页数:163页文件大小:1.98 MB来源: 混凝土与砌体结构设计ppt课件
本课件讲解砌体结构设计的基本内容,包括砖、砌块、石材与砂浆的种类及强度等级,砌体受压性能与强度取值,无筋砌体受压、局部受压及受拉受弯受剪承载力计算,房屋的静力计算方案与墙柱高厚比验算及构造要求。
砌体结构课件封面:本页为《混凝土与砌体结构设计》砌体结构课件的封面页,标注课程名称、本章主题与教学内容构成。
本章主要内容与学时安排:下列为课程各章名称与对应学时。
我国常用的块材
现行砌体结构
粘土空心砖有竖孔空心和水平空心砖两种
粘土空心砖有竖孔空心和水平空心砖两种。竖孔空心砖的一种型号KP1。水平孔空心砖KM1,孔大而少,自重较轻,因孔洞平行于受压面,故其强度较低,一般多用于非承重墙。●粘土空心砖具有自重小,保温隔热性能好,砖厚度较大,从而抗弯、抗剪能力较强等优点。KP1空心砖KM1空心砖
c)非烧结硅酸盐砖
一般称高度为180~350mm的块体为小
石材石材主要来源于重质岩石和轻质岩石
砂浆1)砂浆的作用
)砂浆1)砂浆的作用是把块材粘成整体并使块材间应力均匀分布,用砂浆填满块材之间的缝隙,还能减小砌体的透气性,从而提高砌体隔热性能和抗冻性。2)砂浆按其组成可分以下三类:a)水泥砂浆●指不加任何塑性掺合料的纯水泥砂浆。●这种砂浆强度高,耐久性好但和易性较差,灰缝不宜铺匀,砌筑质量难以保证,在一般砌体中较少采用。
b)混合砂浆
c)非水泥砂浆
砌体抗压强度
)砌体抗压强度1砌体抗压性能a)砖砌体轴心受压破坏特征破坏的三个阶段:●第一阶段——荷载达到破坏荷载的50%~70%,砖内的单皮砖出现裂缝,其特点是如果停止加载,裂缝也不扩展。
第二阶段——荷载达到破坏
第二阶段——荷载达到破坏荷载的80%~90%,裂缝扩展成几皮砖的竖向裂缝。其特点是如果荷载不在增加,裂缝仍然继续发展。●第三阶段——荷载达到破坏荷载90%以上,裂缝迅速加长加宽,使砌体形成小柱体被压碎或而失稳破坏。
影响砌体抗压强度
各类砌体抗压强度
)各类砌体抗压强度设计值根据块材和砂浆的强度等级分别按教材附表17规定采用。(2)砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度砌体结构除承受压力之外,还可能承受轴心拉力、弯矩和剪力。例如圆水池池壁中产生轴心拉力;挡土墙在土压力作用下产生弯矩;砖砌过梁则受弯、剪的共同作用。砌体结构的抗拉、抗弯、抗剪强度低下。破坏主要发生在砌块与砂浆的粘结面上,当砂浆强度等级比较低时,可能沿灰缝形成通缝破坏;当砖的强度等级较低时,可能连砖带灰缝一起拉断而破坏,这时砌体的强度取决于砖的强度,与砂浆强度无关。
下列情况的各类砌体,其砌体强度
下列情况的各类砌体,其砌体强度设计值应乘以调整系数a:1)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,a为0.9;
计值乘以调整系数
计值乘以调整系数;为0.89;为1.1。2)对无筋砌体构件,其截面面积小于0.3m2时,a为其截面面积加0.7。对配筋砌体构件,当其中砌体截面面积小于0.2m2时,a为其截面面积加0.8。构件截面面积以m2计;4)当施工质量控制等级为C级时,a5)当验算施工中房屋的构件时,a注:配筋砌体不允许采用C级。a3)当砌体用水泥砂浆砌筑时,对教材表9-1~9-6中的数值,a为0.9;对配筋砌体构件,当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时,仅对砌体的的强度设
的优点和结构
.的优点和结构布置1.砌体结构的特点(1)优点1)可以就地取材。主要承重结构是砖石砌体,这些材料在任何地区都很容易得到,而且还可以利用工业废料,因而造价低。2)混合结构的刚度大。多层房屋的纵横墙体布置容易达到刚性方案的构造要求。3)具有很好的耐久性。砖石具有较好的耐火性,同时还具有较好的化学稳定性,在天然条件下不易腐蚀。4)保温、隔热和隔音的性能较好。5)施工技术简单,易于掌握。
缺点1)砌体强度
)缺点1)砌体强度低,自重大,房屋层数和应用范围受到一定限制。2)砌筑工程繁重,劳动量大,生产效率低。3砌体抗拉、弯、剪的强度比抗压强度低,抗震性能差。4砖用粘土烧制,势必占用耕地,浪费能源。
石砌体的组成与砌筑(续)
)配筋砌体在砌体内,可在不同的部位以不同的方式设置钢筋或钢筋混凝土,因此配筋砌体种类很多,现仅介绍受压构件的三种配筋砌体。1)网状配筋砖砌体在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网,称为网状配筋砌体。
块体或组砌的空洞内配置纵向钢筋
在块体或组砌的空洞内配置纵向钢筋,并灌注细石混凝土或砂浆,在水平灰缝内设置做成桁架形状的钢筋。在内外两层砌体的中间空腔内设置纵向和横向钢筋,并灌注混凝土。
横墙是主要承重墙
b)荷载主要传递路线屋(楼)面荷载2)纵
横墙数量少,房屋横向刚度
横墙数量少,房屋横向刚度较差。▲与横墙承重方案比较,屋盖楼盖构件所用材料较多而墙体材料用量较少。因此,纵墙承重方案多用于办公楼、教学楼。b)荷载主要传递路线屋(楼)面荷载纵墙基础地基
纵横墙混合承重方案
)纵横墙混合承重方案结构布置灵活,但墙体材料用量较多。多用于多功能的建筑。屋(楼)面荷载纵墙基础地基横墙
内框架承重方案
)内框架承重方案由房屋内部的钢筋混凝土框架和为部砖墙、砖柱构成的结构布置方案。其空间大,刚度差。
楼盖布置
)楼盖布置砌体结构房屋一般采用钢筋混凝土楼盖。1)现浇楼盖整体性、耐久性、抗震性均好,且灵活性大,能适应不同的平面形式。2)装配式楼盖施工进度快,造价低,质量稳定,有利于于建筑工业化。
房屋的刚度
房屋的刚度及静力计算方案1房屋的刚度混合结构房屋由屋盖、楼盖、纵墙、横墙和基础组成,它们互相连接,形成整体,共同承担荷载。在水平荷载作用下,房屋的纵墙、横墙和楼(屋)盖都要发生变形。由于纵墙的刚度和楼(屋)盖的纵向抗弯刚度都很大,所以砌体结构纵向的变形很小。在横向,横墙对纵墙和楼(屋)盖起着支撑作用,对作用于纵墙上的水平荷载和楼(屋)盖上的水平荷载,大部分是通过横墙传给基础的。
所以在水平荷载作用
所以在水平荷载作用下,横墙要产生水平位移△1,如图b,楼(屋)盖就犹如以横墙为支点的水平梁一样,也将产生水平挠度f,如图a,则楼(屋)盖在横向水平总位移为△,△=△1+f,如图c。房屋的水平位移与横墙的刚度、横墙的间距及楼(屋)盖的刚度有关。而房屋的水平位移反映着房屋的空间刚度大小。
混合结构房屋的静力计算
混合结构房屋的静力计算方案(1)刚性方案:横墙间距小,楼屋盖刚度大,房屋的水平位移△=0,则为刚性方案房屋。(2)弹性方案:对于横墙间距较大的单层厂房、食堂、仓库等,房屋的水平位移较大,比能忽略,则为弹性方案房屋。(3)刚弹性方案:对水平荷载作用下,其水平位移不太大但又不能忽略时,其空间刚度介于刚性方案与弹性方案房屋之间,可视为刚弹性方案。
混合结构房屋墙、柱的内力计算
混合结构房屋墙、柱的内力计算与房屋的静力计算方案有很大关系,房屋的空间刚度不同,其静力计算方案也不同。而房屋的空间刚度取决横墙的刚度和间距,同时也与屋盖、楼盖的水平刚度有关。房屋的静力计算方案按表确定。
保证横墙具有足够的刚度
墙、柱高厚比验算
墙、柱高厚比验算1墙、柱高厚比验算为了保证墙、柱本身具有足够的稳定性,提高房屋的空间刚度和整体工作性能,墙、柱的高厚比不能太大,应按下式验算38hH0式中H0——墙柱的计算高度,按下表采用;h墙厚或矩形柱与H0相对应的边长;1自承重墙允许高厚比的修正系数.对于h240mm的非承重墙:h240mm11.2h90mm11.5h介于240mm和90mm之间1按直线插入法取值.2有门窗洞口墙允许高厚比修正系数.
sbs其中s为相邻窗间墙或壁柱之间的
10.4sbs其中s为相邻窗间墙或壁柱之间的距离,bs为在s范围内门窗洞口宽度如图;墙柱允许高厚比按下表采用。
影响允许高厚比的因素
影响允许高厚比的因素:砂浆强度等级、横墙间距、构造的支承条件、砌体截面型式、构件重要性、房屋使用情况、
带壁柱墙的高厚比验算
带壁柱墙的高厚比验算为了满足构造要求和稳定的要求,墙上通常加设构造柱或壁柱。带构造柱或壁柱墙可能整片墙失稳,也可能沿构造柱或壁柱间的墙失去稳定性。所以带构造柱和壁柱的墙体高厚比验算应包括整片墙的验算和壁柱间墙体的验算。(1)整片墙的验算1)带壁柱整片墙的高厚比验算此时截面为T形,墙厚应改为折算厚度。hT3.5i
确定回转半径时,截面的翼缘宽度
在确定回转半径时,截面的翼缘宽度按下列规定采用:a)多层房屋,当有门窗洞口时,其翼缘宽度可取窗间墙宽度;当无门窗洞口时,每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3;b)单层房屋,可取壁柱宽加2/3墙高,但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间的距离;c)计算带壁柱墙的条形基础时,可取相邻壁柱间的距离。在确定带壁柱墙的计算高度时,s应取相邻横墙间距。
确定回转半径时,截面的翼缘宽度(续)
当lc式中系数;bc构造柱沿长方向的宽度;l构造柱间距.1bcll>0.25时,取bc=0.25,当bcl<bc0.05时,取bcl=0。)当构造柱截面宽度不小于墙厚时,可按前面公式验算带构造柱的高厚比。此时公式中h取墙厚;当确定墙的计算高度时,s应取相邻横墙间距离;墙的允许高厚比可乘以提高系数
壁柱间墙的高厚比验算
)壁柱间墙的高厚比验算壁柱间墙和构造柱间墙的高厚比验算,此时s应取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱间墙和构造柱墙,当bs1/30时,圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点(b为圈梁的宽度)。【例12-1】验算多层教学楼底层各类墙的高厚比。砂浆强度等级M5,楼盖为钢筋混凝土装配式楼盖。
壁柱间墙的高厚比验算(续)
例1】
解】1)确定房屋静力计算
解】1)确定房屋静力计算方案最大横墙间距s=10.80 m,钢筋混凝土楼盖,刚性方案。2)外纵墙高厚比验算由s=10.80m>2H=2×4.4=8.8m查表得H0=H=4.4m,砂浆M5,查表得=4711.0123.6h370H0440011.910.82419.2s满足要求10.41.80.810.4sb
内纵墙高厚比验算
)内纵墙高厚比验算211.01210.410.810.4210.93h240H0440018.310.932422.3满足要求sbs4)内横墙高厚比验算H4.4ms6.3m2H8.8mH00.4s0.2H0.46.30.24.43.4m11.021.48h240H0340014.2112424满足要求
隔墙高厚比验算
)隔墙高厚比验算隔墙顶端视为铰支,按两侧无拉结考虑。H0H3.4mh120mm11.449h120H0340028.31.4412434.6满足要求
例12-2 某单层厂房吊车的车间如图
例12-2】某单层厂房吊车的车间如图,层高2.4m,壁柱尺寸见图,采用M5砂浆砌筑,装配式无檩条体系屋盖。试验算纵墙和山墙高厚比。
例12-2 单层厂房车间墙体验算(续)
解】1类屋面,s=24m<32m,属刚性方案。1)纵墙整片墙高厚比验算面积y1A2403002503708.125105mm23000240120250370240250/28.125105148mm30003702401483333000148337034233I8.86109mm4iI/A8.86109/8.125105104mmhT3.5i3.5104364mm形心
例12-2 单层厂房车间墙体验算(续)
H4.20.54.7mms24m2H9.4m,H0H4.7m由M5,查表24sbs611.0,210.410.430.8H0/h4.7/0.36412.91210.82419.22)纵墙壁柱间墙的高厚比验算满足要求H4.7ms6m2H9.4mH00.4s0.2H0.460.24.73.34m=H0/h3.34/0.2413.91219.2满足要求
山墙的高厚比验算
)山墙的高厚比验算A24050002503701.29106mm2y1000240120250370240250/21.29106500013833703523(5000370)24013831.141010mm4138mm3iI/A1.141010/1.2910694mmH6.37m,s15m2H9.4m,H0H6.37mhT3.5i3.594329mm=H0/hT6.37/0.32919.361224I满足要求
山墙的高厚比验算(续)
壁柱间墙H6.37ms5m2H12.74mH00.4s0.2H0.450.26.373.274m=H0/h3.274/0.2413.6424有门洞的山墙A2403500250370932500mm54y13500240120250370240250/21.29106350014433703463(3500370)24014439.5108mm4iI/A9.5108/932500101mm144mm3I
山墙的高厚比验算(续)
hT3.5i3.5101354mm210.4bs/s10.43000/150000.92=H0/hT6.37/0.35418120.922422.08满足要求
无筋砌体构件的承载力
无筋砌体构件的承载力计算1受压构件(1)受压构件的应力状态无筋受压砌体构件按其形状和尺寸分为柱和墙;按荷载的作用位置分为轴心受压构件和偏心受压构件。
图中看出,短构件在轴心压力作用
图中看出,短构件在轴心压力作用下,直至破坏前截面的应力都是均匀分布的。当为偏心受压构件时截面上压应力的分布是不均匀的,靠近压力的一侧应力大,远离压力一侧压应力小,随着偏心距的增大,上述应力特征越明显,甚至远离压力一侧出现拉应力,将砌体拉裂。
受压构件承载力
)受压构件承载力计算公式式中N—轴向力设计值;A—构件横界面面积;f—砌体强度设计值,查教材附表17;—高厚比和轴向力偏心距对受压构件承载力的影响系数,查教材附表18。或按下式计算:N.f.A58112eh12
轴心受压按下式计算
对轴心受压按下式计算:为与砂浆强度等级有关的系数:当砂浆强度等级大于等于M5时,=0.0015;为M2.5规范要求轴心力的偏心距按内力计算值计算但不应超过0.6y。y为截面重心到轴向压力,所在偏心方向截面边缘的距离。5912式中时,=0.002;当砂浆强度为零时,=0.009。1
查表求时,构件高厚比应按下式确定
查表求时,构件高厚比应按下式确定:对矩形截面对T形截面—受压构件计算高度,按表12-3采用;Th—T形截面的折算厚度,取3.5i;—截面回转半径;—矩形截面轴向力偏心方向的边长,轴心受压时为较小边长。式中—不同砌体材料的高厚比修正系数,按表12-5采用;H0hTihhH0H0
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高厚比修正系数(续)
例12-3】砖柱截面为490mm×370mm,采用粘土砖MU10,混合砂浆M5砌筑,柱计算高度H0=5m,承受轴心压力设计值为170kN(包括自重),试验算柱底截面强度。【解】1.确定砌体抗压强度设计值砖MU10,砂浆M5查表f1.5MPa截面面积A0.490.370.18m20.3m2则,强度调整系数aA0.70.180.70.882.计算构件的承载力影响系数
验算砖柱承载力
.验算砖柱承载力afA0.7820.881.5490370187145170000N,满足10.78511210.001513.520查表,a1H0500013.5,且因为轴心受压,h370he0查表0.782或
例12-4 某食堂带壁柱的窗间墙
例12-4】某食堂带壁柱的窗间墙,截面尺寸如图,壁柱高5.4m,计算高度6.48m,采用MU10砖和M2.5混合砂浆砌筑。竖向力设计值N=320kN,弯矩设计值M=41kNm,弯矩方向使强体外侧受压,壁柱受拉。试验算该墙体的承载力。2000490380【解】1.截面几何特征值截面面积A=2000×m2240+380×490=66665y2000240120490380240190207mm1y2620207413mm666200
例12-4 某食堂带壁柱的窗间墙(续)
I120002073149041331200049024020733331.741010mm4I1.741010A666200162mmhT3.5i3.5162567mmieM/N41000/320128mm2.荷载偏心距计算3.承载力验算e1280.226,H06.4811.4hT567hT0.567查得=0.385Af0.3856662001.3330.87kN>N=320kN安全
柱和梁的压力将通过这部分面积最终传给整个
柱和梁的压力将通过这部分面积最终传给整个基础与墙截面,但在基础、墙顶,由于受压面积较小,若压力较大,砌体强度较低,就回发生局部受压破坏。因此,对受压构件,除了验算全截面抗压承载力之外,对局部受压部分,还应验算局部受压承载力。(1)局部受压的破坏形态不太大时,发生竖向裂缝及斜裂缝破坏,如图。1)当AAl
较大时,劈裂破坏
较大时,劈裂破坏,一条主要竖向裂缝,如右图。2)当AAl)当块材强度较低时,局部砌体被压碎破坏,如左图。
l哈尔滨A工A业大学式中Nl
l哈尔滨A工A业大学式中Nl局部受压面积上的轴响力设计值;砌体局部抗压强度提高系数;f砌体抗压强度设计值;Al局部受压面积(3)砌体局部抗压强度提高系数砌体局部受压时,周围砌体对局部受压砌体的横向变形有约束作用,使局部受压下的砌体处于三向受压状态,这种套箍作用提高了砌体局部抗压强度。(2)局部均匀受压时的承载力Nl.fAl
超过一定范围,套箍作用
超过一定范围,套箍作用将不会在增长。同时套箍作用与局部受压面在砌体构件截面上的位置也有关系。砌体局部受压强度提高系数计算公式一般说来,在一定范围内,A0/Al比值越大,套箍作用越大,强度提高越多。但套箍作用的大小取决于A0/Al比值的大小。A0/Al式中A0影响砌体局部抗压强度的计算面积1A0Al10.35
公式计算所得的提高系数
公式计算所得的提高系数,尚应满足下列要求:2.51)在图的情况下,2.72A0achh2)A在图的b情2况h下h,
公式计算所得的提高系数(续)
hh733在图的情况下,A0ahhbh11.54在图的情况下,1.25A0ahh
于多孔砖砌体和按规定
)对于多孔砖砌体和按规定灌孔的砌块砌体在满足1)、2)、3)条的情况下,尚应符合1.0未灌注的1.5。(4)局部非均匀受压—梁端支承处砌体的局部受压
梁端的有效支承长度
)梁端的有效支承长度梁端支承在砌体上,梁端的压力将使砌体局部受压。由于梁在荷载作用下发生弯曲变形,梁端发生转动,则梁端下部砌体局部受压的应力和应变不是均匀分布的,梁端的支承长度将减小。
砌体受压后梁端与砌体的实际支承长度(续)
N0Nl..fAl上部荷载的折减系数,当A0/Al大于等于3时,取01.50.5A77AlN0局部受压面积内上部轴向力设计值,N00Al;Nl梁端支承压力设计值,Ala0b;0上部荷载设计值产生的平均压应力设计值;梁端底面压应力图形完整系数,取0.7;b梁的截面宽度,mm.
砌体受压后梁端与砌体的实际支承长度(续)
例12-5】试验算外墙上端砌体局部受压承载力。已知梁截面尺寸200mm×400mm,梁支承长度240mm,荷载设计值产生的支座反力60kN,强体的上部荷载260kN,窗间墙截面1200mm×370mm,采用MU10砖和M2.5混合砂浆砌筑。【解】1.计算梁端有效支承长度算面积2.计算局压面积和影响局压强度的计78hcf1.3a1010400176mm<370mml0Aab17620035200mm2A0h2hb3702370200347800mm2
判断是否考虑强体上部荷载A0/Al
.判断是否考虑强体上部荷载A0/Al347800/352009.830不考虑强体上部荷载的影响。4.局压承载力验算A79Al10.35110.359.812.042.0取=2.0Alf0.72352001.364064N=64.06kN>Nl60kN安全
梁端下设有垫块时支承处砌体局部受压承载力
)梁端下设有垫块时支承处砌体局部受压承载力计算当梁端局部受压承载力不足时,在梁端下部设置垫块可使局部受压面积增大,以满足局部受压承载力。通常采用预制刚性垫块,即垫块高度且垫块挑出梁边的长度不大于垫块的高度。梁端下设预制刚性垫块时tb180mm
垫块下砌体的局部受压承载力
垫块下砌体的局部受压承载力应按下式计算:N0Nl.1Abf式中N0垫块面积Al上由上部荷载设计值产生的轴向力,N00Ab;垫块上的N0与Nl合力的影响系数,按教材俯表91确定;1垫块外砌体面积的有利影响系数10.8,但不小于1.0.局部抗压强度提高系数按式12-8计算,但应以垫块面积Ab代替Al,Ababbb,ab为垫块伸入墙内的长度bb为垫块的宽度。
带壁柱墙的壁柱内设置预制刚性垫块时
在带壁柱墙的壁柱内设置预制刚性垫块时,一般情况翼缘位于压应力较小处,对受力影响有限,故在计算时只取壁柱截面不计翼缘部分。构造要求壁柱上的垫块伸入墙内的长度不应小于120mm。
刚性方案房屋墙、柱的计算
刚性方案房屋墙、柱的计算1单层房屋承重墙的计算如果单层房屋属于刚性方案,一般取一个开间为计算单元。在荷载作用下,墙可视为上端不动铰支承于屋盖,下端嵌固于基础的竖向构件,其计算简图如图,由于无侧移,两墙、柱可独立进行计算。0哈尔滨工业A大学
屋面荷载作用
)屋面荷载作用时屋面荷载包括屋面恒荷载和屋面活荷载或雪荷载以集中力的形式通过屋架或屋面梁作用于墙体顶的作用点对墙体中心线存在偏心距,的作用点常位于屋架下弦端部节点中心离取,如图b。部。轴向Nl力对屋N架l,处,0一般距定位轴线150mm,如N图la;对屋面,至墙内边0.缘33的a距
图中墙、柱内力按一次超静定梁求解
图中墙、柱内力按一次超静定梁求解,竖向荷载作用下的内力图如图所示。
风荷载作用
)风荷载作用风荷载由作用于屋面和墙面的两部分组成,屋面风荷载常简化为作用于墙、柱顶端的集中力。它直接通过屋盖传至横墙,再传给基础和地基,在纵墙内不产生内力。迎风墙面风荷载均化为沿高度均匀分布的线荷载。墙、柱内力图如图。
墙体自重墙体的自重作用
墙体自重墙体的自重作用在截面的重心,对等截面墙、柱,不引起截面内力的附加弯矩;对阶梯墙,上阶柱自重对下阶柱各截面产生偏心力矩。在施工阶段应对其底端固定、上端自由进行承载力计算。4控制截面与内力组合承载力计算时,墙的截面宽度取窗间墙宽度。需复核的截面有柱的上端截面I-I、柱下端截面III-III和在水平均布荷载作用下的最大弯矩截面II-II。
截面I-I除竖向力,还有弯矩作用
截面I-I除竖向力,还有弯矩作用,故既要验算偏心受压承载力,还要验算梁下砌体的局部受压承载力。截面III-III受有最大的轴向力和弯矩需按偏心受压进行承载力验算。截面II-II需按相应的弯矩和轴力按偏心受压进行承载力验算。
多层房屋承重纵墙的计算
多层房屋承重纵墙的计算对于多层房屋,由于横墙既多又密,它与屋盖、楼盖、纵墙等构件组成空间受力体系,房屋的空间刚度很大,属于刚性方案。设计时,除验算房屋的高厚比为,还要验算承重墙、柱在控制截面处的承载力。(1)选取计算单元通常在纵墙中截取一段有代表性的、宽度等于一个开间的竖条墙、柱为计算单元,如图。
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受荷范围取相邻两个开间的平均宽度
受荷范围取相邻两个开间的平均宽度。计算截面应按:有窗洞口时,取窗间墙宽度乘以墙厚;无窗窗洞口时,取一个开间宽度内的墙截面面积。对于带壁柱的墙,当壁柱间隔较大而层高较小时,计算截面宽度应按下式计算:sb2H/3s1s2/2s1,s2相邻两开间的宽度;b壁柱宽度;H层高.
确定计算
)确定计算简图1)计算简图在垂直荷载作用下,上述计算单元如同一竖向连续梁,屋盖、楼盖及基础顶面作为连续梁的支点。由于屋盖、楼盖中的梁或板伸入墙内搁置,致使墙的连续性受到削弱,截面能传递的弯矩很小,因此为简化计算,假定连续梁在屋盖、楼盖处为铰支承。墙、柱在每层层高范围内被简化为两端铰支的竖向构件,如图,即可单独进行内力分析。各层高度可取相应的层高,但多层房屋的底层应取底层层高加上室内地面至基础顶面的高度。
本层墙体自重(包括窗自重)
构件承受的水平荷载通常为风荷载
考虑风荷载时,计算
当考虑风荷载时,计算简图为一竖向连续梁,屋盖、楼盖为连续梁的支承,并沿着墙高承受均布荷载,如图。(3)垂直荷载作用下的控制截面控制截面也称危险截面,它一般指内力较大截面承载力较小,有可能比其它截面先发生破坏的截面。只要危险截面的承载力满足要求,整个房屋墙体的承载力也必定得到保证。
通常每层墙体的控制截面为I-I
通常每层墙体的控制截面为I-I、II-II截面如图。截面I-I位于墙顶部大梁或板底面,承受梁传来的支座反力此截面弯矩最大,应按偏心受压计算承载力,并验算梁底部的局部受压承载力。截面II-II位于墙底面其弯矩为零,但轴力相对最大,应按轴心受压计算承载力。
多层房屋承重横墙的计算
多层房屋承重横墙的计算在横墙承重的刚性方案房屋中,其间距一般不大,空间刚度大。横墙除应满足高厚比要求为,还应按下列方法进行承载力计算。(1)选取计算单元和计算简图刚性方案房屋中,横墙一般承受屋盖楼盖直接传来的均布荷载,且很少开设洞口,通常可取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,如图,构件高度等于层高。但当顶层为坡顶时,顶层层高算至山墙尖高的1/2。底层算至基础顶面或等于一层层高加上300mm~500mm。
横墙计算单元承受荷载的范围宽度取1m,纵向取相邻两侧各1/2开间。其上的荷载包括:上层传来的轴向力,
横墙上的荷载作用
横墙上的荷载作用于上层横墙截面形心处;本层左右相邻两楼层传来的轴向力,作用在离墙为边缘0.4a0处;本层墙体的自重,作用在本层墙体截面重心处,如图1。
控制截面的承载力
)控制截面的承载力计算多承重横墙的控制截面,一般应取该层墙体的底部截面II-II,如图,此处轴向力最大。若左右两开间不等或荷载不相同时,顶部截面I-I将产生弯矩,则需要验算此截面的偏心受压承载力。当为支承梁时,还须验算砌体的局部受压承载力。在多层房屋中,当横墙的砌体材料和墙的厚度相同时,可只验算最底层截面II-II的承载力。当横墙的砌体材料和墙的厚度改变时,则应对改变处截面进行承载力验算。
的构造要求
.的构造要求1一般构造要求(1)砌块和砂浆的强度等级1)一幢建筑物所用的砖,其强度等级应一致。每层墙体所用的砂浆的强度等级应相同。2)五层及五层以上房屋的墙,以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级:①砖采用MU10;②砌块采用MU7.5;③石材采用MU30;④砂浆采用M5。3)地面以下或防潮层以下的砌体,潮湿房间的墙所用材料的最低强度等级应符合下表的要求。
室内地面以下,室外散水坡顶面以上的砌体
)室内地面以下,室外散水坡顶面以上的砌体内,应铺设防潮层。勒脚部位应采用水泥砂浆粉刷。5)混凝土砌块墙体的下列部位,如未设圈梁或混凝土垫块,应采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实:地面以下所用材料最低强度等级
搁栅、擦条和钢筋混凝土楼板的支承面下
砌块砌体应分皮错缝搭砌,上下皮搭砌长度
)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2根直径4mm的焊接钢筋网片。(横向钢筋的间距不宜大于200mm),网片每端均应超过该垂直缝,其长度不得小于300mm。4)砌块墙与后砌隔墙交接处,应沿墙高每隔400mm在水平灰缝内设置不少于2根直径4mm,横向间距不大于200mm的焊接钢筋网,如图。
混凝土砌块房屋,宜将纵横墙交接处
混凝土砌块房屋,宜将纵横墙交接处、距墙中心处每边不小于300mm范围内的孔洞,采用不低于Cb20灌孔混凝土灌实,灌实高度应为墙身全高。6承重墙的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×370mm。毛石墙的厚度,不宜小于350mm。毛料石柱截面较小边长不宜小于400mm。当有振动荷载时,墙柱不宜采用毛石砌筑。
砌体中留槽洞及埋设管道时
墙中设有圈梁时,垫块与圈梁宜浇成整体
预制钢筋混凝土板的支承长度
)预制钢筋混凝土板的支承长度,在墙上不宜小于1 00mm;在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm;当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌缝时,其支承长度可为40mm,但板端缝宽不小于80mm,灌缝混凝土不宜低于C20。4)支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度大于或等于下列数值的预制梁的端部。应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固。①对砖砌体为9m。②对砌块和料石砌体为7.2m。
构件的抗震设计
横墙较少的多层砖砌体住宅楼,当按规定
横墙较少的多层砖砌体住宅楼,当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时,其高度和层数应允许仍按下表的规定采用。房屋的层数和总高度限值
普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层
)普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高不应超过3.6m;底部框架一抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高,不应超过4.5m。3)多层砌体房屋的总高度和总宽度的最大比值,宜符合下表的要求。
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房屋中的砌体墙段的局部尺寸限值
)房屋中的砌体墙段的局部尺寸限值,宜符合下表的要求。6)多层砌体房屋的结构体系,应符合下列要求。①应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。
纵横墙的布置
烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体
多层砖房抗震构造
教学楼、医院等横墙较少的房屋
教学楼、医院等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按下表的要求设置构造柱,砖房构造柱设置要求
教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或
构造柱与墙连接处应砌马牙搓
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房屋高度和层数接近规定
砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求
砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求3)多层普通砖、多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁设置应符合下列要求。①装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房,横墙承重时应按上表的要求设置圈梁;纵墙承重时每层均应设置圈梁,且抗震横墙上的圈梁间距应比表内要求适当加密。
现浇或装配整体式钢筋混凝土楼
现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖与墙体有可靠连接的房屋,应允许不另设圈梁,但楼板沿墙体周边应加强配筋并应与相应的构造柱可靠连接。4)多层普通砖、多孔砖房的现浇钢筋混凝土梁构造应符合下列要求:
圈梁应闭合,遇有洞口圈梁应上下搭接
砖房圈梁配筋
砖房圈梁配筋要求5)多层普通砖、多孔砖房屋的楼、屋盖应符合下列要求。①现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度,均不应小于120mm。
装配式钢筋混凝土楼板或屋面板
楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙
)楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙、柱(包括构造柱)或圈梁可靠连接,梁与砖柱的连接不应削弱柱截面,各层独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接。7)7度时长度大于7.2m的大房间,及8度和9度时,外墙转角及内外墙交接处,应沿墙高每隔500mm配置2¢6拉结钢筋,并每边伸入墙内不宜小于1m,见图。
楼梯间应符合下列要求
突出屋顶的楼、电梯间,构造
突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2¢6拉结钢筋,并每边伸人墙内不应小于lm。9)坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁可靠连接,檩条或屋面板应与墙及屋架可靠连接,房屋出叫檐口瓦应与屋面构件锚固8度和9度时,顶层内纵墙顶宜增砌支承山墙的踏步式墙垛。10)门窗洞处不应采用无筋砖过梁;过梁支承度,6~8度时不应小于240mm,9度时不应小于300mm。
11)预制阳台应与圈梁和楼板的现浇带可靠连接,见图。
预制阳台应与圈梁和楼板的现浇带可靠连接
)预制阳台应与圈梁和楼板的现浇带可靠连接,见图12-32。•12)后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500mm配置
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后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500
)后砌的非承重砌体隔墙应沿墙高每隔500mm配置2¢6拉结钢筋与承重墙或柱拉结,并每边伸入墙内不应小于500mm;8度和9度时,长度大于5m的后砌隔墙,墙顶尚应与楼板或梁拉结。13)同一结构单元的基础(或桩承台),宜采用同一类型的基础,底面宜埋置在同一标高上,否则应增设基础圈梁并应按1:2的台阶逐步放坡。14)横墙较少的多层普通砖、多孔砖住宅楼的总高度和层数接近或达到表12-9规定限值,应采取下列加强措施。
①房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。
同一结构
同一结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3,且连续错位不宜多于两道;错位的墙体交接处应增设构造柱,且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。③横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m;外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半;且内外墙上洞口位置不应影响内外纵墙与横墙的整体连接。
所有纵横墙均应在楼
所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁;圈梁的截面高度不宜小于150mm上下纵筋各不应少于3¢10,箍筋不小于¢6间距不大于300mm。⑤所有纵横墙交接处及横墙的中部,均应增设满足下列要求的构造柱:在横墙内的桂距不宜大于层高,在纵墙内的柱距不宜大于4.2m,最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm,配筋宜符合下表的要求。
同一结构
同一结构单元的楼、屋面板应设置在同一标高处。⑦房屋底层和顶层的窗台标高处,宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带;其截面高度不小于60mm,宽度不小于240mm,纵向钢筋不少于3¢6。3防止或减轻墙体开裂的主要措施(1)开裂部位经常发生在房屋的高度、重量、刚度有较大变化处;地质条件剧变处;基础底面或埋深变化处;房屋平面形状复杂的转角处;整体式屋盖或装配式屋盖房屋顶层的墙体,见图;其中尤以纵墙的两端和楼梯间为甚。
开裂原因开裂原因有二
)开裂原因开裂原因有二:一是由于温度变化引起的,钢筋混凝土线膨胀系数α=1.0×105,砖墙线膨胀系数α=0.5×105;二是由于地基不均匀沉降引起的。
防止墙体开裂的主要措施
)防止墙体开裂的主要措施1)为了防止或减轻房屋在正常使用条件下,由温差和砌体干缩引起的墙体竖向裂缝,应在墙体中设置伸缩缝。伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方。伸缩缝的间距可按表采用。2)为了防止或减轻房屋顶层墙体的裂缝,可根据情况采取下列措施。①屋面应设置保温层、隔热层。②屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝,分隔缝间距不宜大于6m,并与女儿墙隔开,其缝宽不小于30mm。
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采用装配式有模体系
顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁
顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋。⑥顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片(纵向钢筋不宜少于2¢4横筋间距不宜大于200mm)或2¢6钢筋,钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于1m,见图。
顶层墙体有门窗洞口时
底层的窗台下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋
在底层的窗台下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或2¢6钢筋,并伸入两边窗间墙内不小于600mm。③采用钢筋混凝土窗台板,窗台板嵌入窗间墙内不小于600mm。
墙体转角处和纵横墙交接处宜沿竖向每隔4
)墙体转角处和纵横墙交接处宜沿竖向每隔400~500mm设拉结钢筋,其数量为每120mm墙厚不少于1¢6或焊接钢筋网片,埋入长度从墙的转角或交接处算起,每边不小于600mm,见图。5)对灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土砌块或其他非烧结砖,宜在各层门、窗过梁上方的水平灰缝内及窗台下第一和第二道水平灰缝内设置焊接钢筋网片或2¢6钢筋;
焊接钢筋网片或钢筋应伸入两边窗间墙内不小
焊接钢筋网片或钢筋应伸入两边窗间墙内不小于600mm。当灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土砌块或其他非烧结砖实体墙长大于5m时,宜在每层墙高度中部设置2~3道焊接钢筋网片或3¢6的通长水平钢筋,竖向间距宜为500mm。6)为防止或减轻混凝土砌块房屋顶层两端和底层第一、第二开间门窗洞处的裂缝,可采取下列措施。①在门窗洞口两侧不少于一个孔洞中设置不小于时1¢12钢筋,钢筋应在楼层圈梁或基础锚固,并采用不低于Cb20灌孔混凝土灌实。
门窗洞口两边的墙体的水平灰缝中
在门窗洞口两边的墙体的水平灰缝中,设置长度不小于900mm、竖向间距为400mm的2¢4焊接钢筋网片。③在顶层和底层设置通长钢筋混凝土窗台梁,窗台梁的高度宜为块高的模数,纵筋不少于4¢10、箍筋¢6@200,Cb20混凝土。7)当房屋刚度较大时,可在窗台下或窗台角处墙体内设置竖向控制缝,在墙体高度或厚度突然变化处也宜设置竖向控制缝,或采取其他可靠的防裂措施。竖向控制缝的构造和嵌缝材料应能满足墙体平面外传力和防护的要求。
8)灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结性好的砂浆砌筑,混凝土砌块砌体应采用砌块专用砂浆砌200柱8-10。-11
思考题1、目前我国常用的块材有哪几类?2
思考题1、目前我国常用的块材有哪几类?2、砂浆按其组成分为哪几种?3、混合结构房屋承重方案有哪几种?各有什么特点?4、房屋静力计算方案有有哪几种?5、刚性和刚弹性方案房屋的横墙应符合那些要求?6、为什么验算墙柱的高厚比?7、局部受压破坏有那几种形态?8、独立的砖柱最小截面尺寸是多少?构造柱最小截面尺寸是多少?9、墙体开裂的主要原因是什么?
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影响砌体抗压强度的因素(续)
习题:1.某刚性方案多层砖混住宅楼,底层承重横墙(无洞口)采用MU10等级烧结普通砖M5砂浆砌筑,墙厚370mm。H=3.9m,相邻纵墙之间距离6m试验算该墙高厚比。2.某刚性方案砖混结构办公楼,首层有一个三开间的会议室,开间尺寸3.6m,每一开间有一宽度1.5m的窗户,承重外墙厚370mm,H=3.8m,砂浆强度等级M5,验算此墙高厚比。3.某带壁柱纵墙,柱距5m,窗宽2.5m,横墙间距30m,墙厚240mm,壁柱截370mm×250mm(与纵墙平行方向宽为370mm)砂浆等级为M2.5二类屋盖体系。
试验算此墙高厚比。
考试说明
材料力学性能
结构设计方法
受弯正截面-思考题及计算
已知条件
受弯构件斜截面-思考题及计算
伸臂梁设计
伸臂梁设计实例本例综合运用前述受弯构件承载力的计算和构造知识,对一简支的钢筋混凝土伸臂梁进行设计,使初学者对梁的设计全貌有较清楚的了解。题中,初步涉及到活荷载的布置及内力包络图的作法,为梁板结构设计打下基础。图3设计条件:某支承在370mm厚砖墙上的钢筋混凝土伸臂梁,其跨度l1=7.0m,伸臂长度l2=1.86m,由楼面传来的永久荷载设计值g1=34.32kN/m,活荷载设计值q1=30kN/m,q2=100kN/m。
采用混凝土强度等级C25,纵向受力钢筋为HRB335,箍筋和构造钢筋为HPB235。试设计该梁并绘制配筋详图。
受压构件-思考题及计算
变形裂缝验算
肋梁楼盖设计
单层厂房-思考题
砌体结构-思考题及计算
防止或减轻房屋顶层墙体的开裂
为防止或减轻房屋顶层墙体的开裂,可采用什么措施?•某单层厂房纵墙窗间墙截面尺寸如图1所示,计算高度H0=7.2m,采用MU10砖、Mb5混合砂浆砌筑,施工质量控制等级为B级,承受轴向力设计值N=600kN,弯矩设计值M=70kN·m(偏心压力偏向翼缘一侧),试验算该窗间墙的承载力是否满足要求。
某无吊车的单层厂房,长24m,宽12m
某无吊车的单层厂房,长24m,宽12m,如图2所示,层高5m,采用MU10砖,Mb5砂浆砌筑,构造柱为240mm×240mm,1类屋盖体系,柱顶受风荷载标准值Wk=0.6kN,迎风柱均布荷载q1k=1.4kN/m,背风柱受均布荷载q2k=1kN/m,屋面恒载:2.2kN/m2,屋面活荷载取0.7kN/m2。试验算纵墙的高厚比并计算纵墙的弯矩。
试题类型组成
二、试题类型组成考题由填空、简答和计算题组成。卷面100分。三、考核方法期末考试采用开卷形式,只准带参考书。
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