16砌體墻體設(shè)計(jì)計(jì)算

1、第四節(jié) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)水平承重構(gòu)件豎向承重構(gòu)件屋蓋樓蓋鋼筋混凝土、木材墻、柱、基礎(chǔ)砌體材料砌體結(jié)構(gòu)（混合結(jié)構(gòu)）1、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)布置承重墻體的布置確定墻體承重體系2、確定房屋靜力計(jì)算方案確定墻、柱的計(jì)算模型3、強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)力分析截面設(shè)計(jì)構(gòu)造處理4、變形（側(cè)移）和穩(wěn)定計(jì)算5、施工圖截面尺寸材料選擇承載力計(jì)算墻、柱設(shè)計(jì)步驟7/25/20221砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)的組成與布置組成上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（墻下剛性基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)）豎向承重構(gòu)件（墻、柱）水平構(gòu)件圈梁、構(gòu)造柱過(guò)梁墻梁挑梁布置原則承重墻均勻?qū)ΨQ(chēng)，平面內(nèi)對(duì)齊，豎向連續(xù)；總高度、層數(shù)和高寬比限值；墻體間距及局部尺寸限值；圈梁、構(gòu)造柱設(shè)置。7

2、/25/20222砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)3-1 墻體承重體系一、縱墻承重方案 板梁（或屋架）縱墻基礎(chǔ)地基 二、橫墻承重方案 樓（屋）面板橫墻基礎(chǔ)地基 三、縱橫墻承重方案 樓（屋）面板梁縱墻橫墻基礎(chǔ)地基縱墻承重方案橫墻承重方案縱橫墻承重方案7/25/20223砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)1 墻體承重體系四、內(nèi)框架縱墻承重方案外縱墻外縱墻基礎(chǔ)樓(屋)面板梁柱 柱基礎(chǔ)地基五、底部框架承重方案 梁板荷載在上部通過(guò)內(nèi)外墻體向下傳遞，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層部位，通過(guò)鋼筋混凝土梁傳給柱，再傳給基礎(chǔ) 。7/25/20224砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)框架承重砼柱砼梁山墻砼板外縱墻二層梁、柱布置二層墻體布置底層框架砌體房

3、屋7/25/20225砌體結(jié)構(gòu)平面計(jì)算模型豎向荷載傳遞：縱墻屋蓋另一面縱墻基礎(chǔ)地基屋面板屋面大梁縱墻基礎(chǔ)地基水平荷載傳遞：基礎(chǔ)砌體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算單元upup計(jì)算單元計(jì)算單元計(jì)算簡(jiǎn)圖upup7/25/20226砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)2 房屋靜力計(jì)算方案及計(jì)算簡(jiǎn)圖一、房屋的空間工作性能 風(fēng)荷載縱墻縱墻基礎(chǔ)地基風(fēng)荷載縱墻縱墻基礎(chǔ)屋蓋結(jié)構(gòu)山墻山墻基礎(chǔ)地基兩端無(wú)山墻兩端有山墻（平面受力體系）（空間受力體系）us=u1+u2up 7/25/20227砌體結(jié)構(gòu)如果房屋兩端存在山墻則水平荷載傳遞：有了山墻后風(fēng)荷載不只是在縱墻和屋蓋組成的平面排架內(nèi)傳遞,而是在屋蓋和山墻組成的空間結(jié)構(gòu)中傳遞，結(jié)構(gòu)存在空

4、間作用。空間計(jì)算模型7/25/20228砌體結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)由于山墻或橫墻的存在，改變了水平荷載的傳遞路線(xiàn)，使房屋有了空間作用，而且，兩端山墻的距離越近，或增加越多的橫墻，屋蓋的水平剛度越大，房屋的空間作用越大，即空間性能越好，則水平側(cè)移us越小。 2 房屋靜力計(jì)算方案及計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)論：房屋空間作用的大小可以用空間性能影響系數(shù)表示 =us/up=1-1/chks1 s 橫墻間距us 考慮了空間工作時(shí)，外荷載作用下房屋排架水平位移的最大值up 在外荷載作用下，平面排架的水平位移k 彈性系數(shù)，取決于屋蓋剛度值愈大，表示整體房屋的水平側(cè)移與平面排架的側(cè)移愈接近，即房屋空間作用愈小；反之，愈

5、小，房屋的水平側(cè)移愈小，房屋的空間作用愈大。 影響房屋剛度或側(cè)移大小的重要因素 一、房屋的空間工作性能7/25/20229砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)2 房屋靜力計(jì)算方案及計(jì)算簡(jiǎn)圖（一）剛性方案 （二）彈性方案 （三）剛彈性方案 樓（屋）蓋墻、柱的不動(dòng)鉸支座 樓（屋）蓋墻、柱的滾動(dòng)鉸支座 樓（屋）蓋墻、柱的彈性支座 剛性方案 彈性方案 剛彈性方案 二、房屋靜力計(jì)算方案7/25/202210砌體結(jié)構(gòu)實(shí)用中，在一定范圍內(nèi)即認(rèn)為是某一種方案。例如第一類(lèi)屋蓋0.77 屬?gòu)椥苑桨?屬剛彈性方案靜力計(jì)算方案剛性方案剛性方案彈性方案 彈性方案，剛彈性方案剛彈性方案，7/25/202211砌體結(jié)構(gòu) 混合

6、結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)三、剛性方案和剛彈性方案的橫墻2 房屋靜力計(jì)算方案及計(jì)算簡(jiǎn)圖1、2、3、4、橫墻中開(kāi)有洞口時(shí)，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過(guò)橫墻截面面積的50%；橫墻厚度不宜小于180mm；單層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長(zhǎng)度，不宜小于H/2（H為橫墻總高度）；當(dāng)橫墻不能同時(shí)符合上述要求時(shí)，應(yīng)對(duì)橫墻剛度進(jìn)行驗(yàn)算，如其最大水平位移umaxH/4000( H為橫墻總高度)時(shí)，仍可視為剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。符合此剛度要求的一段橫墻或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如框架等），也可視為剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。7/25/202212砌體結(jié)構(gòu)對(duì)于彈性材料的矩形截面為1.2，此處取2.0； 砌體剪切

7、模量，可近似取 。P1HP1Hx如果墻頂作用 ，則水平截面上的平均剪應(yīng)力； 剪應(yīng)力不均勻系數(shù)，多層房屋的總側(cè)移可逐層計(jì)算橫墻承受的水平荷載n1個(gè)開(kāi)間n2個(gè)開(kāi)間7/25/202213砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)3 墻、柱的高厚比驗(yàn)算 一、允許高厚比1、砂漿強(qiáng)度等級(jí) 2、砌體截面剛度 3、砌體類(lèi)型 4、構(gòu)件重要性和房屋使用情況 5、構(gòu)造柱間距及截面 6、橫墻間距 7、支承條件 7/25/202214砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)二、高厚比驗(yàn)算3 墻、柱的高厚比驗(yàn)算 （一）一般墻、柱的高厚比驗(yàn)算 =H0/h12 H0 墻、柱計(jì)算高度，按表3-2采用 h 墻厚或矩形柱與H0相對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng) 1

8、自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)h=240mm 1=1.2 h=90mm 1=1.5 90mmh0.25時(shí)，取bc/l=0.25，當(dāng)bc/l0.05時(shí)取bc/l0 2、構(gòu)造柱間墻高厚比驗(yàn)算 =H0/h12 構(gòu)造柱視為構(gòu)造柱間墻的不動(dòng)鉸支座 H0剛性方案構(gòu)造柱間距離s對(duì)細(xì)料石、半細(xì)料石砌體，=0；對(duì)混凝土砌塊、粗料石、毛料石及毛砌體，=1.0；其他砌體，=1.57/25/202217砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)三、計(jì)算例題3 墻、柱的高厚比驗(yàn)算 【例1】某三層辦公樓平面布置如下圖，采用裝配式鋼筋混凝土樓蓋，縱橫向承重墻均為190mm，采用MU7.5混凝土小型空心砌塊，雙面粉刷，二三層用Mc5砂

9、漿，層高均為3.6m，窗寬均為1800mm，門(mén)寬均為1000mm。試驗(yàn)算二層各墻的高厚比。 7/25/202218砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)三、計(jì)算例題3墻、柱的高厚比驗(yàn)算 最大橫墻間距s3.6310.8m2H=7.2mH0=1.0H=3.6m2=1-0.4bs/s=1-0.41.8/3.6=0.80.7=H0/h=3.6/0.19=18.90.7=18.92=0.8924=21.33, 滿(mǎn)足要求(3)承重橫墻高厚比驗(yàn)算s=6.3m Hs2HH0=0.4s+0.2H=0.46.3+0.23.6=3.24 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)三、計(jì)算例題=H0/h=3.24/0.19=17.052=

10、1.024=24, 滿(mǎn)足要求7/25/202220砌體結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)4 多層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算一、計(jì)算單元 二、荷載計(jì)算 有門(mén)窗洞口（如縱墻）：左右開(kāi)間各一半無(wú)門(mén)窗洞口（如受均布荷載的橫墻和山墻）：取1m長(zhǎng)的墻體豎向荷載水平荷載恒載活載風(fēng)載7/25/202221砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)4 多層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算三、計(jì)算簡(jiǎn)圖1、在豎向荷載作用下，多層房屋的墻體如同一豎向連續(xù)梁，屋蓋、樓蓋及基礎(chǔ)頂面均作為連續(xù)梁的支點(diǎn)。 墻、柱在每層層高范圍內(nèi)被簡(jiǎn)化為兩端鉸支的豎向偏心受壓構(gòu)件 4) 當(dāng)梁支承于墻上時(shí)，梁端支承壓力N1到墻內(nèi)邊距離，對(duì)屋蓋梁應(yīng)取梁端有效

11、支承長(zhǎng)度a0的0.33倍；對(duì)樓蓋梁應(yīng)取梁端有效支承長(zhǎng)度a0的0.4倍。 1) 上部各層的荷載（包括墻體重、屋面及樓板重等）沿上一層墻的截面形心傳至下層；2) 在計(jì)算某層墻體彎矩時(shí)，要考慮本層梁、板支承壓力對(duì)本層墻體產(chǎn)生的彎矩，當(dāng)本層墻與上一層墻形心不重合時(shí)，尚應(yīng)考慮上部傳來(lái)的豎向荷載對(duì)本層墻體產(chǎn)生的彎矩；3) 每層墻體的彎矩圖按三角形變化，上端彎矩最大，下端為零：計(jì)算原則：7/25/202222砌體結(jié)構(gòu) 多層計(jì)算簡(jiǎn)圖在豎向荷載下軸力是主要的，彎矩較?。粯巧w嵌入墻體，使墻體傳遞彎矩的能力受到削弱。水平載下進(jìn)一步簡(jiǎn)化的考慮：對(duì)多層來(lái)講，彎矩相對(duì)軸力較小。豎載下水平載下豎向荷載進(jìn)一步簡(jiǎn)化的考慮：7/

12、25/202223砌體結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)4 多層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算三、計(jì)算簡(jiǎn)圖M=qHi2/12風(fēng)荷載引起的彎矩按下式計(jì)算：q Hi 第i層墻體的高度，即第i層層高。風(fēng)荷載可不考慮三個(gè)條件計(jì)算單元上沿每米墻高分布的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值，kN/m；2、水平荷載作用下，墻體計(jì)算簡(jiǎn)圖可簡(jiǎn)化為一豎向多跨連續(xù)梁。詳后頁(yè)7/25/202224砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)四、內(nèi)力計(jì)算 4 多層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算1、縱墻內(nèi)力 軸力I-I截面（樓蓋大梁底面處）N=NI+Nh3 -截面 （窗口上邊緣處）截面（窗口下邊緣處）N=N+Nh2 -截面（下層樓蓋大梁底面處）N= N+Nh1

13、 NuNl本層梁端支承反力Nh3 高為h3寬為b的墻體自重Nh2 高為h2寬為b1的墻體自重Nh1 高為h1寬為b1的墻體自重上部各層傳來(lái)的豎向荷載。其中包括截面I-I以上全部墻重和上面各層樓面和屋面上的恒載和活載NI=Nl +Nu7/25/202225砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)四、內(nèi)力計(jì)算 3-4 多層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算1、縱墻內(nèi)力 彎矩MI= Nl e1 + Nu e2I-I截面（樓蓋大梁底面處）M=MI (h1+h2)/H -截面 （窗口上邊緣處）截面（窗口下邊緣處）M=M h1/H -截面（下層樓蓋大梁底面處）M= 0 e1 Nl對(duì)該層墻的偏心距 e1=h/2-0.

14、4a0 h 本層墻體厚度a0 梁端有效支承長(zhǎng)度 e2 上層墻體重心對(duì)該層墻體重心的偏心距。如果上下層墻體厚度相同，則 e2 =07/25/202226砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算豎向荷載下水平荷載下按連續(xù)梁計(jì)算，也可近似取 。多層剛性房屋滿(mǎn)足以下三個(gè)條件可不考慮風(fēng)荷載：洞口水平截面面積不超過(guò)全截面面積的2/3；層高和總高不超過(guò)表5-8的規(guī)定；屋面自重不小于0.8kN/m*m。NuNPeua00.4a0NMNdh2h1eP層高和總高小于一定值時(shí)，W=0.4KN/M2 層高4.0米 總高28米 0.5-4.0m24m 0.6-4.0m-18 m 0.7-3.5m18m7/25/202227砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房

15、屋的墻、柱設(shè)計(jì)2、橫墻內(nèi)力四、內(nèi)力計(jì)算 4 多層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算驗(yàn)算橫墻兩側(cè)樓蓋傳來(lái)的荷載相同軸心受壓橫墻兩側(cè)樓蓋傳來(lái)的荷載不同偏心受壓驗(yàn)算橫墻的底部截面橫墻的底部截面 橫墻的上部截面五、強(qiáng)度計(jì)算全截面受壓承載力驗(yàn)算局部受壓承載力驗(yàn)算六、高厚比驗(yàn)算 7/25/202228砌體結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)5 單層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算縱墻:左右開(kāi)間各一半橫墻：取1m長(zhǎng)的墻體一、計(jì)算單元 二、計(jì)算簡(jiǎn)圖墻的上端為不動(dòng)鉸支承于屋蓋，下端嵌固于基礎(chǔ)頂面的豎向構(gòu)件 三、荷載計(jì)算 1、屋面荷載 屋面恒載屋面活載或雪荷載 集中力N1作用于墻（柱）頂面 2、風(fēng)荷載 集中力W作用于縱墻（柱）

16、頂面沿高度均勻分布的線(xiàn)荷載q1（q2 ）作用于迎（背）風(fēng)墻面3、墻體自重 7/25/202229砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)5 單層剛性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算四、內(nèi)力計(jì)算豎向荷載作用下： 風(fēng)荷載作用下：RA=RB=3M/2H VA=VB=-3M/2H MAB=-M/2 MBA=M My=(2-3y/H)M/2 （任意截面處） RA=5qH/8 VB =-3qH/8 VA=5qH/8 RB =3qH/8 MAB=qH2/8 My=(3-4y/H)qHy/8 （任意截面處） 當(dāng)y=3H/8時(shí)， Mmax=9qH2/128 7/25/202230砌體結(jié)構(gòu) 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱設(shè)計(jì)5 單層剛

17、性方案房屋墻、柱承載力的驗(yàn)算五、控制截面與內(nèi)力組合（一）確定控制截面I I截面（窗頂） 截面（窗底） 截面（墻、柱底面）（二）內(nèi)力組合1、恒載+風(fēng)載2、恒載+活載3、恒載+0.85（活載+風(fēng)載）（三）控制截面的最不利內(nèi)力 每一個(gè)組合都產(chǎn)生N和M 每一個(gè)控制截面有三種組合 NmaxMmax六、強(qiáng)度計(jì)算全截面受壓承載力驗(yàn)算局部受壓承載力驗(yàn)算七、高厚比驗(yàn)算 7/25/202231砌體結(jié)構(gòu)墻、柱的受壓承載力計(jì)算砌體結(jié)構(gòu)的墻、柱一般僅進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算，包括承載力和穩(wěn)定，其中墻、柱的穩(wěn)定是通過(guò)高厚比限制來(lái)滿(mǎn)足的。控制截面的選擇uNPNdNIIII-、-截面由于開(kāi)有窗洞而受到削弱；-截面在 作用下

18、局部受壓，且 最大；-截面軸力最大，且窗下砌體抗剪能力較弱，壓應(yīng)力分布不均勻。這四個(gè)截面都是控制截面。規(guī)范規(guī)定：計(jì)算截面一律取窗間墻面積。 于是只需取-、 -截面作為計(jì)算截面。7/25/202232砌體結(jié)構(gòu)-按maxminNM、進(jìn)行偏壓計(jì)算-承載力計(jì)算內(nèi)容荷載效應(yīng)組合1.2永久荷載的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值+1.4 其中一項(xiàng)可變荷載的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值+其余可變荷載的內(nèi)力組合值；1.35永久荷載的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值+ 1.4 所有可變荷載的內(nèi)力組合值。7/25/202233砌體結(jié)構(gòu)彈性方案的計(jì)算步驟：1先加一不動(dòng)鉸支座，變成剛性方案，求出支座反力和內(nèi)力圖2 將支座反力反作用與排架頂端，求出內(nèi)力圖3 疊加豎向荷載水平荷載6

19、彈性和剛彈性方案房屋的內(nèi)力分析7/25/202234砌體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵問(wèn)題：第2步怎么計(jì)算？剛彈性方案房屋的內(nèi)力分析計(jì)算步驟：首先在柱頂加上不動(dòng)鉸支座求出截面內(nèi)力和不動(dòng)鉸支座的反力 （可利用附表）；將反力 反方向作用于帶彈性鉸支座的排架柱頂, 求出其內(nèi)力；將上面兩種情況的內(nèi)力疊加，即得到剛彈性方案的內(nèi)力。7/25/202235砌體結(jié)構(gòu)RHuPuPRuPuP(1-)uP(1-)uPx=(1-)RRuPuP將反力 反方向作用于帶彈性鉸支座的排架柱頂，其結(jié)果相當(dāng)于在排架柱頂作用 ，求出其內(nèi)力7/25/202236砌體結(jié)構(gòu).規(guī)范采用綜合空間性能影響系數(shù)同理多層剛彈性方案7/25/202237砌體結(jié)構(gòu)計(jì)算步驟類(lèi)似單層上柔下剛多層房屋的內(nèi)力分析上柔下剛是指頂層不符合剛性方案的要求，下面各層則符合剛性方案的要求。RR7/25/202238砌體結(jié)構(gòu)上剛下柔是指底層不符合剛性方案的要求。上剛下