混合结构房屋墙体设计

null砌体结构砌体结构第6章 混合结构房屋墙体设计 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 本章重点：房屋的静力计算方案、墙柱高厚比验算、多层房屋墙体计算 6.1 混合结构房屋的结构布置 6.1.1 概述 砌体结构房屋的组成： 房屋中墙、柱等竖向承重构件用块体和砂浆砌筑而成的砌体材料，屋盖、楼盖等水平承重构件用钢筋混凝土、轻钢或其他材料建造的房屋称为砌体结构，也可称为混合结构。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置6.1.2 墙体承重体系 1. 横墙承重体系 当房屋开间不大(一般为3～4.5m)，横墙间距较小，将楼(或屋面)板直接搁置在横墙上的结构布置称为横墙承重方案：房间的楼板支承在横墙上，纵墙仅承受本身自重。 横墙承重方案的荷载主要传递路线为： 楼（屋）面板→横墙→基础→地基。 纵墙门窗开洞受限较少、横向刚度大、抗震性能好。适用于多层宿舍等居住建筑以及由小开间组成的办公楼。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 2. 纵墙承重体系 对于要求有较大空间的房屋(如厂房、仓库)或隔墙位置可能变化的房屋，通常无内横墙或横墙间距很大，因而由纵墙直接承受楼面、屋面荷载的结构布置方案即为纵墙承重方案：其屋盖为预制屋面大梁或屋架和屋面板。 这类房屋的屋面荷载(竖向)传递路线为： 板→梁(或屋架)→纵墙→基础→地基。 纵墙门窗开洞受限、整体性差。 适用于单层厂房、仓库、食堂。null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 3. 纵、横墙承重体系 当建筑物的功能要求房间的大小变化较多时，为了结构布置的合理性，通常采用纵横墙布置方案，纵横墙承重方案，既可保证有灵活布置的房间，又具有较大的空间刚度和整体性，所以适用于教学楼、办公楼、多层住宅等建筑。 此类房屋的荷载传递路线为： 楼(屋)面板→ →基础→地基。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 4. 内框架承重体系 对于工业厂房的车间、仓库和商店等需要较大空间的建筑，可采用外墙与内柱同时承重的内框架承重方案，该结构布置为楼板铺设在梁上，梁两端支承在外纵墙上，中间支承在柱上 。 此类房屋的竖向荷载的传递路线为： 楼(屋)面板→梁→ →地基。 平面布置灵活、抗震性能差。应充分注意两种不同结构材料所引起的不利影响。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 5. 底部框架承重体系 对于底层为商场、展览厅、食堂等需设置大空间，而上部各层为住宅、宿舍、办公室的建筑，可采用底部框架承重方案。该结构底部以柱代替内外墙，墙和柱都为主要承重构件，上刚下柔，刚度在底层和第二层间发生突变。 此类房屋的竖向荷载的传递路线为： 上部几层梁板荷载→内外墙体→结构转化层→钢筋混凝土梁→柱→基础→地基。 底层平面布置灵活、但刚度突变对抗震性不利，需考虑上、下层抗侧移刚度比。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置6.1.3 变形缝设置和承重墙体布置的一般原则 1. 变形缝 伸缩缝：防止墙体产生过大的温度应力和收缩应力而产生竖向裂缝。设置在平面转折和体形变化处，房屋中部以及错层处。 沉降缝：消除地基过大的不均匀沉降而造成的危害。设置在建筑平面转折处；地基压缩性有显著差异处；房屋高度或荷载差异较大处；分期建造房屋的交界处；建筑结构、地基或基础类型不同的交界处。沉降缝将建筑物从屋盖到基础全部断开。 防震缝：防止地震时相邻单元相互碰撞。房屋立面高差在6m以上；房屋有错层，且楼板高差较大；各部分结构刚度、质量截然不同时需设置防震缝。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 防震缝缝宽应根据地震设防烈度和结构相邻部分可能产生的位移（房屋高度）确定，可采用50--100mm。 地震区的房屋，其伸缩缝和沉降缝的宽度均应符合防震缝要求。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 2. 墙体布置一般原则 1）尽可能采用横墙承重体系，尽量减少横墙间的距离，以增加房屋的整体刚度。 2）承重墙布置力求简单、规则，纵墙亦拉通，避免断开和转折，每隔一定距离设一道横墙，将内外纵墙拉结在一起，形成空间受力体系，增加房屋的空间刚度和增强调整地基不均匀沉降的能力。 3）承重墙所承受的荷载力求明确，荷载传递的途径应简捷、直接。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。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 6.2.1 房屋的受力分析与空间刚度 砌体结构房屋由屋盖、楼盖、墙、柱、基础等主要承重构件组成空间受力体系，共同承担作用在房屋上的各种竖向荷载(结构的自重、楼面和屋面的活荷载)、水平风荷载和地震作用。砌体结构房屋中仅墙、柱为砌体材料，因此墙、柱设计计算为本节的主要内容。墙体计算主要包括内力计算和截面承载力计算。 计算墙体内力首先要确定其计算简图。计算简图既要尽量符合结构实际受力情况，又要使计算尽可能简单，现以受风作用的单层房屋为例分析其受力特点。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 风荷载→纵墙→纵墙基础→地基。 计算单元→单跨平面排架 第一种情况： 图6-7是一单层房屋，外纵墙承重，屋盖为装配式钢筋混凝土楼盖，两端没有设置山墙。 房屋的水平风荷载传递路线： 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 第二种情况： 如图6-8所示两端有山墙的单层房屋，因山墙的约束，其传力途径发生了变化。整个房屋墙顶的水平位移不再相同。距山墙距离愈远的墙顶水平位移愈大，距山墙距离愈近的墙顶水平位移愈小。 房屋的水平风荷载传递路线： 风荷载→纵墙→ →地基。 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 图6-8 两端有山墙的单层房屋 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 墙顶水平最大侧移可表示为 ： 式中 ——山墙顶面水平位移 ，取决于山墙的 刚度，山墙刚度大， 小： ——屋盖平面内产生的弯曲变形，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， 愈小。 ——考虑空间工作时，外荷载作用下房 屋排架水平位移的最大值； ——在外荷载作用下，平面排架的水平 位移； 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 房屋空间作用的大小可以用空间性能影响系数 表示。一般通过实测确定。 值愈大，表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近，即房屋空间作用愈小。反之愈小，房屋的水平侧移愈小，房屋的空间作用愈大。因此， 又称为考虑空间工作后的侧移折减系数，可以用弹性地基上的剪切深梁模型来计算。 横墙间距s是影响房屋刚度或侧移大小的重要因素。不同横墙间距的房屋各层的空间性能影响系数可按表6-3查用(屋盖类别见表6-4)。 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案6.2.2 房屋的静力计算方案 《砌体结构设计规范》考虑屋盖刚度和横墙间距两个主要因素的影响，按房屋空间刚度(作用)大小，将混合结构房屋静力计算方案分为三种(见表6-4)： 1. 刚性方案 房屋的空间刚度大。在荷载作用下，墙、柱顶端的相对位移很小，可视墙、柱顶端水平位移等于零。这类房屋称为刚性方案房屋，其静力计算简图将承重墙视为一根竖向构件，屋盖或桂盖作为墙体的不动铰支座。 <0.33时可按刚性方案计算。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 2. 弹性方案 房屋的空间刚度较差，在荷载作用下，墙顶的最大水平位移接近于平面结构体系，其墙柱内力计算应按不考虑空间作用的平面排架或框架计算。 >0.77时可按弹性方案计算。 3. 刚弹性方案 房屋的空间刚度介于上述两种方案之间，在荷载作用下，纵墙顶端水平位移比弹性方案要小，但又不可忽略不计，这类房屋称为刚弹性方案。静力计算时，可根据房屋空间刚度的大小，将其水平荷载作用下的反力进行折减，然后按平面排架或框架进行计算，即计算简图相当于在屋(楼)盖处加一弹性支座。 null第6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案