屋面自重不小于）屋面自重不小于0.8kN/m2。可忽略风载的影响。可忽略风载的影响。3.水平荷载作用下的计算水平荷载作用下的计算式中式中 q沿楼层高均布风荷载设计值；沿楼层高均布风荷载设计值；Hi第第i层墙高，即第层墙高，即第i层层高。层层高。图图3-16 风荷载作用计算简图风荷载作用计算简图 风载计算注意两点风载计算注意两点4.选择控制截面进行内力计算选择控制截面进行内力计算控制截面位置（每层墙取两个控制截面）：控制截面位置（每层墙取两个控制截面）：II截面（上截面）：取墙体顶部位于大梁（或板）底的截面（上截面）：取墙体顶部位于大梁（或板）底的砌体截面，承受砌体截面，承受 M I、N I，需
44、进行偏心受压承载力和局部受压需进行偏心受压承载力和局部受压承载力验算；承载力验算；IIII截面（下截面）：承受最大轴力截面（下截面）：承受最大轴力N I I、弯矩为零，按弯矩为零，按轴向受压计算；轴向受压计算；底层墙取基础顶面；若需考虑风荷载，则该截底层墙取基础顶面；若需考虑风荷载，则该截面弯矩面弯矩 ，因此需按偏心受压承载力计算。，因此需按偏心受压承载力计算。注意：若几层墙体材料强度等级相同，只算最下层；注意：若几层墙体材料强度等级相同，只算最下层；若材料强度等级改变，应增算开始降低的层。若材料强度等级改变，应增算开始降低的层。12/2iqHM 当梁跨度大于当梁跨度大于9m的承重的多层房屋，
45、宜再按梁两端固的承重的多层房屋，宜再按梁两端固结计算梁端弯矩，乘以修正系数结计算梁端弯矩，乘以修正系数，按墙体线刚度分配到上按墙体线刚度分配到上层墙底部和下层墙顶部。层墙底部和下层墙顶部。ha2.0式中式中 a梁端实际支承长度；梁端实际支承长度；h支承墙体的厚度，当上下墙厚不同时取下部墙厚，支承墙体的厚度，当上下墙厚不同时取下部墙厚，当有壁柱时取当有壁柱时取hT。此时此时-截面的弯矩不为零，不考虑风荷载时也应按截面的弯矩不为零，不考虑风荷载时也应按偏心受压计算。偏心受压计算。5.3.3 多层刚性方案房屋承重横墙的计算多层刚性方案房屋承重横墙的计算 1.计算单元和计算简图计算单元和计算简图 因承
46、受楼板传来的均布线荷载因承受楼板传来的均布线荷载，计算单元取宽度为，计算单元取宽度为1米的横墙；米的横墙；计算简图：楼盖计算简图：楼盖铰接、基顶铰接、基顶固定端，构件的高度为层高。固定端，构件的高度为层高。2.控制截面的承载力验算 底部截面；顶部截面。当墙体支承梁时，需验算砌体局部受压承载力。当横墙上有洞口时应考虑洞口削弱的影响。对直接承受风荷载的山墙，其计算方法同纵墙。例3-3 某三层办公楼，采用混合结构，如图5-21所示。砖墙厚240mm，大梁截面尺寸为bh=200mm500mm，梁在墙上的支承长度为240mm，采用MU10普通砖和M7.5混合砂浆砌筑。屋盖恒荷载的标准值为4.5kN/m2
47、，活荷载标准值为0.5kN/m2；楼盖恒荷载的标准值为2.5kN/m2，活荷载标准值为2.0kN/m2，窗重0.3kN/m2，墙双面抹灰重5.24kN/m2，层高3.6m。试验算外纵墙和横墙高厚比和承载力。图图5-21 某办公楼的平剖面图某办公楼的平剖面图 解解（1）高厚比验算高厚比验算 确定静力计算方案确定静力计算方案 最大横墙间距最大横墙间距s=3.33=9.9m2H=24.5=9m，查表，查表5-3，计算高度，计算高度H0=1.0H=4.5m 砂浆强度等级砂浆强度等级M7.5，表，表5-4得允许高厚比得允许高厚比=26。外墙为承重墙，故。外墙为承重墙，故1=1.07.0818.03.35
48、.14.014.012sbs 27.2126818.00.175.1824.05.4210hH满足要求。满足要求。由于横墙上未开洞，故只验算底层外纵墙即可。由于横墙上未开洞，故只验算底层外纵墙即可。（2）外纵墙内力计算和截面承载力验算）外纵墙内力计算和截面承载力验算 计算单元计算单元 外纵墙取一个开间为计算单元；根据图外纵墙取一个开间为计算单元；根据图5-21，取图中斜、，取图中斜、虚线部分为纵墙计算单元的受荷面积，窗间墙为计算截面。虚线部分为纵墙计算单元的受荷面积，窗间墙为计算截面。纵墙承载力由外纵墙（纵墙承载力由外纵墙（A、D轴线）控制，内纵墙由于洞口轴线）控制，内纵墙由于洞口的面积较小，
49、不起控制作用，因而不必计算。的面积较小，不起控制作用，因而不必计算。控制截面控制截面 墙体截面相同，材料相同，可仅取底层墙体上部墙体截面相同，材料相同，可仅取底层墙体上部-截面和基础顶部截面和基础顶部-截面进行验算。截面进行验算。各层墙体内力标准值计算a.屋面传来荷载恒荷载的标准值 4.53.35.1/2+0.20.5255.1/2=44.24kN活荷载的标准值 0.53.35.1/2=4.21kNb.楼面传来荷载（考虑二、三层楼面活荷载折减系数0.85）恒荷载的标准值 2.53.35.1/2+0.20.5255.1/2=27.41kN活荷载的标准值 2.03.3（5.1/2）0.85=14.
50、3kNc.二层以上每层墙体自重及窗重标准值（3.33.6-1.51.5）5.24+1.51.50.3=51.14kN楼面至大梁底的一段墙重为3.3（0.5+0.15）5.24=11.24kN底层墙体自重及窗重标准值d.内力组合内力组合底层墙体上部底层墙体上部-截面，如图截面，如图5-22所示。所示。第一种组合（第一种组合（G=1.2，Q=1.4）NU=1.2（51.142+11.24+44.24+27.41）+1.4（4.21+14.3）=248.12kN本层大梁传来的支承压力设计值为本层大梁传来的支承压力设计值为Nl=1.227.41+1.414.3=52.91kN图图5-22-截面的荷载情
