1、 子情境子情境11.1 砌体材料及其基本力学性能砌体材料及其基本力学性能 子情境子情境11.2 砌体结构构件的承载力计算砌体结构构件的承载力计算 子情境子情境11.3 混合结构房屋墙、柱设计混合结构房屋墙、柱设计 子情境子情境11.4 过梁、挑梁、墙梁、圈梁过梁、挑梁、墙梁、圈梁【知识目标】掌握砌体的受压性能、影响因素；了解刚性垫块的构造要求；掌握混合结构房屋的结构布置方案；掌握墙、柱高厚比验算的目的和方法；掌握刚性方案房屋墙、柱的计算理论；掌握圈梁、过梁、墙梁、挑梁的构造要求。【能力目标】学会查用砌体强度设计值；学会无筋砌体受压受压承载力的计算、局部受压承载力的计算；会判别房屋的静力计算方案
2、；学会混合结构房屋墙、柱高厚比验算；学会刚性方案房屋墙、柱的计算。学习情境学习情境11 砌体结构砌体结构本章主要内容本章主要内容10.1砌体材料及力学性能 子情境子情境11.1 砌体材料及其基本力学性能砌体材料及其基本力学性能10.1砌体材料及力学性能 10.1砌体材料及力学性能 10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能 图10-1网状配筋砖砌体（a）方格网式钢筋网（b）连弯式钢筋网10.1砌体材料及力学性能图10-2组合砖砌体（a）（b）（c）组合砖砌体构件截面；（d）混凝土或砂浆面层组合墙1.2 混凝
3、土材料力学性能图10-3砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 Anl1（l1l2）/2 bcl1l210.1砌体材料及力学性能图10-4配筋砌块砌体10.1砌体材料及力学性能 10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能 10.1砌体材料及力学性能 材料强度 块体：强度高，砌体抗压强度越高明显 砂浆：等级高，砌体抗压强度有所提高有限 砂浆性能：流动性、保水性好 过大：砂浆横向变形大 过小：不易均匀密实 采用纯水泥砂浆时，砌体强度降低1020%。块材的形状、尺寸、灰缝厚度 外形：平整、规则 尺寸：厚度大，有利 灰缝厚度均匀：8-12mm 饱满：饱满度：80%；块材含水率：10-15%砌筑质量
4、砌筑方法：“三一”砌法 砂浆搅拌方 工人的技术水平 现场质量管理水平10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能图10-6砌体的轴心受拉破坏10.1砌体材料及力学性能10.1砌体材料及力学性能图10-8砌体的剪切破坏（a）沿通缝破坏（b）沿齿缝破坏（c）沿阶梯缝破坏10.1砌体材料及力学性能 10.1砌体材料及力学性能砌体种类砂浆强度等级M10M7.5M5M2.5烧结普通砖、烧结多孔砖砌体1600f1600 f1600 f1390 f蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体1060 f1060 f1060 f960 f混凝土砌块砌体1700 f1600 f1500 f-粗料石、毛料石、毛石砌体730
5、0565040002250细料石、半细料石砌体2200017000120006750 10.1砌体材料及力学性能砌体种类线膨胀系数10-6/收缩率mm/m烧结粘土砖砌体50.1蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体80.2混凝土砌块砌体100.2轻骨料混凝土砌块砌体100.3料石和毛石砌体8 10.1砌体材料及力学性能作业：思考题：1、2、3、410.2 砌体结构构件的承载力计算子情境子情境11.2 砌体结构构件的承载力计算砌体结构构件的承载力计算10.2 砌体结构构件的承载力计算 10.2 砌体结构构件的承载力计算砌体施工质量控制等级为B级时的要求有：l 现场质量管理制度基本健全，并能执行；非施工方质量
6、监督人员间断地到现场进行质量控制；施工方有在岗专业技术管理人员，并持证上岗。l 砂浆、混凝土强度试块按规定制作，强度满足验收规定，离散性较小。l 砂浆拌合方式机械拌合，配合比计量控制一般。l 砌筑工人高、中级工不少于70%。10.2 砌体结构构件的承载力计算砌体工程施工质量验收规范将砌体施工质量控制等级分为A、B、C三个等级，并对相关要求作出了相应的规定。我国目前一般按B级控制。特殊情况下各类砌体强度设计值的调整系数a有吊车房屋砌体、跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，a0.9。对无筋砌体构件，其截
7、面面积A0.3m2时，aA+0.7；对配筋砌体构件，A0.2m2时，aA+0.8；构件截面面积A以m2计。当砌体用水泥砂浆砌筑时，对抗压强度设计值，a0.9；对抗拉、抗弯及抗剪强度设计值，a0.8；对配筋砌体构件，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数a。当施工质量控制等级为C级（配筋砌体不允许采用C级）时，a0.89；当验算施工中房屋的构件时，a1.1；但由于施工阶段砂浆尚未硬化，砂浆强度可取为零。10.2 砌体结构构件的承载力计算10.2 砌体结构构件的承载力计算 T10.2 砌体结构构件的承载力计算10.2 砌体结构构件的承载力计算10.2 砌体结构构件的承载力计算 局部均匀受压 如独立柱支承
8、在基础顶面 局部不均匀受压 大梁支承在砖墙上10.2 砌体结构构件的承载力计算 10.2 砌体结构构件的承载力计算135.010lAA 10.2 砌体结构构件的承载力计算图10-10影响局部抗压强度的计算面积(a)AlbhA0=(a+c+h)hh a c(b)AlhA0=(b+2h)hh b h(c)Alhh1h1 bA0=(a+h)h+(b+h1-h)h1h a AlhA0=(a+h)ha h(d)10.2 砌体结构构件的承载力计算fhc10 10.2 砌体结构构件的承载力计算lAA05.05.1 10.2 砌体结构构件的承载力计算10.2 砌体结构构件的承载力计算10.2 砌体结构构件的承
9、载力计算作业：思考题：5、6习题：1、2 10.2 砌体结构构件的承载力计算一、混合结构房屋一、混合结构房屋水平承重构件水平承重构件钢筋砼钢筋砼木材木材钢材钢材竖向承重构件竖向承重构件楼盖楼盖柱柱屋盖屋盖基础基础内、外墙内、外墙砌体结构砌体结构二、混合结构房屋二、混合结构房屋 设计包括设计包括结构平面布置（选择承重体系）结构平面布置（选择承重体系）墙、柱设计墙、柱设计房屋的静力计算方案确定房屋的静力计算方案确定梁、板设计（钢混内容梁、板设计（钢混内容-课程设计课程设计）墙、柱承载力验算墙、柱承载力验算墙、柱内力计算墙、柱内力计算墙、柱高后比验算墙、柱高后比验算 三、选择承重体系三、选择承重体系
10、 （一）纵墙承重体系（一）纵墙承重体系 荷载的传递途径：荷载的传递途径：楼面或屋面荷载 板 纵墙 纵墙基础 地基 楼面或屋面荷载 板 梁 纵墙 纵墙基础 地基 纵墙承重的纵墙承重的特点特点：1、纵墙上不可开较大的门、窗洞口 2、横墙数量少，房屋横向刚度相对较差 适用范围：适用范围：适用于有较大室内空间的房屋，如仓库、食堂及中、小型工业厂房（二）、横墙承重体系（二）、横墙承重体系 荷载的传递途径：荷载的传递途径：楼面或屋面荷载 板 横墙 横墙基础 地基 横墙承重的特点：横墙承重的特点：1、横墙间距小，多道横墙与纵墙拉结，房屋整体刚度大 2、结构简单，施工方便 适用范围：适用范围：适用于开间不大的
11、房屋，如住宅、宿舍、旅馆等（三）、纵、横墙混合承重体系（三）、纵、横墙混合承重体系 荷载的传递途径：荷载的传递途径：楼面或屋面荷载 板 地基 纵墙承重的纵墙承重的特点特点：平面布置较灵活，能更好地满足建筑物使用功能上的要求 适用范围适用范围：适用于住宅楼、办公楼、教学楼等梁 纵墙 纵墙基础 横墙 横墙基础（四）、内框架承重体系（四）、内框架承重体系 荷载的传递途径：荷载的传递途径：楼面或屋面荷载 板 纵墙承重的特点：纵墙承重的特点：1、平面布置灵活，结构较为经济 2、横墙数量少，房屋横向刚度相对较差 3、钢筋混凝土柱和纵墙为不同材料，易产生不均匀沉降 适用范围：适用范围：适用于商店、旅馆、多层
12、工业厂房等纵墙 纵墙基础梁 柱 柱基础地基（五）、墙体布置的一般原则（五）、墙体布置的一般原则 1、尽量选择横墙承重，减少横墙间距，增加整体刚度。2、纵墙隔一段距离设一道横墙，将内外墙拉结，增加刚度。3、承重墙开洞时，应使各层洞口上下对齐。4、结合楼盖、屋盖的布置，使墙体避免承受偏心距过大的荷载或过大的弯矩。在进行墙体的内力计算时，首先要确定计算简图。如图15.1(a)所示的无山墙和横墙的单层房屋，其屋盖支承在外纵墙上。如果从两个窗口中间截取一个单元，则这个单元的受力状态与整个房屋的受力状态是一样的。可以用这个单元的受力状态来代表整个房屋的受力状态，这个单元称为计算单元，见图15.1(a)、(
13、b)。沿房屋纵向各个单元之间不存在相互制约的空间作用，这种房屋的计算简图为一单跨平面排架（图15.1（d）。（一）（一）房屋的空间工作房屋的空间工作 若在上述单层房屋的两端设置山墙（图15.2（a），则屋盖不仅与纵墙相连，而且也与山墙（横墙）相连。当水平荷载作用于外纵墙面时，屋盖结构如同水平方向的梁而弯曲，其水平位移已不是平移，而是图15.2(b)中所示的曲线，水平位移的大小等于山墙的侧移uw和屋盖梁水平挠度的总和。根据试验研究，房屋的空间刚度主要取决于屋盖水平刚度和横墙间距的大小。图15.1无山墙单层房屋在水平力作用下的变形情况 水平荷载传递：风荷载 纵墙 纵墙基础 地基图15.2有山墙单层
14、房屋在水平力作用下的变形情况 水平荷载传递：风荷载 纵墙纵墙基础屋盖 山墙 山墙基础地基 规范规定，在混合结构房屋内力计算中，根据房屋的空间工作性能，分为三种静力计算方案：（1）刚性方案 房屋横墙间距较小，屋（楼）盖水平刚度较大时，房屋的空间刚度较大，在荷载作用下，房屋的水平位移较小，在确定房屋的计算简图时，可以忽略房屋水平位移，而将屋盖或楼盖视作墙或柱的不动铰支承（图15.3（a），这种房屋称为刚性方案房屋。一般多层住宅、办公楼、医院往往属于此类方案。二、二、房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案（2）弹性方案 房屋横墙间距较大，屋盖或楼盖的水平刚度较小时，房屋的空间工作性能较差，在荷载作用下
15、，房屋的水平位移较大，在确定房屋的计算简图时，必须考虑水平位移，把屋盖或楼盖与墙、柱的连接处视为铰接，并按不考虑空间工作的平面排架计算（图15.3(c)），这种房屋称为弹性方案房屋。一般单层厂房、仓库、礼堂、食堂等多属于弹性方案房屋。（3）刚弹性方案 房屋的空间刚度介于刚性与弹性方案之间，在荷载作用下，房屋的水平位移较弹性方案小，但又不可忽略不计。这种房屋属于刚弹性方案房屋，其计算简图可用屋盖或楼盖与墙、柱连接处为具有弹性支撑的平面排架（图15.3(b)）。在计算刚弹性方案的墙、柱内力时，通常引入空间性能影响系数来反映房屋的空间作用，定义为:=us/up 图15.3混合结构房屋的计算简图(a)
16、刚性方案；(b)刚弹性方案；(c)弹性方案 房屋的横墙间距较小，屋（楼）盖的水平刚度较大且横墙在平面内刚度很大时，房屋的空间刚度较大。在水平荷载作用下，房屋纵墙顶端的水平位移很小，可忽略不计房屋的横墙间距很大，屋（楼）盖的水平刚度很小或山墙在平面内刚度很小时，房屋的空间刚度很小。在水平荷载作用下，房屋纵墙顶端的水平位移很大处于上述两种情况之间 在规范中，将房屋按屋盖或楼盖的刚度划分为三种类型，并按房屋的横墙间距S来确定其静力计算方案，见表15.1。作为刚性和刚弹性方案静力计算的房屋横墙，应具有足够的刚度，以保证房屋的空间作用，并符合下列要求：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
17、面积的50%；横墙的厚度不宜小于180mm；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其总高度的1/2。表表15.1 房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案 屋盖（楼盖）类别刚性方案刚弹性方案弹性方案整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋（楼）盖 S3232S72S72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或木楼盖 S2020S48S48瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 S1616S36S36 混合结构房屋中的墙体是受压构件，除满足强度要求外，还必须有足够的稳定性。一、验算高厚比的目的：防止墙、柱在施工和使用阶段因砌筑质量、轴线偏差、意外横向冲撞和振动等原
18、因引起侧向挠曲和倾斜而产生过大变形，保证其稳定性。高厚比系指墙、柱的计算高度H0与墙厚或柱截面边长h的比值H0/h。二、高厚比验算主要包括两个问题 1、允许高厚比的限值；2、墙、柱实际高厚比的确定。三、影响墙、柱容许高厚比的因素 砂浆的强度等级、横墙间距、砌体类型、支承条件、截面形状和承重情况等。四、限制高厚比的尺度允许高厚比 根据 从表中可看出：、砂浆强度等级越高，允许高厚比越大 、在同等级下，墙比柱的允许高厚比大砂浆强度等级构件类型 查表132 五、一般墙、柱的高厚比验算=H0/h12 H0墙、柱的计算高度，按表133采用 H为构件的实际高度 对于山墙，可取层高加山墙尖高度的1/2 中间层
19、，可取楼板顶面到楼板顶面 底层，可取楼板顶面到基础顶面。（对于基础埋置较深且有刚性地坪时，可取在室外地面下500mm处。）h墙厚或矩形柱与H0相对应的边长 1非承重墙允许高厚比的修正系数 非承重墙，当墙厚h=240mm时，1=1.2 非承重墙，当墙厚h=90mm时，1=1.5 非承重墙，当墙厚h=120mm时，1=1.44 非承重墙，当墙厚h=180mm时，1=1.32可按插入法取值111,240905.1,902.1,240mmhmmmmhmmh 有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数2按下式确定：2=1-0.4bs/S bs在宽度S范围内的门窗洞口宽度(图15.4)；S相邻窗间墙或壁柱间距离（图
20、15.4）；墙、柱的允许高厚比，见表15.2。图15.4 洞口宽度 砂浆强度等级墙柱M2.52215M52416 M7.52617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 组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于但不得大于28；3 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取高厚比对墙取14，对柱取，对柱取11。墙、柱的允许高厚比墙、柱的允许高厚比值值 房屋类别房屋类别柱柱带壁柱墙或周边拉结的墙带壁柱墙或周边拉结
21、的墙排架方向垂直排架方向s2H2HsHsH有吊车的单层房屋变截面柱上段弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性、刚弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊车的单层和多层房屋单跨弹性方案1.5H1.0H1.5H刚弹性方案1.2H1.0H1.2H多跨弹性方案1.25H1.0H1.25H刚弹性方案1.10H1.0H1.1H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s受压构件的计算高度受压构件的计算高度H0表表5.1.3表注：表注：1 表中表中Hu为变截面柱的上段高度；为变截面柱的上段高度；Hl为变截面柱的下段高度；为变截面柱的下段高度；
22、2 对于上端为自由端的构件，对于上端为自由端的构件，H02H；3 独立砖柱，当无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的独立砖柱，当无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按应按表中数值乘以表中数值乘以1.25后采用；后采用；4 s-房屋横墙间距；房屋横墙间距；5 自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定。自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定。表中的构件高度表中的构件高度H应按下列规定采用：应按下列规定采用：1 在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点的距离。下端支在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点的距离。下端支点的位置，可取在基础顶面。当埋置较深且有刚性地坪时，点的位置，可取在基础顶面。当
23、埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地面下可取室外地面下500mm处；处；2 在房屋其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离；在房屋其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离；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1/2；对于带；对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。(1)整片墙的高厚比验算 按下式进行验算=H0/hT12 确定带壁柱墙的计算高度H0时，墙长S取相邻横墙的距离。确定截面回转半径i时，带壁柱墙截面的翼缘宽度bf(图15.5（a）)应按下列规定采用：15.2.2 带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算带壁柱墙和带构造柱墙
24、的高厚比验算15.2.2.1 带壁柱墙带壁柱墙 对于多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3。对于单层房屋，取bf=b+2H/3(b为壁柱宽度，H为墙高)，但bf不大于相邻窗间墙宽度和相邻壁柱间的距离。(2)壁柱间墙的高厚比 计算H时，S取相邻壁柱间的距离。不论带壁柱墙的静力计算采用何种方案，带壁柱墙H的计算可一律按刚性方案考虑。壁柱间墙的高厚比可按无壁柱墙公式（15.1）进行验算。对于设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙，当圈梁的宽度b与相邻壁柱间的距离S之比1/30时，由于圈梁的水平刚度较大，能限制壁柱间墙体的侧向变形，所以圈梁可视为壁柱间墙的不动
25、铰支座(图15.5(b)。图15.5 (1)带构造柱墙的高厚比验算 应按附表2确定墙的计算高度H0。按下列公式验算带构造柱墙体的高厚比：=H0/hc12 c=1+bc/l 构造柱作为壁柱验算构造柱间墙的高厚比时，构造柱的截面高度应不小于1/30柱高，并不小于墙厚，此时柱间墙的允许高厚比不应再考虑构造柱的有利影响，柱间墙的高厚比验算同壁柱间墙。15.2.2.2 带构造柱墙带构造柱墙 (2)带构造柱墙应满足下列要求 构造柱沿墙长方向的宽度不小于180mm，沿墙厚方向的边长不小于墙厚（利用构造柱作壁柱时应当不小于1/30柱高），主筋不少于412，混凝土等级不应低于C15；构造柱对墙体允许高厚比的提高
26、仅适于正常使用阶段；构造柱与墙应有可靠的连接。【例15.1】某办公楼平面如图15.6所示，采用预制钢筋混凝土空心板，外墙厚370mm，内纵墙及横墙厚240mm，砂浆为M5，底层墙高4.6m（下端支点取基础顶面）；隔墙厚120mm，高3.6m，用M2.5砂浆；纵墙上窗洞宽1800mm，门洞宽1000mm，试验算各墙的高厚比。【解】1.确定静力计算方案及求允许高厚比 最大横墙间距S=3.63=10.8m，由表15.1,S32m，确定为刚性方案。由表15.2，因承重纵横墙砂浆为M5，得=24；非承重墙砂浆为M2.5,=22，非承重墙h=120mm，用插入法得1=1.44，1=1.4422=31.68
27、。2.确定计算高度 承重墙H=4.6m,S=10.8m2H=24.6=9.2m，由附表2查得计算高度H0=1.0H=4.6m。非承重墙H=3.6m，一般是后砌在地面垫层上，上端用斜放立砖顶住楼面梁砌筑，两侧与纵墙拉结不好，故按两侧无拉结考虑，则计算高度H0=1.0H=3.6m。3.纵墙高厚比验算（1）外纵墙 S=3.6m,bs=1.8m 2=1-0.4bs/S=0.8 外纵墙高厚比=H0/h=12.42=0.824=19.2满足要求（2）内纵墙 S=10.8m,bs=1.0m 2=1-0.4bs/S=0.96 内纵墙高厚比=H0/h=19.22=0.9624=23满足要求 4.横墙高厚比验算
28、由于横墙的厚度、砌筑砂浆、墙体高度均与内纵墙相同，且横墙上无洞口，又比内纵墙短，计算高度也小，故不必进行验算。5.隔墙高厚比验算 隔墙高厚比=H0/h=301=31.68满足要求【例15.2】某单层单跨无吊车的厂房，采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖，带壁柱砖墙承重。厂房跨度为15m，全长64=24m，如图15.7所示。墙体采用MU10砖和M5砂浆砌筑。试验算带壁柱纵墙和山墙的高厚比。【解】该房屋的屋盖类别为1类，两端山墙（横墙）间的距离S=24m，由表15.1，S32m，确定为刚性方案。1.纵墙高厚比验算（1）整片墙高厚比验算 带壁柱截面几何特征（图15.8）截面面积 A=8.125105mm
29、2 形心位置 y1=148mm y2=240+250-148=342mm 惯性矩 I=8.86109mm4 回转半径 i104mm 折算厚度 hT=3.5i=364mm 壁柱下端嵌固于室内地面以下0.5m处，柱高H=4.2+0.5=4.7m，S=24m2H=9.4m，由附表2查得壁柱的计算高度 H0=1.0H=4.7m 由表15.2，当砂浆为M5时，得=24，承重墙1=1.0，洞口宽bs=3m，壁柱间距S=6m，故考虑洞口的修正系数2为：2=0.8 纵墙整片墙高厚比=12.9112=1.00.824=19.2满足要求（2）壁柱间墙的高厚比验算 H=4.7mS=6m2H=9.4m，由附表2得壁柱
30、间墙的计算高度 H0=0.4S+0.2H=3.34m 纵墙柱间墙的高厚比=H0/h=13.9212=19.2满足要求 2.开门洞山墙的高厚比验算（1）整片墙的高厚比验算 带壁柱截面的几何特征（图15.9）截面面积A=9.325105mm2 形心位置y1=144mm,y2=346mm 惯性矩I=9.503109mm4 回转半径i=101mm 折算厚度hT=354mm 计算高度 H=6.37m(取山墙壁柱高度)S=15m32m，属刚性方案 S2H=12.7m,得H0=1.0H=6.37m 考虑洞口的修正系数 2=0.88=H0/hT=1812=1.00.8824=21.22满足要求（2）壁柱间墙的
31、高厚比验算 墙高取两壁柱间山墙平均高度6.79m,S=5mH,由附表2查得壁柱间墙的计算高度 H0=0.6S=0.65=3.0m 考虑洞口的修正系数 2=0.76=H0/h=12.512=1.00.7624=18.24满足要求图15.6 例15.1办公楼平面图 图15.7例15.2单层厂房平面、侧立面图 图15.8 带壁柱墙截面 图15.9 带壁柱开门洞山墙的计算截面 刚性方案的单层房屋，纵墙顶端的水平位移很小，静力分析时可以认为水平位移为零，计算时采用下列假定（图15.10）：纵墙、柱下端在基础顶面处固结，上端与屋架（或屋面梁）铰接；屋盖结构可作为纵墙上端的不动铰支座。按照上述假定，每片纵墙
32、就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。15.3.1 单层刚性方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算（1）竖向荷载作用下墙体的内力计算 竖向荷载包括屋面荷载和墙体自重。屋面荷载包括屋盖构件自重和屋面活荷载或雪荷载，这些荷载通过屋架或屋面梁作用于墙体顶部。作用于纵墙顶端的屋面荷载常用轴心压力Nl和弯矩M=Nlel组成（图15.10(b)）。墙体自重作用墙体轴线上。（2）风荷载作用下墙体的内力计算 风荷载包括作用于屋面上和墙面上的风荷载。屋面上（包括女儿墙上）的风荷载可简化为作用于墙、柱顶端的集中力W，并通过屋盖直接传给横墙经基础传给地基，在纵墙中不
33、引起内力。墙面上的风荷载为均布荷载，应考虑两种风向，迎风面为压力，背风面为吸力。在均布荷载q作用下，墙体的内力见图15.11。图15.10 竖向荷载作用下的计算简图 图15.11 水平荷载作用下计算简图 （1）计算单元的选取 混合结构房屋的承重纵墙一般比较长，设计时可仅取其中有代表性的一段作为计算单元。一般说来，对有门窗的内外纵墙，取一个开间的门间墙或窗间墙为计算单元，如图15.12中的m-m和n-n间的窗间墙，其宽度为(l1+l2)/2。（2）竖向荷载作用下墙体的计算 在竖向荷载作用下，多层房屋的墙体如竖向连续梁一样地工作。这个连续梁以各层楼盖为支承点，在底部以基础为支承点（图15.13(b
34、)）。15.3.2 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 墙体在基础顶面处可假定为铰接，这样墙、柱在每层高度范围内被简化为两端铰支的竖向构件（图15.13(c)），可单独进行内力计算。计算简图中的构件长度为：底层，取底层层高加上室内地面至基础顶面的距离；以上各层可取相应的层高。现以图15.13所示第一层和第二层墙体为例，说明墙体内力的计算方法。第二层墙（图15.14(a)）：上端（-）截面 Nu2=Nu3+Nl3+Nw3 N=Nu2+Nl2 M=Nl2e2 下端（-）截面 N=N+Nw2 M=0 第一层墙（图15.14(b)）:上端（-）截面 Nu1=Nu2+Nl2+N
35、w2 N=Nu1+Nl1 M=Nl1e1-Nu1e1 下端（-）截面 N=N+Nw1 M=0(3)水平荷载作用下墙体的计算 在水平风荷载作用下，墙体将产生弯曲。这时墙体可视为一个竖向连续梁（图15.16）。为了简化计算，该连续梁的跨中和支座处的弯矩可近似地按下式计算 M=1/12qHi2 规范规定，刚性方案多层房屋只要满足下列条件，可不考虑风荷载对外墙内力的影响：规范规定，刚性方案多层房屋只要满足下列条件，可不考虑风荷载对外墙内力的影响：洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3。层高和总高不超过表15.3所规定的数值。屋面自重不小于0.8kN/m2。(4)竖向荷载作用下的控制截面 在进行墙体承
36、载力验算时，必须确定需要验算的截面。一般选用内力较大，截面尺寸较小的截面作为控制截面。图15.12 多层刚性方案房屋承重纵墙的计算单元 图15.13 竖向荷载作用下的计算简图（a）外墙剖面；(b)竖向连续梁计算图；(c)简化后的计算图 图15.14 图15.16 水平荷载作用下的计算简图 表表15.3 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 基本风压值（kN/m2）层高（m）总高（m）0.40.50.60.74.04.04.03.528241818 多层刚性方案房屋中，横墙承受两侧楼板直接传来的均布荷载，且很少开设洞口，故可取1m宽的墙体为计算单元（图15.17）。中
37、间横墙承受由两边楼盖传来的竖向荷载Nl、Nl（图15.17(c)）。山墙的计算方法和外纵墙计算方法相同。15.3.3 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【例15.3】某三层试验楼，采用装配式钢筋混凝土梁板结构（图15.18），大梁截面尺寸为200mm500mm，梁端伸入墙内240mm，大梁间距3.6m。底层墙厚370mm，二、三层墙厚240mm，均双面抹灰，采用MU10砖和M2.5混合砂浆砌筑。基本风压为0.35kN/m2。试验算承重纵墙的承载力。【解】1.确定静力计算方案 根据表15.1规定，由于试验楼为装配式钢筋混凝土楼盖，而横墙间距S=7.2m24m，故为刚性方
38、案房屋。2.墙体的高厚比验算（从略）3.荷载资料（1）屋面荷载 油毡防水层（六层作法）0.35kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层0.0220=0.40kN/m2 50mm厚泡沫混凝土保温层0.055=0.25kN/m2 120mm厚空心板（包括灌缝）2.20kN/m2 20mm厚板底抹灰 0.0217=0.34kN/m2 屋面恒载标准值3.54kN/m2 屋面活载标准值0.50kN/m2（2）楼面荷载 30mm厚细石混凝土面层0.75kN/m2 120mm厚空心板（包括灌缝）2.20kN/m2 20mm厚板底抹灰0.34kN/m2 楼面恒载标准值3.29kN/m2 楼面活载标准值2.00kN
39、/m2(3)进深梁自重（包括15mm粉刷）标准值0.20.525+0.015(20.5+0.2)17=2.81kN/m(4)墙体自重及木窗自重 双面粉刷的240mm厚砖墙自重（按墙面计）标准值5.24kN/m2 双面粉刷的370mm厚砖墙自重（按墙面计）标准值7.62kN/m2 木窗自重（按窗框面积计）标准值0.30kN/m2 4.纵墙承载力验算 由于房屋的总高小于28m，层高又小于4m，根据表15.3规定可不考虑风荷载作用。（1）计算单元 取一个开间宽度的外纵墙为计算单元，其受荷面积为3.62.85=10.26m2，如图中斜线部分所示。纵墙的承载力由外纵墙控制，内纵墙不起控制作用，可不必计算
40、。（2）控制截面 每层纵墙取两个控制截面。墙上部取梁底下的砌体截面；墙下部取梁底稍上砌体截面。其计算截面均取窗间墙截面。本例不必计算三层墙体。第二层墙的计算截面面积A2=1.80.24=0.432m2 第一层墙的计算截面面积A1=1.80.37=0.666m2(3)荷载计算 按一个计算单元，作用于纵墙上的集中荷载计算如下：屋面传来的集中荷载（包括外挑0.5m的屋檐和屋面梁）标准值Nkl3=59.14kN 设计值Nl3=72.66kN 由MU10砖和M2.5砂浆砌筑的砌体，其抗压强度设计值f=1.3N/mm2。已知梁高500mm，则梁的有效支承长度为 a0=190mm240mm，取a0=0.19
41、m 屋面荷载作用于墙顶的偏心距 e3=0.044m 楼盖传来的集中荷载（包括楼面梁）设计值 Nl2=Nl1=78.84kN 三层楼面荷载作用于墙顶的偏心距 e2=0.044m 二层楼面荷载作用于墙顶的偏心距 e1=0.109m 第三层截面以上240mm厚墙体自重 设计值 Nw3=14.48kN 第三层截面至截面之间240mm厚墙体自重 设计值 Nw3=57.76kN 第二层截面至截面之间240mm厚墙体自重 设计值 Nw2=43.27kN 第一层截面至截面之间370mm厚墙体自重 设计值 Nw1=95.32kN 第一层截面至第二层截面之间370mm厚墙体自重 设计值 Nw1=21.07kN 各
42、层纵墙的计算简图如图15.19所示。（4）控制截面的内力计算 第三层 第三层截面处 轴向力设计值 N=Nl3+Nw3=87.14kN 弯矩设计值（由三层屋面荷载偏心作用产生）M=Nl3e3=3.19kNm 第三层截面处 轴向力为上述荷载与本层墙体自重之和。轴向力设计值 N=N+Nw3=144.9kN 弯矩设计值M=0 第二层 第二层截面处 轴向力为上述荷载与本层楼盖荷载之和。轴向力设计值 N=N+Nl2=223.74kN 弯矩设计值（由三层楼面荷载偏心作用产生）M=Nl2e2=3.46kNm 第二层截面处 轴向力为上述荷载与本身墙体自重之和。轴向力设计值 N=N+Nw2=267.01kN 弯矩
43、设计值M=0 第一层 第一层截面处 轴向力为上述荷载、370墙增厚部分墙体及本层楼盖荷载之和。轴向力设计值 N=N+Nw1+Nl1=366.92kN 因第一层墙截面形心与第二层墙截面形心不重合，尚应考虑N产生的弯矩，得 M=-8.76kNm 第一层截面处 轴向力为上述荷载与本层墙体自重之和。轴向力设计值 N=N+Nw1=462.24kN 弯矩设计值M=0（5）截面承载力验算 纵向墙体计算高度H0的确定。第二、三层层高H=3.4m，横墙间距S=7.2m2H=23.4=6.8m，由附表2查得H0=H=3.4m。第一层层高3.76m，3.76mS=7.2m2H=23.76=7.52m,H0=0.4S
44、+0.2H=0.47.2+0.23.76=3.63m。承载力影响系数的确定。系数根据高厚比及相对偏心距e/h由附表1b查得，并列入表15.4。（6）纵墙承载力验算 纵墙承载力验算在表15.4进行。验算结果表明，纵墙的承载力均满足要求。图15.17多层刚性方案房屋承重横墙的计算单元和计算简图 图15.18例15.3 图15.19各层墙体的计算简图及弯矩图 表表15.4 当房屋横墙间距超过表15.1中刚弹性方案房屋横墙间距时，即为弹性方案房屋。弹性方案及刚弹性方案房屋一般多为单层房屋。其计算时采用下列假定：屋架或屋面梁与墙、柱顶端为铰接，墙、柱下端则嵌固于基础顶面；把屋架或屋面梁视作一刚度无限大的
45、水平杆件，在荷载作用下无轴向变形，所以排架柱受力后，所有柱顶的水平位移均相等（图15.20）。15.4.1 弹性方案房屋的计算弹性方案房屋的计算图15.20弹性方案房屋柱顶水平位移 在水平荷载作用下，刚弹性方案房屋墙顶也产生水平位移，其值比弹性方案按平面排架计算的小，但又不能忽略，其计算简图是在弹性方案房屋计算简图的基础上在柱顶加一弹性支座（图15.21），以考虑房屋的空间工作。设排架柱顶作用一集中力W,由于刚弹性方案房屋的空间工作的影响，其柱顶水平位移为uk=up，较平面排架柱顶减少了（1-）up，根据位移与内力成正比的关系，可求出弹性支座的水平反力X15.4.2 刚弹性方案房屋的计算刚弹性
46、方案房屋的计算 则 X=(1-)W 由上式可见，反力X与水平力的大小以及房屋空间工作性能影响系数有关，可由表15.5得出。根据以上分析，单层刚弹性方案房屋，在水平荷载作用下，墙、柱的内力计算步骤如下（图15.22）：(1)ppuWuX（1）先在排架柱柱顶加一个假设的不动铰支座，计算出此不动铰支座反力R，并求出这种情况下的内力图（图15.22(b)、(d)）。（2）把求出的假设支座反力R乘以,将R反向作用于排架柱柱顶，再求出这种情况下的内力图（图15.22(c)、(e)）。（3）将上述两种情况的计算结果相叠加，即为刚弹性方案墙、柱的内力。图15.21刚弹性方案房屋计算原理 表表15.5房屋的空间
47、性能影响系数房屋的空间性能影响系数 屋盖或楼盖类别 横墙间距 S(m)16202428 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 7210.330.390.450.500.550.600.640.680.710.740.772 0.35 0.450.540.610.680.730.780.82 30.370.49 0.600.680.750.81 图15.22刚弹性方案房屋墙、柱内力分析步骤 10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件砌体结构中的过梁及悬挑构件 10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件 10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件10.4 砌
48、体结构中的过梁及悬挑构件10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件（a）砖砌平拱过梁）砖砌平拱过梁 （b）钢筋砖过梁）钢筋砖过梁图图10-28 过梁的破坏形式过梁的破坏形式10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件图10-29 挑梁倾覆破坏示意图F BA l l1 10.4 砌体结构中的过梁及悬挑构件10.5多层砌体结构的构造措施多层砌体结构的构造措施(非抗震设防要求非抗震设防要求)10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10
49、.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）砌块砌体的构造u砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不得小于90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不少于24、横筋间距不大于200mm的焊接钢筋网片，网片每端均应超过该垂直缝，其长度不得小于300mm。u砌块墙与后砌隔墙交接处，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不少于24、横筋间距不大于200mm的焊接钢筋网片，如图10-30所示。u混凝土砌块墙体的下列部位，如未设圈梁或混凝土垫
50、块，应采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实：搁栅、檩条和钢筋混凝土楼板的支承面下，高度不应小于200mm的砌体；屋架、梁等构件的支承面下，高度不应小于600mm，长度不应小于600mm的砌体；挑梁支承面下，距墙中心线每边不应小于300mm，高度不应小于600mm的砌体。10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）图图10-30砌块墙与后砌隔墙交接处钢筋网片砌块墙与后砌隔墙交接处钢筋网片10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10.5 多层砌体结构的构造措施（非抗震设防要求）10
