砌体结构工管.pptx

第二篇第二篇第二篇第二篇 砌体结构砌体结构砌体结构砌体结构第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论第二章第二章第二章第二章 材料及力学性能材料及力学性能材料及力学性能材料及力学性能第三章第三章第三章第三章 计算方法和指标计算方法和指标计算方法和指标计算方法和指标第四章第四章第四章第四章 受压构件计算受压构件计算受压构件计算受压构件计算第五章第五章第五章第五章 局部受压局部受压局部受压局部受压第六章第六章第六章第六章 配筋砌体构件计算配筋砌体构件计算配筋砌体构件计算配筋砌体构件计算第七章第七章第七章第七章 混合结构房屋墙体设计混合结构房屋墙体设计混合结构房屋墙体设计混合结构房屋墙体设计第八章第八章第八章第八章 圈梁、过梁与挑梁圈梁、过梁与挑梁圈梁、过梁与挑梁圈梁、过梁与挑梁砌体砌体 是把是把块体块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、（包括粘土砖、空心砖、砌块、石材等）和石材等）和砂浆砂浆通过砌筑而成的结构材料。通过砌筑而成的结构材料。第一章第一章 绪论绪论砌体结构砌体结构 系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。砌体材料性能特点：砌体材料性能特点：抗压强度远大于抗拉、抗剪强度。一、定义一、定义二、砌体结构的分类二、砌体结构的分类1、砖结构：如古塔、长城、砖穹无梁殿、砖结构：如古塔、长城、砖穹无梁殿2、石结构：如桥梁、金字塔、石结构：如桥梁、金字塔3、砖混结构、砖混结构(混合结构混合结构)：竖向承重构件竖向承重构件 由砖、石、砌块砌筑由砖、石、砌块砌筑 水平承重构件水平承重构件 RC(或或PC)屋盖、楼盖。屋盖、楼盖。安济桥安济桥古塔古塔 三、砌体结构的特点 优点：地方材料、降低造价、耐火性好、耐久性较地方材料、降低造价、耐火性好、耐久性较 好；隔热隔声好；对施工技术要求低；好；隔热隔声好；对施工技术要求低；缺点：强度低、抗震性能差、施工费时、占用良强度低、抗震性能差、施工费时、占用良 田、能耗高。田、能耗高。国家墙材政策：国家墙材政策：2003年，160个大中城市禁用粘土砖（0以下除外）。四、砌体结构的新进展和发展趋势四、砌体结构的新进展和发展趋势 块体轻质高强并改善物理性能；块体轻质高强并改善物理性能；提高砂浆强度和粘结度，改善砌体整体性和抗提高砂浆强度和粘结度，改善砌体整体性和抗震性；震性；发展各种砌块，节约资源，保护农田；发展各种砌块，节约资源，保护农田；采用配筋砌体，改善抗拉、剪强度；采用配筋砌体，改善抗拉、剪强度；发展机械化和工业化施工方法；发展机械化和工业化施工方法；改善结构布置，避免砌体受拉、弯、剪。改善结构布置，避免砌体受拉、弯、剪。19901990年在拉斯维加斯建造的配筋混凝土砌块旅馆年在拉斯维加斯建造的配筋混凝土砌块旅馆 Excalibur 旅馆旅馆旅馆旅馆凯利别墅，密西根州凯利别墅，密西根州G.S.E动力有限公司，纽约 上海18层配筋砌块楼 镇江恒美嘉园：镇江恒美嘉园：镇江恒美嘉园：镇江恒美嘉园：内墙内墙-190-190承重混凝土空心砌块承重混凝土空心砌块外墙外墙-260-260装饰混凝土承重劈裂保温砌块装饰混凝土承重劈裂保温砌块 第二章第二章 砌体材料及砌体力学性能砌体材料及砌体力学性能一、砌体材料一、砌体材料A.块材块材1.1.烧结砖烧结砖(1)(1)烧结普通砖烧结普通砖 （机制砖、八五砖、九五砖）（机制砖、八五砖、九五砖）原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸标准砖尺寸：24011553 24011553 mm强度等级：强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10适用范围：适用范围：房屋上部及地下基础等部位房屋上部及地下基础等部位(2)(2)烧结多孔砖烧结多孔砖原料：同烧结砖，但孔洞率不小于原料：同烧结砖，但孔洞率不小于25%25%尺寸：承重多孔砖目前主要采用尺寸：承重多孔砖目前主要采用 P型：（型：（2401159024011590）M型砖（型砖（1901909019019090）优点：节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙优点：节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙 体造价；减轻块体自重、增强墙体抗震性能。体造价；减轻块体自重、增强墙体抗震性能。强度等级：同强度等级：同烧结普通砖烧结普通砖 适用范围：适用范围：房屋上部结构房屋上部结构 （不宜用于冻胀地区地下部位）（不宜用于冻胀地区地下部位）2.2.非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖（包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖（包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖 ）原料：石灰和砂原料：石灰和砂尺寸：同烧结普通砖尺寸：同烧结普通砖适用范围：不得用于长期受热适用范围：不得用于长期受热200200以上、受急冷急热和有以上、受急冷急热和有 酸性介质侵蚀的建筑部位，酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15MU15和和MU15MU15以上的以上的 蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压 粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作 用的建筑部位必须使用一等砖用的建筑部位必须使用一等砖强度等级：强度等级：MU25、MU20、MU15、MU104.4.石材石材 分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石 （按外形规则程度）可分为料石和毛石（按外形规则程度）可分为料石和毛石强度等级：强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50 MU20七级七级3.3.砌块砌块原料：普通混凝土、加气混凝土或轻骨料混凝土原料：普通混凝土、加气混凝土或轻骨料混凝土主规格尺寸：主规格尺寸：390390190190190190mm空心率：空心率：20%20%50%50%强度等级：强度等级：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5B.砂浆砂浆2.砂浆作用砂浆作用（1）将单个块体粘结为整体，接触面产生粘结力将单个块体粘结为整体，接触面产生粘结力（2）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；（3）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，增强墙体抗冻性能增强墙体抗冻性能1、定义、定义：由一定比例的胶凝材料由一定比例的胶凝材料(石灰、水泥等石灰、水泥等)和细和细 骨料骨料(砂砂)和水配制而成的砌筑材料。和水配制而成的砌筑材料。砂浆品种砂浆品种塑性掺合料塑性掺合料和易保水性和易保水性强度强度耐久性耐久性耐水性耐水性水泥砂浆水泥砂浆无无差差高高好好好好混合砂浆混合砂浆有有好好较高较高较好较好差差非水泥砂浆非水泥砂浆有有好好低低差差无无3.砂浆分类砂浆分类 1)水泥砂浆水泥砂浆；2)混合砂浆；混合砂浆；3)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）4.强度等级强度等级按龄期按龄期28天的立方体（边长天的立方体（边长70.7mm）测）测得的抗压强度平得的抗压强度平均值，分为：均值，分为：M15、M10、M7.5、M5、M2.5五级。五级。施工阶段的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度施工阶段的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度 5.要求：要求：强度、和易性、保水性。强度、和易性、保水性。C.砌体材料的选择砌体材料的选择1、原则：、原则：因地制宜，就地取材，充分利用工业废料，并因地制宜，就地取材，充分利用工业废料，并 考虑建筑物耐久性要求、工作环境、受荷性质考虑建筑物耐久性要求、工作环境、受荷性质 与大小、施工技术水平等。与大小、施工技术水平等。2、对于五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大、对于五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级：的墙、柱所用材料的最低强度等级：砖为砖为MU10，砌块，砌块MU7.5，石材，石材MU30，砂浆，砂浆M5。3、地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿的房间的墙，按、地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿的房间的墙，按规范选择材料。规范选择材料。A.无筋砌体无筋砌体 仅由块体和砂浆组成的砌体仅由块体和砂浆组成的砌体。1.砖砌体砖砌体砌筑方法：砌筑方法：一顺一丁、梅花丁和三顺一丁一顺一丁、梅花丁和三顺一丁施工严禁：施工严禁：包心柱和不同强度等级砖块混用包心柱和不同强度等级砖块混用 墙体尺寸：墙体尺寸：240mm（一砖）、（一砖）、370mm（一砖半）、一砖半）、490mm（二砖）、（二砖）、620mm（二砖半）（二砖半）1m高砖墙=16皮砖（所谓“皮”是指砖的层度）二、砌体的种类二、砌体的种类37373737墙的几个砌法墙的几个砌法墙的几个砌法墙的几个砌法2.砌块砌体砌块砌体先排块后施工，施工时砌块底面向上反向砌筑。先排块后施工，施工时砌块底面向上反向砌筑。墙体尺寸：墙体尺寸：190、200、240、290 mm砌块砌体为加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。砌块砌体为加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。3.石砌体石砌体（产石地区适用）（产石地区适用）石砌体的类型有石砌体的类型有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。B.B.配筋砌体配筋砌体在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。1.1.配筋砖砌体配筋砖砌体水平网状配筋砌体混凝土或钢筋砂浆面层组合砖砌体砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙在水平灰缝中配置钢筋网片偏心距超限的砖砌体外侧配置纵向钢筋在房屋墙体中设置间距不大于4m的构造柱提高轴心抗压承载力提高偏心抗压承载力提高砖墙的承载力2.2.配筋砌块砌体配筋砌块砌体砖砌体以受压破坏为主。砖砌体以受压破坏为主。三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能砌体抗压强度低于块体砌体抗压强度低于块体材料强度材料强度1、砌体受压试验研究 受压破坏分为三阶段：受压破坏分为三阶段：（以普通粘土砖砌体轴心受压为例）（标准试件240mm370mm720mm）（1）（0.5-0.7）Pu时，单砖出现裂缝；（Pu为砌体的极限荷载）（2）单砖裂缝上下开展和延伸，形成上下贯通多皮砖的连续裂缝；（3）（0.8-0.9）Pu时，砌体被贯通的竖向裂缝分割成若干小柱体，发生失稳破坏或局部压碎。思考：某试件采用MU10砖，M5砂浆，实测砌体的抗压强度f=3.30MpaMU10，为什么砖的抗压强度未得到发挥？为什么单砖先出现裂缝？原因：砖表面不平整；砂浆不饱满、不密实；灰缝厚度不均匀。原因：砖与砂浆的横向变形性能不一致，砂浆的泊桑系数砖（1.5-5.0倍），因此，砂浆的横向变形砖的横向变形，使得砖内产生横向拉应力，促使单砖裂缝出现。2、砌体中单砖的受力状态分析（1）单砖的压、弯、剪复合受力（见图）（2）单砖的受拉（见图）（3）竖向灰缝处的应力集中原因：竖向灰缝处的砖内产生较大的横向拉应力和切应力的集中，加速单砖开裂。（4）弹性地基梁作用原因：砖与砂浆的变形模量不一致，砂浆的变形模量E砖，单砖可视为以砂浆和下部砌体为弹性地基的梁，产生弯剪应力，弯曲产生的拉应力和切应力使单砖首先出现裂缝。结论：在上述复杂应力作用下，因抗拉、剪弯强度较小导致单砖出现裂缝，继而裂缝开展。3、影响砌体抗压强度的因素（6方面）（1）块体的强度等级（最主要因素）（2）块体的形状与尺寸：块体外形规则平整，厚度大，砌体的抗压强度越高。（3）砂浆的强度等级：砂浆强度等级较低时，其强度提高，砌体的抗压强度随之提高；较高时其影响不明显。（4）砂浆的变形性能：砂浆的变形性能越大，砌体的抗压强度越低。（5）砂浆的流动性和保水性：砂浆的流动性和保水性越好，砌体的抗压强度越高；但流动性过大，砌体的抗压强度反而降低。如采用纯水泥砂浆，砌体强度降低10%20%。（6）砌筑质量 灰缝的厚度：灰缝的厚度太厚或太薄都会使f降低，标准8-12mm，（10/20/30，f=1.0/0.78/0.64）。砂浆的饱满度：合格80%。（从80%降到65%时，f 下降20%）砖的含水率：砖的含水率太大或太小都会使f降低（如干砖f下降20%，适宜10-15%）组砌方式：要求内外搭砌，上下错缝，不留通缝。垂直灰缝饱满度施工质量控制等级（A/B/C），f=1.05/1.0/0.89，取决于现场质量保证体系、材料强度、工人技术水平。4、砌体的抗压强度设计值f 及其调整系数a（1）砌体截面面积A0.3m2时，a=0.7+A；（2）采用水泥砂浆砌筑时，a=0.9；（3）0号砂浆，f 0，冬季施工、砂浆未凝固四、四、砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能1.砂浆和块体的粘结强度（见图）法向粘结强度S：与轴向拉力垂直的灰缝(垂直灰缝)中砂浆与块体的粘结力切向粘结强度T：与轴向拉力平行的灰缝(水平灰缝)中砂浆与块体的粘结力。TTSS2.砌体的轴心抗拉性能（1）沿齿缝截面破坏：块体MU较高，砂浆M较低时发生（2）沿块体和竖向灰缝截面破坏：块体抗拉强度较低时发生（3）沿水平通缝截面破坏：轴向拉力与水平灰缝垂直时发生1212333.砌体的弯曲抗拉性能（1）沿齿缝截面的弯曲受拉破坏：拉应力水平灰缝（2）沿水平通缝截面的弯曲受拉破坏：拉应力水平灰缝4.砌体的抗剪性能（1）沿水平通缝截面的剪切破坏（2）沿齿缝截面的剪切破坏五、砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数五、砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数五、砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数五、砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数 1.1.线膨胀系数线膨胀系数当温度变化时，砌体发生热胀冷缩变形，这种变当温度变化时，砌体发生热胀冷缩变形，这种变形受到约束时产生温度裂缝。如砖砌体形受到约束时产生温度裂缝。如砖砌体510510-6-6/，混凝土结构，混凝土结构10101010-6-6/，1 1 2 2。2.2.收缩率收缩率当砌体含水量降低时，发生干缩变形，这种变形收到当砌体含水量降低时，发生干缩变形，这种变形收到约束时，产生干燥收缩裂缝。如砖砌体约束时，产生干燥收缩裂缝。如砖砌体0.1mm/m0.1mm/m，在砌体中，温度裂缝和干燥收缩裂缝几乎占可遇裂缝的在砌体中，温度裂缝和干燥收缩裂缝几乎占可遇裂缝的8080以以上。上。第三章 砌体结构的计算方法和计算指标（自学）一、计算方法一、计算方法砌体结构与混凝土结构相同，也采用砌体结构与混凝土结构相同，也采用以概率论为基础的极限状态法以概率论为基础的极限状态法二、计算指标二、计算指标A.砌体的抗压强度标准值：砌体的抗压强度标准值：具有具有95%保证率的抗压强度值，查规范保证率的抗压强度值，查规范B.砌体的抗压强度设计值：砌体的抗压强度设计值：龄期为龄期为28d砌体毛截面强度的设计值砌体毛截面强度的设计值，根据块体和砂浆强度等，根据块体和砂浆强度等级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值。级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值。C.砌体强度设计值的调整系数砌体强度设计值的调整系数三、砌体结构设计的荷载效应组合三、砌体结构设计的荷载效应组合荷载效应组合公式见建筑结构可靠度设计统一标准当仅有一个可变荷载时：（1）由永久荷载控制：S=1.35恒+1.0活可变荷载分项系数为1.4，组合值系数在一般情况下为0.7，1.40.71.0。注：只有一个活荷载也要考虑组合系数0.7。（2）由可变荷载控制：S=1.2恒+1.4活第四章无筋砌体受压构件的承载力计算e=0Nu00=f砌体短柱砌体短柱轴心受压时Nu0=Af无筋砌体适用范围无筋砌体适用范围：墙、柱等受压构件：墙、柱等受压构件一、无筋砌体单向偏心受压构件 1、受压构件截面应力分析（与材料力学基本相同）n n材料力学材料力学材料力学材料力学中的偏压短柱中的偏压短柱中的偏压短柱中的偏压短柱eNuf材料力学计算方法截面应力分布特点截面应力分布特点?砌体短柱偏心受压时,截面上应力随偏心变化而不同.e2Nu2Nu3e3eb)c)2Nu1e1a)13结论：结论：材料力学计算方法不适用。nNu0Nu1Nu2Nu3；有效受压区面积不同。n截面应力分布特点为曲线，且 f122H2HsHsH有吊车的单层房屋变截面柱上段弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性方案、刚弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊车的单层或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1.10H1.0H1.10H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4 s+0.2H0.6 s注：1、表中Hu为变截面柱的上段高度，Hl 为变截面柱的下段高度。2、对于上端为自由端的构件，H0=2H；3、独立砖柱，无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用。4、s-房屋横墙间距。3.3.受压构件承载力的计算公式受压构件承载力的计算公式（1）计算公式NNuNu=f A式中：N荷载产生的轴向压力设计值Nu受压承载力设计值 f砌体抗压强度设计值（注意强度调整系数a）A受压构件的截面面积高厚比和轴向力偏心矩对受压构件承载力的影响系数（查表4-3）对于轴心受压构件：的取值：的取值：当砂浆强度等级M5时，0.0015；当砂浆强度等级为M2.5时，0.002；当砂浆强度为零时，0.009。计算时，要乘以修正系数：烧结普通砖、烧结多孔砖砌体为1.0；混凝土小型空心砌块砌体1.1；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石和半细料石砌体1.2；粗料石和毛石砌体1.5。对于偏心受压构件：当3时(不计影响)，当3时，取值同（2 2）设计注意）设计注意公式适用条件：e0.6y；对矩形截面，当偏心方向为长边（h）时，还应对短边（b）方向按轴心受压验算。4.砌体结构设计的荷载效应组合砌体结构设计的荷载效应组合当仅有一个可变荷载时：（1）由永久荷载控制：S=1.35恒+1.0活可变荷载分项系数为1.4，组合值系数在一般情况下为0.7，1.40.71.0。（2）由可变荷载控制：S=1.2恒+1.4活三三.例题分析例题分析 例1某轴心受压柱，bh=370490mm，采用MU10粘土砖和M7.5混合砂浆砌筑，柱顶作用标准值G0k=108kN，Q0k=40kN，H0=H=3500mm，试验算其受压承载力。解：(1)基本参数f=1.69N/mm2（查表3-3）A=0.370.49=0.1813m20.3m2，a=0.7+A=0.7+0.1813=0.8813(2)影响系数 =H0/h=1.03500/370370=9.46（砂浆强度M5，=0.0015）G0k=108kNQ0k=40kN3500(3)承载力验算取柱底为控制截面（柱底轴力比柱顶轴力大）柱自重标准值：G1k=0.370.493.519=12.06kN（砖砌体自重密度为19kN/m3）按恒荷载控制：N1=1.35（108+12.06）+1.040=202.1kN按活荷载控制：N2=1.2（108+12.06）+1.440=200.1kNN=(N1，N2)max=N1=202.1kN Nu=(af )A =0.882(0.88131.69)0.1813106=238.2kNN=202.1kN（安全）例例2 2 在例题1中柱顶长边方向长边方向作用设计值为M=11.15kNm的 弯矩，按恒载控制的组合计算，其它条件不变，试验 算柱顶截面柱顶截面受压承载力。解:(1)基本参数同上 (2)影响系数 柱顶轴力设计值：N=1.35108+1.040=185.8kN e=M/N=11.15/185.8=0.060m =H0/h 1.03500/4904907.14 e/h=60/490=0.122 G1k=108kNQk=40kNM=11.15kN.m3500 改进措施改进措施：提高砂浆强度等级M7.5为M10；或加大截面尺寸为bh=490490mm；或采取降低偏心矩或配置钢筋或配置钢筋的措施。(3)柱顶柱顶承载力验算承载力验算长边方向承载力验算（偏心受压）（偏心受压）N=185.8kN,M=11.15kN.m 则Nu=(af）A =0.672(0.88131.69)0.1813106 =181.5kN N=185.8kN （不安全）短边方向(轴心受压轴心受压)承载力验算（略）作业：1.某柱，bh=370490mm，采用MU10砖和M7.5混合砂浆砌筑，柱顶作用轴向力标准值如右图所示，试按活荷载控制验算柱顶截面的受压承载力。（H0=1.0H，用公式计算。）2.某轴心受压柱，柱顶作用轴向力设计值 195kN，柱高5.1m，H0=1.0H，采用MU10砖和M5混合砂浆砌 筑，砖砌体自重密度为19kN/m3，试确定柱截面尺寸(按恒荷 载控制)，要求安全、经济并符合常规砖墙厚度尺寸。G1k=100kNQk=50kNG2k=20kN3300200砖、石、砌块砌成墙、柱砖、石、砌块砌成墙、柱竖向承重构件竖向承重构件 砖混结构砖混结构 钢筋砼或预应力砼屋钢筋砼或预应力砼屋(楼楼)盖盖水平承重构件水平承重构件(混合结构混合结构)竖向荷载和水平荷载的传递竖向荷载和水平荷载的传递?墙体占总重的墙体占总重的6060，占总造价的，占总造价的4040。一、一、结构布置方案结构布置方案满足建筑、工艺要求，按重力荷载的主要传递方向分为：满足建筑、工艺要求，按重力荷载的主要传递方向分为：1.1.横墙承重方案横墙承重方案荷载传力路线：荷载传力路线：板板横墙横墙基础（基础（见图见图）适用范围：适用范围：适用于小开间，如宿舍、住宅等。适用于小开间，如宿舍、住宅等。特点特点：横墙间距较小、较密，使房屋的空间刚度大，侧向抗横墙间距较小、较密，使房屋的空间刚度大，侧向抗震、震、抗风能力强；楼盖布置简单、节约钢材和水泥。抗风能力强；楼盖布置简单、节约钢材和水泥。第七章 砖混结构房屋的墙体设计屋面大梁屋面板外纵墙山墙横墙承重纵墙承重纵横墙承重山墙屋面大梁屋面板外纵墙柱内框架承重2.纵墙承重方案 荷载传力路线：荷载传力路线：板板 梁梁 纵墙纵墙 基础（基础（见图见图）适用范围：适用范围：适用于大空间，如单层厂房、食堂等。适用于大空间，如单层厂房、食堂等。特点特点：纵墙可能存在开洞与承载的矛盾，可设置壁柱或构纵墙可能存在开洞与承载的矛盾，可设置壁柱或构 造柱；横墙少，侧向刚度弱；楼屋盖造价较大。造柱；横墙少，侧向刚度弱；楼屋盖造价较大。3.3.纵横墙承重方案纵横墙承重方案荷载传力路线：荷载传力路线：板板 梁梁 纵墙纵墙/横墙横墙 基础（基础（见图见图）适用范围：适用于办公楼、教学楼、实验楼等。适用范围：适用于办公楼、教学楼、实验楼等。特点特点：综合横、纵墙承重的优点，建筑平面布置灵活，空间综合横、纵墙承重的优点，建筑平面布置灵活，空间 刚度较好，但纵墙缺陷仍可能存在。刚度较好，但纵墙缺陷仍可能存在。4.4.内框架承重方案内框架承重方案荷载传力路线：板荷载传力路线：板(次梁次梁)主梁主梁 柱柱/外纵墙外纵墙 基础基础 适用范围：适用于空间较大的房屋，如旅馆、商店等。适用范围：适用于空间较大的房屋，如旅馆、商店等。特点特点：横墙较少，房屋的空间刚度较差。横墙较少，房屋的空间刚度较差。5.5.底部框架结构底部框架结构适用范围：适用范围：适用于建筑功能底部与上部不同的房屋。适用于建筑功能底部与上部不同的房屋。特点特点：底部底部为钢筋混凝土框架结构，空间较大，抗侧刚为钢筋混凝土框架结构，空间较大，抗侧刚 度较差，抗震设计时限度较差，抗震设计时限两层两层；上上 部部为砌体结构，为砌体结构，抗侧刚度较大。（上刚下柔结构）抗侧刚度较大。（上刚下柔结构）二、砌体结构的静力计算方案目的：确定空间结构的计算模型目的：确定空间结构的计算模型1.1.概述概述均布水平作用的传递均布水平作用的传递（1）不设山墙）不设山墙 平面传力体系：平面传力体系：水平荷载水平荷载 纵墙纵墙 基础基础；空间作用为零，空间作用为零，按平面单元计算。按平面单元计算。a）b）c）d）（2）设山墙空间传力体系：水平荷载纵墙纵墙基础地基屋面水平梁山墙山墙基础具有空间作用，空间工作性能较强。2.2.砌体结构的静力计算方案砌体结构的静力计算方案（1）弹性方案：空间刚度近似为零，仅用于单层；（2）刚性方案：空间刚度近似为无穷大，墙顶水平位移0；（3）刚弹性方案：空间刚度介于上述两者之间。注注：非抗震设计时，静力计算方案的选择：单层不限；多层可采用刚性、刚弹性方案及上柔下刚结构方案(即底层刚性、上层刚弹性)。刚性方案刚性方案弹性方案弹性方案刚弹性方案刚弹性方案3.影响砌体结构空间刚度的因素（1）屋盖自身平面内的刚度（分类）刚性屋盖：现浇、装配式钢筋混凝土屋盖或楼盖；中等刚性屋盖：有檩钢筋混凝土屋盖或楼盖；柔性屋盖：木、轻钢屋盖。（2）山墙或横墙的间距（屋面水平梁的跨度、刚度）（3）山墙或横墙自身平面内的刚度（洞口、墙厚、墙长）刚性和刚弹性横墙应符合下列要求：横墙洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的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H/2，（H为横墙总高度）。当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。屋盖或楼盖的类别屋盖或楼盖的类别刚性方案刚性方案刚弹性方案刚弹性方案弹性方案弹性方案1 1整体式、装配整体式和装整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋砼屋盖配式无檩体系钢筋砼屋盖或钢筋砼楼盖或钢筋砼楼盖s32s72s722 2装配式有檩体系钢筋砼屋装配式有檩体系钢筋砼屋盖、轻钢屋盖和有密铺望盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖板的木屋盖或木楼盖s2s48s483 3冷摊瓦木屋盖和石棉水泥冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖瓦轻钢屋盖s16s36s36 房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案 (规范表4.2.1)注：1、表中s为横墙间距，其长度单位为m;2、对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。三、墙柱高厚比验算目的：保证构件在荷载作用下的稳定，在满足强度要求的同时具保证构件在荷载作用下的稳定，在满足强度要求的同时具 有足够的有足够的稳定性稳定性；通过高厚比控制，使墙、柱有足够通过高厚比控制，使墙、柱有足够刚度刚度，避免出现过大的，避免出现过大的 侧向变形；侧向变形；保证施工中安全。保证施工中安全。验算要求：H0/h121.影响墙柱允许高厚比的因素（1）砂浆强度等级：砂浆强度等级越高，墙柱的越大.墙柱的允许高厚比墙柱的允许高厚比 值值 砂浆强度等级砂浆强度等级墙墙柱柱M2.5M2.522221515M5.0M5.024241616 M7.5M7.526261717（2）砌体类型（墙、柱）；（3）构件重要性：非承重墙的修正系数11.0，1根据墙的厚度按下列规定采用：h=240mm;1=1.2；h=90mm;1=1.5；240mm h=90mm;1可按插入法取值；对于承重墙，11.0。（4）砌体截面型式：墙体上门窗洞口削弱越多，墙体越小；有门窗洞口的墙的修正系数210.4bs/s，且20.7时，取20.7；(见图)s相邻窗间墙或壁柱之间的距离；bss范围内的门窗洞口宽度）无门窗洞口时21.0。（5）横墙间距：横墙间距越大，墙柱的越小；（6）静力计算方案：刚性方案，相对大一些；弹性和刚弹性方案，相对小一些。2.墙柱的计算高度H0H0表中系数构件高度H构件高度H的确定：对于底层，构件下端取基础顶面；当基础埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地坪下500mm处。3.墙柱高厚比验算（1）矩形墙柱的高厚比验算：H0/h12（2）带壁柱墙的高厚比验算：作整片墙的高厚比验算和壁柱间墙高厚比验算整片墙的高厚比验算（整体）：H0/hT12式中：hT带壁柱墙截面(T形截面)的折算厚度，3.5i，I、A为T形截面的惯性矩和截面面积；H0按相邻横墙间距s确定。“砌规”中单层房屋带壁柱墙的计算宽度（考虑翼缘bf）：壁柱宽+2/3墙高(窗间墙宽度，壁柱间距离）壁柱间墙的高厚比验算（局部）：H0/h12式中：h壁柱间墙厚（矩形截面）H0按刚性方案，且按相邻壁柱间距s确定。说明：对于有圈梁及构造柱时的高厚比验算，按“砌规”确定。（不做要求）四、例题分析 例题例题7 7某砌体结构单层食堂，跨度某砌体结构单层食堂，跨度15m，柱距，柱距3.6m，总长，总长36m，纵墙窗，纵墙窗bh1.83.6m，檐口标高，檐口标高5m，采用，采用MU10砖和砖和M5混合砂浆砌筑，屋面采用混合砂浆砌筑，屋面采用钢筋混凝土薄腹梁、有檩槽瓦屋盖。试验算纵墙高厚比。（见图）钢筋混凝土薄腹梁、有檩槽瓦屋盖。试验算纵墙高厚比。（见图）(1)纵墙静力计算方案纵墙静力计算方案 查表查表5-1，2类屋盖，类屋盖，20s3648，刚弹性方案。刚弹性方案。(2)整片墙的高厚比验算整片墙的高厚比验算 高厚比高厚比 T形截面折算厚度形截面折算厚度hT432mm（过程略）（过程略）H0.55.05.5m 查表查表4-1，无吊车、单跨、刚弹性方案，无吊车、单跨、刚弹性方案，H01.2H1.25.56.6m H0/hT6.6/0.43215.3 允许高厚比允许高厚比 查表查表5-4，M5、墙，、墙，2415000500010*3600=3600030002404901800250180018001800 210.4bs/s10.41.8/3.60.80.7（可取）（可取）121.00.82419.215.3（可以）（可以）(3)壁柱间墙的高厚比验算（任取一开间，矩形截面、刚性方案）壁柱间墙的高厚比验算（任取一开间，矩形截面、刚性方案）查表查表4-1，ss3.6mH5.5m，H00.6s0.63.62.16m H0/h2.16/0.249121.00.82419.2 （可以）（可以）例题例题8 8 上题的山墙如图所示，试验算山墙高厚比。（见图）上题的山墙如图所示，试验算山墙高厚比。（见图）(1)山墙静力计算方案山墙静力计算方案 查表查表5-1，2类屋盖，类屋盖，s1520，刚性方案。，刚性方案。(2)整片墙的高厚比验算整片墙的高厚比验算 高厚比高厚比 T形截面折算厚度形截面折算厚度hT348 mm（过程略）（过程略）墙高墙高(算至壁柱顶算至壁柱顶)H0.55.05tg18.457.17m 查表查表4-1，无吊车、单跨、刚性方案，无吊车、单跨、刚性方案，H=7.17ms=15m2H=27.17=14.34m H00.4s0.2H0.4150.27.17=7.434 H0/hT=7.434/0.348=21.36 允许高厚比允许高厚比 2=10.4bs/s=10.43/15=0.920.7（可取）（可取）12=1.00.9224=22.08=21.36（可以）（可以）(3)壁柱间墙的高厚比验算壁柱间墙的高厚比验算（矩形截面、刚性方案）（矩形截面、刚性方案）墙高墙高H=(0.55.07.5/3)7.17/2 =7.585ms=s=5m 查表查表4-1，sH，H0=0.6s=0.65=3.0m =H0/h=3.0/0.2412.5 210.4bs/s10.43/5=0.760.7（可取）（可取）12=1.00.7624=18.24=12.5（可以）（可以）0.0005000133*5000=150002404902505000五、五、多层刚性方案房屋墙柱的承载力计算多层刚性方案房屋墙柱的承载力计算（一）外纵墙的计算1.计算模型（见图）（1）计算单元：取有代表性的、宽度为相邻洞口中心线的竖向墙带（2）简化原型：忽略楼屋盖的水平位移，墙体简化为以楼屋盖为不动铰支座，与基础铰接的竖向连续梁。墙底的弯矩与轴力相比对承载力不起控制作用。（3）竖向荷载作用下的计算模型：墙体被楼盖嵌入，连续性被削弱，传递弯矩的能力不大，且竖向荷载产生的弯矩较小，可忽略墙体对楼盖的嵌固而简化为铰接，竖向墙带可按简支梁分层计算。竖向荷载作用下的计算模型（4）水平荷载作用下按竖向连续梁计算（5）结构层高底层：取基础顶面至二层楼盖结构支承面的距离；其余层：取上下层结构支承面之间的距离。2.荷载分析（1）竖向荷载（以二层墙体为例，见下页图）墙体顶部（1-1）荷载：Nu：上层墙体传来轴向力设计值，作用于上层墙体截面形心处，包括：900mm高240厚女儿墙自重；屋盖梁高600mm范围内240厚墙体自重(女儿墙底至屋盖梁底)；屋盖传来的恒载、活载；四层楼盖传来的恒载、活载；三、四层240厚墙体自重。Nu的偏心距e218512065mm3702409006003300330033003900hNuNle2e1120 1200.4a0185185三层楼盖处受力状态Nl：墙顶梁端支承压力设计值（即三层楼盖传来的恒载、活载）Nl的偏心距e11850.4a0墙体底部(2-2)荷载：本层(即二层)370厚墙体自重G，作用于墙体的截面形心处。（2）水平荷载：在一定条件下，可不考虑风荷载。3.计算简图计算简图（1）竖向荷载（见上页图）柱顶轴向力设计值：NN0Nl；偏心距：eM/N(Nle1-Nue2)/(Nu+Nl)（2）风荷载：见教材图4.竖向荷载下墙体承载力计算竖向荷载下墙体承载力计算（1）计算楼层：取荷载大、墙体材料或截面尺寸改变的薄弱楼层，如：底层、三层（2）对外纵墙，控制截面计算面积近似取窗间墙面积A（见图）纵墙控制截面为1-1、2-2截面。（3）每一楼层的控制截面及计算内容：墙顶截面1-1：即上层楼盖结构支承面之下，N、M0验算受压构件承载力(偏心受压)及砌体局部受压承载力；墙底截面2-2：即本层楼盖结构支承面之上，Nmax、M0验算受压构件承载力(轴心受压)。2211122122（二）横墙的计算七、七、七、七、砌体结构的构造要求砌体结构的构造要求砌体结构的构造要求砌体结构的构造要求1、一般构造要求、一般构造要求（了解）（了解）承重独立砖柱的承重独立砖柱的截面尺寸截面尺寸不应小于不应小于240mm370mm。毛石墙的。毛石墙的厚度不宜小于厚度不宜小于350mm，毛料石柱较小边长不宜小于，毛料石柱较小边长不宜小于400mm。当。当有振动荷载时，墙柱不宜采用毛石砌体。有振动荷载时，墙柱不宜采用毛石砌体。屋架跨度屋架跨度大于大于6m或梁跨度分别或梁跨度分别大于大于4.8m(砖砌体砖砌体)、4.2m(砌块和砌块和料石砌体料石砌体)、3.9m(毛石砌体毛石砌体)时，应在其时，应在其支承处砌体上设置混凝土支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块或钢筋混凝土垫块。当墙中有圈梁时，。当墙中有圈梁时，垫块宜与圈梁浇成整体。垫块宜与圈梁浇成整体。厚度厚度240mm墙上梁的跨度大于或等于墙上梁的跨度大于或等于6m、砌块或料石墙以及厚度、砌块或料石墙以及厚度小于小于240mm砖墙上梁的跨度大于或等于砖墙上梁的跨度大于或等于4.8m时，宜在梁支座时，宜在梁支座下下设设壁柱或构造柱壁柱或构造柱，或采取其他加强措施。，或采取其他加强措施。砌块墙与后砌隔墙砌块墙与后砌隔墙交接处交接处，应沿墙高每，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不在水平灰缝内设置不少于少于24的焊接的焊接钢筋网片钢筋网片。砌块砌体应砌块砌体应分皮错缝搭砌分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不得小于，上下皮搭砌长度不得小于90mm。不满。不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不少于足上述要求时，应在水平灰缝内设置不少于24的焊接钢筋网片的焊接钢筋网片(横横向钢筋的间距不宜大于向钢筋的间距不宜大于200mm)，网片每端均应超过该垂直缝，其，网片每端均应超过该垂直缝，其长度不得小于长度不得小于300mm。2、防止或减轻墙体开裂的主要措施、防止或减轻墙体开裂的主要措施a)温度裂缝温度裂缝(b)沉降裂缝沉降裂缝砌体房屋常见裂缝形态砌体房屋常见裂缝形态裂缝对房屋性能的影响：裂缝对房屋性能的影响：外观外观防水、防渗、保温性能防水、防渗、保温性能整体性、承载能力、耐久性和整体性、承载能力、耐久性和抗震性能抗震性能裂缝形成原因裂缝形成原因设计设计施工施工材料材料干缩裂缝干缩裂缝环境温度变化环境温度变化温度裂缝温度裂缝地基不均匀沉降地基不均匀沉降沉降裂缝沉降裂缝防止或减轻墙体开裂的原理防止或减轻墙体开裂的原理 合