砌体结构课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,-,老而未衰的结构体系,砌 体 结 构,Masonry Structure,砌体结构,由,砖砌体,、,石砌体,或,砌块砌体,建造的结构，称为砌体结构,埃及金字塔,（公元前,3000,年）,罗马大角斗场,（公元,72-80,年）,砌体结构应用实例,中国长城,（公元前,7,世纪）,土耳其君士坦丁堡圣索菲亚大教堂,（砖砌大跨结构，公元,537,年）,巴黎圣母院,（,1345,年）,哥特式教堂,砌体结构应用实例,砌体结构对社会发展、历史文化传承发挥了巨大的作用,河北赵州桥,（公元,595-605,年）,最早跨度最大石拱桥,河南嵩岳寺塔,（公元,523,年）,最古老密檐式砖塔,国家已明令禁止使用红砖,不让用红砖不代表不建造砌体结构房屋,新型的砌体材料：混凝土砌块、蒸压灰砂砖等,新型砌体结构形式：配筋砌体结构,抗震性能可满足,讲砌体结构的意义,施楚贤,湖南大学教授,我国砌体结构理论的创立者之一,在砌体抗震等方面做出突出贡献,砌体结构专家介绍,砌体结构专家介绍,唐岱新,哈工大教授（一级）,黑龙江固特建筑技术开发有限公司技术总顾问,发展了配筋砌体结构理论，推广了多高层配筋砌体结构,参考教材,基本理论,抗震,基本理论,配筋砌体,现代砌体结构的特点,由,砖,、,石,或,各种砌块,用,砂浆砌筑,而成,优点：,（,1,）就地取材，造价低；,（,2,）良好的耐火性和耐久性；,（,3,）隔热和保温性能好；,（,4,）受环境和施工条件的影响较小；,（,5,）,采用配筋砌体可改善延性和抗震性能。,缺点：,（,1,）与钢和混凝土相比，砌体强度较低，结构自重大；,原因：,抗压强度低（,MU30+M15C7.5,）,（,2,）砌筑施工劳动量大；,（,3,）抗拉和抗剪强度较抗压强度更低，无筋砌体抗震性能较差；,（,4,）,粘土砖制造耗用大量粘土，影响农业生产，不利于环保。,0-3,现代砌体结构的特点及展望,（,2,）发展高强、轻质、高性能的砌体材料,（,1,）使砌体结构适应可持续发展的要求,（,3,）采用新技术、新的结构体系和新的设计理论,毁损耕地、消耗能源的现状，使,“禁粘”,成为国家的一项基本国策,推广混凝土小型空心砌块,充分利用工业废料和地方材料（火山渣、陶粒、浮石、粉煤灰）,采用高强、轻质砌块,采用配套专用高强砌筑砂浆,依据破坏机理和受力性能，建立更完整的现代砌体结构理论,加强对新型配筋砌体结构体系的研究,采用隔振技术减轻地震作用危害,砌体结构的出路：,克服缺点创新发展,过渡型：,多孔砖、空心砖,墙材大致可划分为,淘汰型,、,过渡型,和,发展型,产品，其划分的原则是依据产品的技术性、政策性、经济性三大要素。,多孔砖又称烧结多孔砖，以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有,竖向孔洞,(,25%,孔洞率,35%,，孔尺寸小数量多,),。长度为,290,、,240,、,190mm,，宽度为,240,、,190,、,180,、,175,、,140,、,115mm,，高度为,90mm,。型号有,KP1,、,KP2,和,KM1,三种。,一、近代发展的主要砌体材料,KP1,烧结多孔砖,24011590 mm,KP2,烧结多孔砖,15011590 mm,KM1,烧结空心砖（非承重）,空洞率,40%,发展型：,蒸压制品（承重）,蒸压粉煤灰砖,:,以,粉煤灰,为主要原料，掺配一定比例的石灰、石膏或其他,碱性激发剂,，再加入一定量的炉渣或水淬,矿渣作骨料,，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成。,蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖,蒸压灰砂砖,:,以,石英砂,和,石灰,为主要原料，可加入颜料和外加剂，经坯料制备、压制成型、经高压蒸汽养护而成。,发展型：,混凝土小型空心砌块（承重）,普 通,混凝土砌块,浮 石,混凝土砌块,火山渣,混凝土砌块,煤矸石,混凝土砌块,新型块材的共有特点：母材强度提高，块材开孔,新型砌体块材内的孔洞不管是,“,人为,”,主动形成的，还是意外被动造成的，都可视为实体块内的缺陷，它们的存在增加了结构的脆性。,构造柱,圈梁抗倒塌体系,对于传统的砖砌体结构，在总结地震震害经验的基础上，提出此抗倒塌体系，有效增加了结构的整体性、延性和抗倒塌能力，成为无筋砌体结构抗震设计的最主要构造措施，其不参与结构计算。,二、现代砌体结构体系,组合墙,约束砌体结构,加密构造柱,圈梁形成约束砌体，在砌体墙的边缘都设置钢筋混凝土构造柱，提高砌体的抗压能力和结构延性。,底层大开间框剪组合墙,4,层子结构拟动力试验,芯柱,圈梁小砌块多层砌体体系,节能、节土；,墙体易于开裂；,二次装修危害大。,三、现代砌体结构应用技术发展的重点,工程造价尽可能降低,工程质量更容易保证,工程建设周期尽量短,结构具有更高的抵抗偶然荷载作用的能力,具有更好的延性,无筋砌体,配筋砌体,多层房屋,高层房屋,平均能源消耗量节省,54%,四、发展前景,砌块体系的优势,与传统“秦砖汉瓦”相比,:,与现浇等体积混凝土相比,:,节水,10%15%,节约水泥,7%10%,节约石材,30%35%,节约砂,70%80%,减少废气排放量,30%50%,墙肢截面高度与厚度之比，即肢厚比在,5,8,之间的配,筋砌块砌体剪力墙,五、配筋砌块,短肢,砌体剪力墙结构体系,建筑标准层平面布置图,五、配筋砌块,短肢,砌体剪力墙结构体系,结构标准层平面布置图,五、配筋砌块,短肢,砌体剪力墙结构体系,哈尔滨阿继科技园,18,层商住楼,2001,目前国内最高配筋砌体商住楼,上海园南小区,18,层住宅,1997,国内第一栋配筋砌体高层,大庆奥林国际,120,万平米高层住宅,20062009,配筋砌体结构最大的小区,砌体结构,就在你我身边,目 录,第,1,章 砌体力学及物理性能,第,2,章 砌体结构可靠度设计原理,第,3,章 无筋砌体结构构件,第,4,章 砌体结构房屋墙体,第,5,章 墙梁、挑梁及过梁,第,6,章 配筋砌体结构,第,7,章 砌体结构房屋抗震,第,1,章 砌体力学及物理性能,石材砌体,砖砌体,砌块砌体,块,材,烧结普通砖,（,240*115*53mm),、烧结多孔砖、非烧结硅酸盐砖等,强度等级：,（,MU30,）,MU25,MU20,MU15,MU10,混凝土、轻骨料混凝土、粉煤灰小型空心砌块,强度等级：,MU20,MU15,MU10,MU7.5,MU5.0,天然石材（毛石和料石）,建筑物基础或挡土墙,强度等级：,MU100,MU80,MU60,MU50,MU40,MU30,MU20,1-1,块体,一、块体的种类,1.,烧结普通砖：,粘土、非粘土（页岩、煤矸石、粉煤灰）,24011553,标准砖,684,块,/,立方米,2.,烧结多孔砖：,粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰等为原料,孔洞率,25%35%,承 重,孔洞率,40%,非承重,长度、宽度、高度可为,290mm,，,240mm,190mm,180mm,，,175mm,，,140mm,115mm,，,90mm,。,常用的几种烧结多孔砖,（,a,）,KM1,型,(b)KM1,型配砖（,c,）,KP1,型,(d)KP2,型,(e)(f)KP2,型配砖,大孔空心砖,3.,非烧结硅酸盐砖：,蒸压,灰砂砖、,蒸压,粉煤灰砖、炉渣砖、矿渣砖,*不用烧结*,不能用于的部位温度长期超过,200,（炉壁、烟囱）,急冷、急热,有酸性介质侵蚀,4.,混凝土小型空心砌块：,390190190mm,、壁厚,30mm,、空心率,46%50,普通混凝土空心砌块；浮石、火山渣、陶粒轻集料混凝土空心砌块,已取消中型砌块需机械吊装,5.,天然石材：,重石材、轻石材,;,料石、毛石,应无明显风化,常用混凝土小型空心砌块,常用混凝土小型空心砌块,二、块体的强度等级,砌墙砖试验方法,（,GB/T 2542-2003,）试样,10,块，切断、水泥净浆叠粘成立方体、经养护后试压破坏。,强度用“,MU”,表示,标准差：,烧结普通砖强度等级（,GB 5101,2003,），烧结多孔砖强度等级（,GB13544,2011,）,变异系数：,1,）仅用抗压强度指标评定，向国际看齐；,2,）取消砖“,MU7.5,”，使最低等级加以提高，目的：提高耐久性；,3,）强调变异系数,；,4,）多孔砖是用检测整块砖抗压强度来评定强度等级。,蒸压灰砂砖强度等级（,GB 11945,2012,）,蒸压粉煤灰砖强度等级（,JC 239,2001,）,二、块体的强度等级,单块受压、按毛面积计算。,强度等级：,MU20,、,MU15,、,MU10,、,MU7.5,和,MU5,石材强度等级的换算系数,砌块抗压强度等级,试件,200mm,立方体,70mm,立方体,强度等级：,MU100,、,MU80,、,MU60,、,MU50,、,MU40,、,MU30,、,MU20,石材抗压强度等级,定义：,砂浆：由胶凝材料（水泥、石灰、石膏、粘土）、砂子和水组成。,砂浆作用：,（,1,）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；,（,2,）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温与隔热、防水、抗冻性能。,对砂浆的性能要求：,（,1,）强度；（,2,）流动性；（,3,）保水性。,1-2,砂浆,配筋砼砌块砌体,配筋砖结构,无筋砌体结构,配,筋,方,式,砖砌体、砌块砌体和石砌体。一般配筋率,0.07%,抗震不利，用于,少层或多层建筑,。,横向配筋砖砌体，组合砖砌体,在砌筑中，上下孔洞对齐，在竖向孔中配置钢筋、,在横肋凹槽中配置水平钢筋并浇注灌孔混凝土或在水平灰缝配置水平钢筋,。,1-3,砌体的分类和应用,预应力砌体结构,在砌体构件或结构的某些部位配置一定的预应力钢筋，通过张拉预应力钢筋使砌体获得预应力。,（,a,）料石砌体 （,b,）毛石砌体 （,c,）毛石混凝土砌体,砖的砌筑方式,石砌体的几种类型,无筋砌体结构,设置钢筋混凝土,构造柱,构造柱,横向配筋砖砌体,灰缝中设置,钢筋网片,钢筋网片,钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层,外包式组合砖砌体墙,砖墙两侧设置钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层,配筋砖结构,钢筋连接的空腔墙,或,90,砌块面层,砌块孔洞中配筋并灌注混凝土,芯柱,配筋砼砌块砌体,一、,砌体受压试验研究,(a),出现单砖裂缝,(b),形成贯通竖向裂缝,(c),极限状态,房屋的实际破坏阶段,短期荷载下的破坏阶段,1,）单块块材先开裂,2,）,砌体的抗压强度,总是,低于,所用,块材的抗压强度,1-4,砌体的力学性能,1),单砖裂缝,(0.5,0.7)Nu,2),贯穿裂缝,(0.8,0.9)Nu,（加固征兆）,3),破坏分割为小柱、失稳,块材,砂浆,块材处于,拉,、,压,应力状态,砂浆处于,受压,应力状态,二、单砖在砌体中的受力状态分析,在均匀压力作用下，砌体内的块材并非均匀受压，处于,弯曲,、,剪切,的共同作用。,E,砂浆,块材的横向变形,块体与砂浆的强度等级；,三、影响砌体抗压强度的因素,块体的尺寸与形状及其表面的规则与平整程度；,施工砌筑质量。,砂浆的流动性、保水性及变形性能（弹性模量）；,砌筑质量与灰缝厚度（水平灰缝饱满度,80,，厚度,8,12mm),砂浆的变形性能；,f,m,砌体轴心抗压强度平均值；,f,1,、,f,2,块材和砂浆抗压强度平均值；,k,1,与块材类别和砌筑方法有关的系数；,k,2,砂浆强度影响的修正系数；,a,与块材高度有关的系数；,四,、各类,砌体抗压强度平均值,轴心抗压强度平均值,f,m,(N/mm,2,),中各种系数,砌 体 种 类,k,1,a,k,2,烧结普通砖,烧结多孔砖,蒸压灰砂砖,蒸压粉煤灰砖,0.78,0.5,当,f,2,1,时，,k,2,=0.6+0.4,f,2,混凝土小型空心砌块,0.46,0.9,当,f,2,=0,时，,k,2,=0.8,毛 料 石,0.79,0.5,当,f,2,1,时，,k,2,=0.6+0.4,f,2,毛 石,0.22,0.5,当,f,2,10N/mm,2,时，应乘系数,1.1,0.01,f,2,，,MU20,的砌体应乘系数,0.95,，且满足,f,1,f,2,，,f,1,20N/mm,2,。,1-5,砌体抗拉、抗弯、抗剪性能,受拉构件的三种破坏情况,砌体受拉、受弯、受剪强度取决于砂浆与块体的粘结强度,砌体的粘结强度,水平灰缝,的粘结强度：,切向,粘结强度和,法向,粘结强度,竖向灰缝,的粘结强度：强度较弱，设计中不予考虑。,一、砌体的抗拉性能,轴心受拉,沿,齿缝截面,破坏；,沿,块体与竖向灰缝截面,破坏,限制低强度块材的使用，该破坏可避免；,沿,通缝,的破坏,法向粘结力不宜保证，实际工程不允许应用。,二、砌体的抗弯性能,沿,齿缝截面,破坏,(a),沿,块体与竖向灰缝截面,破坏,(b),，,限制低强度块材的使用，该破坏可避免；,沿,通缝截面,破坏,(c),三、砌体的抗剪性能,沿,通缝截面,破坏,沿,齿缝截面,或,阶梯形截面,破坏,试验表明：一般情况下，不同形式的受剪破坏，其抗剪强度基本相同。,(a),沿水平灰缝破坏,(b),沿齿缝破坏,(c),沿阶梯形缝破坏,砌体受剪破坏特征,轴心抗拉强度,弯曲抗拉强度,抗剪强度,0.188,0.113,0.075,毛 石,0.069,0.056,0.081,0.069,混凝土小型空心砌块,0.09,0.09,0.18,0.09,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖,0.125,0.125,0.250,0.141,烧结普通砖、烧结多孔砖,沿通缝,沿齿缝,K,5,K,4,K,3,砌体种类,轴心抗拉强度平均值、弯曲抗拉强度平均值和抗剪强度平均值中各种系数,规范,对于各类砌体的拉、弯、剪,强度平均值,采用统一的计算模式,1-6,砌体的变形性能,一、砌体的弹性模量,砌体受压时应力,-,应变呈曲线关系，材料明显呈弹塑性，应力,-,应变关系可近似按对数规律采用：,工程上实际应用时,取,=0.43,f,m,时的变形模量作为砌体的弹性模量,，这样规定是为了比较符合砌体在使用受力状态下的工作性能。,砌体的弹性模量受砂浆影响大,二、砌体的剪切变形模量,砌体的泊松比,：砖砌体取,=0.15,；砌块砌体,=0.3,剪变模量：,G=0.4E,与砂浆强度和块材品种有关的系数,砌体的弹性模量（,N/mm,2,）,序号,砌体种类,砂浆强度等级,M10,M7.5,M5,M2.5,1,烧结普通砖、烧结多孔砖,1600,f,1600,f,1600,f,1390,f,2,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖,1060,f,1060,f,1060,f,960,f,3,混凝土小型空心砌块,1700,f,1600,f,1500,f,4,粗、毛料石、毛石,7300,5650,4000,2250,5,细料石、半细料石,22000,17000,12000,6750,三、砌体的线膨胀系数和收缩率,温度变化引起砌体的热胀冷缩，当这种变形受到约束时，砌体会产生,附加内力,和,附加变形及裂缝,。当需要计算这种附加内力和变形裂缝时，线膨胀系数是重要的参数。,砌体中含水率降低时，会产生较大的,干缩变形,，当这种变形受到约束时，砌体会产生干燥收缩裂缝。,第,2,章 砌体结构的强度计算指标,砌体结构设计规范,(GB50003,2001),采用以概率理论为基础的,极限状态设计方法,，用,可靠指标,度量结构的可靠度，用,分项系数,设计表达式进行设计。,对一般的砌体结构属于脆性破坏，当其安全等级为二级时，允许可靠度指标,=3.7,。,砌体结构针对砌体结构自重较大的特点，增加了以自重为主的荷载效应组合计算公式,:,2-1,砌体结构的可靠度,荷载效应组合模式,由可变荷载控制的组合：可变荷载主要是楼面（屋面）活荷一项；,由永久荷载控制的组合：组合系数为,0.7,，则,1.4*0.7=0.98,，可简化为,1.0,。,注意：,规范,中规定各类砌体强度设计值在一些情况下需要乘以调整系数,砌体强度设计值调整系数,使 用 情 况,a,有吊车房屋；,跨度,9m,的梁下烧结普通砖砌体；,跨度,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,0.9,截面面积,A,（单位：,m,2,）,无筋砌体小于,0.3 m,2,0.7,A,配筋砌体小于,0.2 m,2,0.8,A,砌筑采用水泥砂浆,砌体抗压强度设计值,0.9,砌体轴心抗拉、弯曲抗拉和,抗剪强度设计值,0.8,施工质量控制等级为,C,级,0.89,验算施工中房屋的构件,1.1,2-2,砌体抗压强度设计值,砌体抗压强度,平均值,与,设计值,的关系：,取砌体抗压强度变异系数为,0.17,（毛石除外）,砌体材料的分项系数,1.6,（施工质量为,B,级时）,为便于设计，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,。,对各类砌体拉、弯、剪强度的变异系数为,0.2,（毛石砌体为,0.26),。,2-3,砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值,灌孔砌块砌体的,抗压强度,灌孔砌块砌体的,抗剪强度,灌孔砌块砌体的,弹性模量,灌孔混凝土,Cb,，具有较大的流动性，坍落度在,200,250mm,砌筑砂浆,Mb,2-4,灌孔砌块砌体的抗压强度和抗剪强度设计值,3-1,受压构件承载力计算,一、偏心受压短柱,(,3),矩形截面,1,偏心矩,e,对受压构件承载力的影响系数；,e,为轴向力偏心距,i,I,为截面的回转半径；截面沿偏心方向的惯性矩,h,为矩形截面在偏心方向的边长,第,3,章,无筋砌体受压构件,承载力计算,砌体偏心受压构件的,1,与,e/i,关系曲线,高厚比,3,，构件的,纵向弯曲对承载力影响很小，可忽略。,砌体短柱受压时应力的变化,二、偏心受压长柱,当构件的高厚比,3,时，,纵向弯曲的影响已不可忽视,，需考虑其对承载力的影响；,采用了附加偏心距法，即,增加由纵向弯曲产生的附加偏心距,e,i,由边界条件确定附加偏心矩,ei,，即,为轴心受压构件的纵向弯曲系数,为与砂浆强度等级有关的系数：当砂浆强度等级,M5,时，,=0.0015,；,为,M2.5,时，,=0.002,；当砂浆强度为零时，,=0.009,。,构件的高厚比，,为轴心受压构件的纵向弯曲系数,矩形截面,随着试件高厚比的增大，轴心受压砌体构件的纵向弯曲现象显著，同时块材与砂浆等因素也对纵向弯曲程度产生影响。,受压构件的高厚比：,构件的,计算高度,H,0,与截面在偏心方向的,截面高度,h,的比值,房屋类别,柱,带壁柱墙或周边拉结墙,排架方向,垂直排架方向,S2H,2H3SH,SH,有吊车的单层房屋,变截面柱上段,弹性方案,2.5H,u,1.25H,u,2.5H,u,刚性、刚弹性方案,2.0H,u,1.25H,u,2.0H,u,变截面柱下段,1.0H,l,0.8H,l,1.0H,l,无吊车的单层和多层房屋,单跨,弹性方案,1.5H,1.0H,1.5H,刚弹性方案,1.2H,1.0H,1.2H,多跨,弹性方案,1.25H,1.0H,1.25H,刚弹性方案,1.10H,1.0H,1.1H,刚性方案,1.0H,1.0H,1.0H,0.4S+0.2H,0.6S,受压构件,的计算高度,H,0,砌体材料类别,烧结普通砖、烧结多孔砖,1.0,混凝土及轻骨料砌块,1.1,蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、细料石、半细料石,1.2,粗料石和毛石,1.5,高厚比,和偏心矩,e,对受压构件承载力的影响系数；,计算,相当麻烦，因此也可直接查附表,为了反映不同砌体类型受压性能的差异，计算影响系数,时，应先对构件高厚比,乘以修正系数,y,截面重心到轴力所在偏心方向截面边缘的距离,偏心受压构件的偏心距过大，构件的承载力下降明显,;,偏心距过大可能使截面受拉边出现较大的水平裂缝。,矩形截面,T,形截面,3-2,砌体局部受压计算,纵向裂缝发展引起的破坏,劈裂破坏,砌体结构常与钢筋混凝土结构、钢结构组成混合结构，会出现大梁、屋架等的支反力作用在砌体墙、柱截面中的局部面积上,局压。,局部面积上的压力加大，可能成为整个结构中的薄弱环节,。,局压特点：压应力不断扩散；,直接受压的局部范围内，砌体抗压强度比均匀受压时有所提高,局部受压平面位置,应力分布,一、砌体局部面积上均匀受压,N,l,局部受压面积上的轴向力设计值；,砌体局部抗压强度提高系数；,A,0,影响砌体局部抗压强度的计算面积；,A,l,砌体局部受压面积；,只要存在未直接受荷的面积就有力的扩散现象，也就能在不同程度上,提高直接受荷部分的砌体强度,套箍作用,；,为,避免,发生脆性的,劈裂破坏,，应,限制,局部抗压强度提高系数,的最大值,。,对于未灌实的混凝土小型空心砌块砌体,=1.0,局部荷载位置,限值,注,局部受压,(a+c+h)h,2.5,图,(a),边部局部受压,(b+2h)h,2.0,图,(b),角部局部受压,(a+h)h+(b+h,1,-h)h,1,1.5,图,(c),端部局部受压,(a+h)h,1.25,图,(d),影响局部抗压强度的计算面积,和强度提高系数限值,局压面积,计算面积,二、梁端有效支承长度,作用在梁端砌体上的轴向力包括：梁端支承压力,N,l,和上部轴向力,N,0,梁端有效支承长度,N,l,作用点距墙内表面,0.4,a,0,上部荷载对局压影响,三、梁端砌体局部受压,当有上部荷载时（例如多层砖房楼盖梁支承处），梁端底面处不但有梁上传来局压荷载产生的局压应力，而且还有上部墙体传来的竖向压应力。但试验表明，砌体局压破坏时这两种应力并不是简单的叠加。当梁上荷载增加时、由于梁端底部砌体局部变形增大，砌体内部产生应力重分布，使梁端顶面附近砌体由于上部荷载产生的应力逐渐减小，墙体逐渐以内拱作用传递荷载。,上部墙体传来的荷载，一部分压于梁尾端形成一定的约束，另一部分通过墙体的悬臂作用卸掉了。,悬臂卸荷,上部荷载的折减系数，当,A,0,/,A,l,3,时，取,=0,N,0,局部受压面积内的上部轴向力设计值；,N,l,梁端荷载设计值产生的支座压力；,s,0,上部荷载设计值产生的平均压应力；,h,梁端底面受压应力图形的完整性系数，一般可取,h,=0.7,；对于过梁和墙梁可取,h,=l.0,。,A,l,梁端支承处局部受压面积；,A,0,影响砌体局部抗压强度的计算面积；,a,0,梁端有效支承长度,(mm),，,a,0,a,a,梁端实际支承长度,(mm),；,h,c,、,b,梁的截面高度和截面宽度,(mm),；,f,砌体抗压强度设计值,(N/mm,2,),由于砌体的内拱卸荷作用，,A,0,/A,l,3.0,时，可以不考虑上部荷载的作用,刚性垫块的作用,：增大砌体的局压面积,垫块种类,：预制、现浇；,刚性垫块的构造要求,：,高度,t,b,不宜小于,180mm,挑出梁边的长度不宜大于垫块高度,t,b,带壁柱墙垫块伸入翼墙内的长度不应小于,120mm,；,四、刚性垫块时的砌体局部受压,a,b,垫块伸入墙内的长度,b,b,垫块的宽度,a,0,刚性垫块上表面梁端有效长度,1,刚性垫块影响系数；,剖面,平面,梁高,梁宽,梁端有效支承长度：,壁柱,0,/,f,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,5.4,5.7,6.0,6.9,7.8,N,0,垫块面积,A,b,内上部轴向力设计值，,N,0,=,0,A,b,；,N,l,垫块上压力设计值；,垫块上,N,0,及,N,l,合力的影响系数，应取,3.0,时,值；,1,垫块外砌体面积的有利影响系数，,1,应取为,0.8,，但不小于,1.0,。,为砌体局部抗压强度提高系数，以,A,b,替代,A,l,计算；,A,b,垫块面积；,A,0,计算面积，在带壁柱墙的壁柱上设置刚性垫块时，计算面积,A,0,应取壁柱,面积，不应计入墙体翼缘面积；,忽略砌体内拱卸荷作用的有利影响。,考虑了荷载偏心距对砌体承载力的影响；,刚性垫块下的砌体局部受压验算公式：,梁与梁垫整浇,垫梁作用：扩散梁端的集中力,垫梁下的压应力分布形态：分布长度,S=h,0,范围内,(h,0,为垫梁的折算高度,),柔性垫梁下的压应力分布形态可近似视为三角形分布。,五、柔性垫梁下体局部受压,圈梁,圈梁,砌体墙,式中，,N,0,垫梁上部轴向力设计值,2,当荷载在墙厚上均匀分布时,2,取,1.0,，,不均匀时,2,取,0.8,；,b,b,垫梁在墙厚方向的宽度,(mm),；,0,上部荷载设计值产生的平均压应力；,h,0,垫梁折算高度,(mm),E,b,、,I,b,分别为垫梁的弹性模量和截面惯性矩；,h,b,垫梁高度,(mm),；,E,砌体弹性模量；,h,墙厚,(mm),应考虑,N,l,在墙厚上不均匀分布的压应力影响，为此，引入垫梁底面压应力分布系数,2,局压应力三维分布,3-3,砌体受拉、受弯、受剪承载力计算,一、轴心受拉构件,二、受弯构件,1,、受弯构件的承载力,抗弯承载力,计算：,2,、受弯构件的,抗剪剪承载力,计算：,式中：,f,t,砌体的轴心抗拉强度设计值，按附表,17-7,采用,f,tm,砌体的弯曲抗拉强度设计值，应按附表,17-7,中的较小值采用。,W,截面抵抗矩,f,v,砌体的抗剪强度设计值，应按附表,17-7,采用；,b,截面宽度；,Z,内力臂，当截面为矩形时取,Z,等于,2h/3,；,I,截面惯性矩；,S,截面面积矩；,h,截面高度。,三、,受剪,构件,纯剪情况很少，一般处于有竖向荷载作用下的剪压复合受力状态；,剪摩理论,：认为砌体复合受力的抗剪强度是,砌体的粘结强度,与,法向压力产生的摩阻力,之和，即,式中：,A,构件水平截面面积。当有孔洞时，取砌体净截面面积；,f,v,砌体的抗剪强度设计值，对灌孔的混凝土砌块砌体取,f,vg,；,修正系数，当,G,=1.2,时，对砖砌体取,0.60,，对混凝土砌块砌体取,0.64,；,当,G,=1.35,时，,对,砖砌体取,0.64,，,对,混凝土砌块砌体取,0.66,；,0,永久荷载标准值产生的水平截面平均压应力；,剪压复合受力影响系数。,横墙,承重方案,纵墙,承重方案,纵横墙混合,承重方案,内框架,承重方案,底部框架上部混合结构,的承重方案,“,混合结构”房屋定义：,墙体、柱等竖向结构构件采用砌体材料，而楼盖、屋盖等水平结构构件采用钢筋混凝土或木材，这种房屋称为混合结构。,4-2,混合结构房屋的结构布置,第,4,章 混合结构房屋的墙、柱设计,4-1,概述,1,、横墙承重体系,竖向荷载传力路线：,屋（楼）面荷载 横墙 基础 地基,横墙承重体系特点：,横墙为承重墙，间距较小（,3,4.5m,），,结构整体性好,，空间刚度大，有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。,纵墙作为围护、,立面处理,比,较灵活,，且可保证横墙的侧向稳定。,楼板的材料用量较少，但,墙体的用料较多,；,因横樯间距小，,适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑等。,竖向荷载传力路线：,屋（楼）面荷载 屋（楼）面粱 纵墙 基础 地基,纵墙承重体系特点：,纵墙为承重墙，横墙数量相对较少，承重墙间距一般较大，房屋的空间刚度比横墙承重体系小；纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制；,房屋的划分比较灵活；,墙体的材料用量较少；,适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。,2,、纵墙承重体系,竖向荷载传力路线：,屋（楼）面荷载,纵墙,基础,地基,横墙,纵横墙承重体系特点：,兼有横墙和纵横墙承重体系的特点，房屋平面布置比较灵活，空间刚度较好。,适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。,3,、纵横墙承重体系,竖向荷载传力路线：,屋（楼）面荷载,(,梁,),外墙,基础,地基,梁,框架柱,内框架承重体系特点：,1.,室内空间较大，梁的跨度并不相应增大；,2.,由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差；,3.,由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，结构易产生不均匀竖向变形。,4,、多排柱内框架承重体系,钢筋混凝土柱,5,、底层框架承重体系,竖向荷载传力路线：,屋（楼）面荷载 上层墙体 墙梁 框架柱 基础 地基,墙梁：由托梁和其上部一定计算高度范围内的墙体所组成的组合结构称为墙梁,底层框架承重体系特点：,底层使用空间较大；,由于底层墙体较少，沿房屋高度方向，结构空间刚度将发生变化；,适用于上部住宅，底层商店或车库类房屋。,无山墙结构：,屋盖结构比拟为,横梁,；,计算单元墙比拟为,排架柱,；,基础看作柱的固定端，屋盖结构和墙的连接视为铰接；,无山墙结构,的计算单元受力状态为,平面排架,。,砌体结构为复杂的,空间结构体系,，为分析其墙柱的内力，需确定合理简便的计算方案。,无山墙,4-3,混合结构房屋按空间刚度的分类,将楼（屋）盖视作支承在山（横）墙上的大梁。,根据横墙和楼（屋）盖对计算单元约束程度，将砌体结构静力计算方案分为,刚性,、,刚弹性,和,弹性,计算方案。,有山墙,刚性方案：,刚弹性方案：,弹性方案,:,+,山墙的侧移,楼（屋）盖大梁的最大水平位移,表,4-2,房屋静力计算方案的确定,屋盖或楼盖类别,刚性,方案,刚弹性,方案,弹性方案,1,整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖,s72,2,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,s48,3,冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖,s36,S,为房屋横墙间距，其长度单位为,m,；对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。,房屋的静力计算方案,为保证横墙具有足够抗侧刚度，,刚性,和,刚弹性,方案的房屋,横墙,应同时符合下列条件：,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,50%,；,横墙的厚度不宜小于,180mm,；,单层房层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横墙总高度的一半。,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。要求横墙保证墙顶最大水平位移,平面传力：,水平荷载 外纵墙 基础 地基,空间传力：,水平荷载 外纵墙 基础 地基,屋盖 山墙（横墙）山墙或横墙基础 地基,一、,竖向荷载作用下承重,纵墙,的计算,外墙计算单元及计算简图,墙体在每层高度范围内,为,两端铰支,的竖向构件,墙体被削弱，偏于安全,铰接,轴力比弯矩大的多,铰接处理,4,4,砌体房屋墙、柱设计算,N,l,本层楼盖传来的永久荷载及可变荷载；,N,l,至墙内皮的距离等于,0.4a,0,N,u,以上各层楼板、屋盖传来的永久荷载（包括自重）及可变荷载，,N,u,作用于上层墙截面的重心；,最不利截面位置：,楼盖大梁底面,-,；,窗口上端,-,；,窗台,-,；,下层楼盖大梁底面,-,截面面积偏于安全均以,窗间墙,计算,。,截面承载力计算,：,求出最不利截面的,竖向力,N,和竖向力,偏心距,e,之后就可按受压构件承载力公式计算,剖面图,刚性方案多层房屋的外墙同时符合下列要求时，,可不考虑水平风荷载的影响，仅按竖向荷载计算,：,洞口水平截面积不超过全截面面积的,2/3,；,层高和总高不超过下表规定；,屋面自重不小于,0.8kN/m,2,。,基本风压值（,kN/m,2,）,层高（,m,）,总高（,m,）,0.4,4.0,28,0.5,4.0,24,0.6,4.0,18,0.7,3.5,18,第,i,层纵墙跨中及支座的最大弯矩为：,式中：,H,楼层高度；,q,沿竖直方向每单位长度风荷载值。,二、刚性方案多层房屋,外墙,在,水平荷载,作用下的计算,风荷载作用下产生的弯矩应与竖向荷载作用下的弯矩进行组合，风荷载取正风压（压力）还是取负风压（吸力），应以组合后弯矩的代数和增大为原则来决定。,三、,竖向荷载作用下承重,横墙,的计算,取宽度为,1m,的横墙作为,计算单元,；,每层横墙视为,两端铰支,的竖向构件；,刚性方案中各层横墙可按,轴心受压构件,计算（因轴力大，偏心弯矩小）,。,山（横）墙计算单元及计算简图,一、墙柱的允许高厚比,高厚比验算目的：,保证墙柱构件在施工阶段和使用期间,稳定性,；（防止施工偏差、施工阶段和使用期间的偶然撞击和振动使墙柱丧失稳定）,为墙、柱承载力计算确定计算参数；,4-5,砌体房屋的构造措施,高厚比：,指构件的计算高度,H,0,与在偏心方向的截面高度,h,的比值：,式中：,b,墙柱的允许高厚比，按表取值；,1,自承重墙允许高厚比的修正系数；,当墙厚,h,=240mm,时，,1,=1.2,；,h,=90mm,时，,1,=1.5,；,240mm,h,90mm,，,1,=1.2,1.5,的插值。,2,有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数；,b,s,宽度,S,范围内的门窗洞口宽度；,S,相邻窗间墙或壁柱间的距离。,影响墙、柱允许高厚比,b,的因素：,砂浆强度；,影响砌体弹性模量,砌体截面形式；,影响惯性矩 横墙间距；支承条件；,由计算方案决定,房屋构件重要性。,砂浆强度,等级,柱,墙,M7.5,26,17,M5.0,24,16,M2.5,22,15,墙、柱允许高厚比,b,墙、柱高厚比的验算公式：,式中：,系数。对细料石、半细料石砌体，,=0,；对混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体，,=1.0,；其它砌体，,=1.5,；,b,c,构造柱沿墙长方向的宽度；,l,构造柱的间距。,设置,构造柱,墙的高厚比验算：,为考虑设置构造柱后的有利作用，可将墙的允许高厚比,乘以提高系数,c,当,b,c,/l0.25,时,，,取,b,c,/l,0.25,；,当,b,c,/l0.05,时，取,b,c,/l=0,考虑构造柱有利作用的高厚比验算,不适用于施工阶段验算,施工阶段是先砌墙后浇柱。,设有钢筋混凝土圈梁的带构造柱墙（或带壁柱），当,b/s1/30,时（,b,为圈梁宽度，,s,为构造柱间距或壁柱间距），圈梁可以作为墙的不动铰支点（因为圈梁水平方向刚度较大，能够限制壁柱间或构造柱间墙体的侧向变形），以降低墙体高度。,1,、平屋顶下外墙的水平裂缝与包角裂缝,主要原因：顶板保温隔热层失效，温度变化，对砌体墙产生推力,二、防止和减轻墙体开裂的主要措施,砌体抗拉强度低，抗裂性能差，易产生裂缝。,墙体开裂,原因,：,荷载作用,、,收缩与温度变形,、,基础的不均匀沉降,混凝土线膨胀系数为,1.010,5,/,；,砖砌体,0.510,5,/,；,收缩与温度变形引起的典型裂缝：,3,、房屋错层处墙体的局部垂直裂缝（收缩和降温引起）,4,、,房屋的长度过长引起墙体开裂,2,、内外纵、横墙的八字裂缝,主要原因：屋顶板沿长度方向伸长量比砌体墙大，内纵墙裂缝比外纵墙明显。,防止由于,收缩和温度变形,引起墙体开裂采取下列措施：,（,1,）,设置温度,伸缩缝,；,将过长的房屋用温度缝分隔成几个独立的单元，使每个单元因收缩和温度变化而产生的拉应力小于抗拉强度,（,2,）,顶层宜设置圈梁；,（,3,）,有效保温层、隔热层；,（,4,）,保温隔热层、刚性面层、砂浆找平层应设置分隔缝；,（,5,）,顶屋及女儿墙砂浆强度等级不低于,M5,；,（,6,）,房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱；,（,7,）,非烧结硅酸盐砖、砌块严格控制出厂时间，避免现场雨淋；,（,8,）,屋面板设置水平滑动层；,原则：降低温度与干缩的大小及其对砌体的影响（,防、放,）；增强墙体抵抗能力（,抗,）。,砌体房屋温度伸缩缝的间距（,m,）,屋 盖 或 楼 盖 类 别,间距,(m),整体式或装配整体式钢筋混凝土结构,有保温层或隔热层的屋盖、楼盖,50,无保温层或隔热层的屋盖,40,装配式无檩体系钢筋混凝土结构,有保温层或隔热层的屋盖、楼盖,60,无保温层或隔热层的屋盖,50,装配式有檩体系钢筋混凝土结构,有保温层或隔热层的屋盖,75,无保温层或隔热层的屋盖,60,粘土瓦或石棉水泥瓦屋盖、木屋盖或楼盖、砖石屋盖或楼盖,100,注：,（,1,）对烧结普通砖、多孔砖、配筋砌块砌体，取表中数值；对石砌体、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖和混凝土砌块房屋取表中数值乘以,0.8,。,（,2,）层高大于,5,米的混合结构单层房屋，温度伸缩缝间距可按表中数值乘以,1.3,后采用，但当墙体采用蒸压灰砂砖或混凝土砌块砌筑时，不得大于,75,米。,（,3,）严寒地区不采暖房屋及构筑物和温差较大且变化频繁地区，墙体的温度伸缩缝间距应按表中数值予以适当减小后取用。,（,4,）墙体的伸缩缝应与其他结构的变形缝相重合。,（,5,）当有实践经验和可靠根据时，可不按本表的规定。,防止由于,地基的不均匀沉降,引起