《混合結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計》PPT課件.ppt

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1、,,,,19-1墻體設(shè)計的基本原則 19-2剛性方案房屋 19-3彈性和剛性方案房屋,,第19章混合結(jié)構(gòu)房屋墻體設(shè)計,墻、柱等豎向承重構(gòu)件采用磚、石、砌塊砌體建造，樓蓋(屋蓋)等水平承重構(gòu)件采用鋼筋混凝土或木材等其它材料建造的房屋稱為混合結(jié)構(gòu)房屋。,19-1墻體設(shè)計的基本原則,19章,混合結(jié)構(gòu)房屋墻體的結(jié)構(gòu)布置按其豎向荷載傳遞路線不同，大致分為以下幾種類型： 1）橫墻承重方案 2）縱墻承重方案 3）縱橫墻承重方案 4）內(nèi)框架承重方案,,一、結(jié)構(gòu)的組成及承重墻體的布置,19章,橫墻承重方案,豎向荷載主要傳遞路線是：板橫墻基礎(chǔ)地基。 特點：(1)橫墻是主要承重墻。此種體系對縱墻上門窗位置、

2、大小等的限制較少。(2)橫墻間距很小(一般在2.74.5m之間)，房屋的空間剛度大，整體性好。這種體系對抵抗風、地震等水平作用和調(diào)整地基不均勻沉降等方面，較縱墻承重體系有利得多。(3)這種體系房屋的樓蓋(或屋蓋)結(jié)構(gòu)比較簡單，施工方便，材料用量較少；但墻體的材料用量較多。 橫墻承重體系由于橫墻間距小，房間大小固定，故適用于宿舍、住宅等居住建筑。,,,,縱墻承重方案,豎向荷載主要傳遞路線是：板縱墻基礎(chǔ)地基；板梁縱墻基礎(chǔ)地基。 特點：(1)縱墻是房屋的主要承重墻，橫墻的間距可以相當大。這種體系室內(nèi)空間較大，有利于使用上靈活隔斷和布置。(2)由于縱墻承受的荷載較大，因此縱墻上門窗的位置和大小要受到一

3、定限制。(3)縱墻承重體系樓蓋(屋蓋)的材料用量較多，而墻體材料用量較少。 縱墻承重體系適用于使用上要求有較大室內(nèi)空間的房屋，或室內(nèi)隔斷墻位置有靈活變動要求的房屋。如教學樓、辦公樓、圖書館、實驗樓、食堂、中小型工業(yè)廠房等。,,,,縱橫墻承重方案,即可保證靈活的房間布置,又具有較大的空間剛度整體性,其荷載傳力途徑為 梁縱墻縱墻基礎(chǔ) 樓屋面板 橫墻橫墻基礎(chǔ) 特點：適用于房間的大小變化較大，平面布置靈活的房屋。,,,基礎(chǔ),內(nèi)框架承重方案,房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土柱與樓蓋(或屋蓋)梁組成內(nèi)框架，與外墻共同承重，因此稱為內(nèi)框架承重體系。 豎向荷載的主要傳遞路線是：板梁外縱墻外縱墻基礎(chǔ)地基

4、；板梁柱柱基礎(chǔ)地基。 特點： (1)外墻和柱都是主要承重構(gòu)件，以柱代替承重內(nèi)墻，取得較大的室內(nèi)空間而不增加梁的跨度。(2)由于主要承重構(gòu)件材料性質(zhì)不同，墻和柱的壓縮性不同；基礎(chǔ)形式不同易產(chǎn)生不均勻沉降。若設(shè)計處理不當，會使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力。(3)由于橫墻較少，房屋的空間剛度較差，因而抗震性能也較差。內(nèi)框架承重體系可用于旅館、商店和多層工業(yè)建筑，某些建筑(如底層為商店的住宅)的底層也采用。,,19章,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案,(一)混合結(jié)構(gòu)房屋的空間工作 混合結(jié)構(gòu)房屋中搞體計算主要包括內(nèi)力計算和截面承載力計算。進行墑體內(nèi)力分析首先要確定其計算簡圖。 圖135為一混合結(jié)構(gòu)的單層房屋

5、，外縱墻承重，屋蓋為裝配式鋼筋混凝土樓蓋，因作用于房屋的風荷載為均勻分布，則可在其中任意取出一個單元，這個單元受力狀態(tài)和整個房屋的受力狀態(tài)一樣，這個單元稱為計算單元。 圖135(a)兩端沒有設(shè)置山墻，荷載作用下的墻頂位移主要取決于縱墑的剛度，而屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度只是保證傳遞水平荷載時兩邊縱墻位移相同。 圖135(b)兩端設(shè)有山墻，縱搞頂部的水平位移不僅與縱墻剛度有關(guān)，而民與屋蓋結(jié)構(gòu)水平剛度、山墻的剛度有很大關(guān)系。出于山墻(橫墻)的存在，改變了水平荷載的傳遞路線，使房屋有了空間作用。,19章,19章,,(a)彈性方案(b)剛彈性方案（0<<1.0）(c)剛性方案,（二）靜力計算方案 混合結(jié)構(gòu)房屋

6、的靜力計算，按照作用于屋蓋(樓蓋)平面內(nèi)的水平荷載傳力途徑的不同，可劃分為彈性方案、剛性方案和剛彈性方案。,19章,（a）剛性方案,,如橫墻剛度很大(墻頂位移很小)，且間距L不大；屋蓋(樓蓋)在自身平面內(nèi)具有足夠剛度(水平撓度f 很小)；在這種情況下屋蓋(樓蓋)的總水平位移(+f )很小，可忽略不計，使得R10，R2R，屋蓋(樓蓋)處水平力R的絕大部分將通過R2傳至基礎(chǔ)，屬空間傳力體系，稱為剛性方案。,靜力計算時，墻、柱可作為以屋蓋(樓蓋)為不動鉸支座的豎向構(gòu)件計算。,19章,(b) 彈性方案,,當無橫墻或橫墻有很大開洞，其自身平面內(nèi)剛度很小(墻頂位移較大)；或橫墻間距L很大；屋蓋(樓蓋)剛度

7、很差(如木屋蓋)，屋蓋(樓蓋)作為水平梁的撓度f 很大；在這種情況下屋蓋(樓蓋)的總水平位移(+f )很大，使得R1R，R20，屋蓋(樓蓋)處水平力R的絕大部分將通過R1傳至基礎(chǔ)，屬平面?zhèn)髁w系，稱為彈性方案。,靜力計算時不考慮空間作用，按平面排架分析。,19章,(c) 剛彈性方案,,介于以上兩種情況之間的為剛彈性方案，R1與R2均不容忽略，靜力計算時按考慮空間工作的平面排架分析；設(shè)R1=R，R2=(1-)R，稱為房屋的空間性能影響系數(shù)。 值越大，房屋的空間剛度越小，通過平面?zhèn)髁w系傳至基礎(chǔ)的水平力R1就越大；值越小，房屋的空間剛度越大，通過空間傳力體系傳至基礎(chǔ)的水平力R2就越大。,可按屋蓋(

8、樓蓋)與墻(柱)為鉸接的考慮空間工作的平面排架或框架計算。,19章,定義：墻、柱的計算高度H0和墻厚h（或柱邊長）的比值 高厚比驗算目的 保證構(gòu)件不致因過于細長而在荷載作用下喪失穩(wěn)定，在滿足強度要求的同時具有足夠的穩(wěn)定性； 通過高厚比控制，使墻、柱有足夠剛度，避免出現(xiàn)過大的側(cè)向變形； 保證施工中安全。 1)允許高厚比,三、墻、柱高厚比驗算,19章,,,砌體受壓構(gòu)件的計算高度,19章,表中H為受壓構(gòu)件高度，底層為樓板底到基礎(chǔ)頂面(當埋置較深時，取至室內(nèi)地面或室外地面下300500mm處)的距離；其他層次為樓板(或其他水平支點)間的距離。 s為壁柱或周邊拉結(jié)墻的間距。 對上端為自由端的構(gòu)件，取

9、H0=2H ； 獨立磚柱(無柱間支撐)，柱在垂直排架方向的H0應取表中數(shù)值乘以1.25后采用,,,19章,2）無壁柱墻和矩形柱截面高厚比驗算,式中H0墻、柱的計算高度；h墻厚或矩形柱與H0相對應的邊長； 1非承重墻允許高厚比的修正系數(shù)，根據(jù)墻厚按下列數(shù)值采用： h=240mm，1=1.2； h=90mm，1=1.5；240mmh90mm，1可按插入法取值。(對上端為自由端墻的允許高厚比，除按上述規(guī)定提高外，尚可提高30)2有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)，可按下式計算2=1-0.4bs/s若算得的2值小于0.7時，應采用0.7。當洞口高度等于或小于墻高的1/5時，可取2=1.0。bs在寬度s范

10、圍內(nèi)的門窗洞口寬度；s相鄰窗間墻或壁柱之間的距離。當墻高H大于或等于相鄰橫墻或壁柱間的距離s時，應按計算高度H0=0.6s驗算高厚比；當與墻連接的相鄰兩橫墻間的距離s12h時，墻的高度可不受高厚比驗算式限制。,19章,3）帶壁柱墻高厚比驗算（整體）,T形截面的計算翼緣寬度bf： 多層有門窗洞口墻段取窗間墻寬度； 多層無門窗洞口每側(cè)翼緣可取壁柱高度的1/3； 單層房屋中可取壁柱寬加2/3墻高，且不大于窗間墻寬度和相鄰壁柱間距離； 帶壁柱墻的計算高度H0應取s為相鄰橫墻間的距離；,19章,3）帶壁柱墻高厚比驗算（局部）,此時壁柱間墻的計算高度H0取法可查表，其中s應取相鄰壁柱間的距離。 如高厚比驗

11、算不能滿足要求時，可在墻中設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。對于設(shè)有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻，當b/s1/30時，圈梁可視作壁柱間墻的不動鉸支點(b為圈梁寬度)。如相鄰壁柱間的距離s極大，圈梁寬度b=s/30墻厚h，不允許增加圈梁寬度時，可按等剛度原則(墻體平面外剛度相等)增加圈梁高度，以滿足壁柱間墻不動鉸支點的要求。,19章,4）設(shè)構(gòu)造柱墻高厚比驗算,確定設(shè)構(gòu)造柱墻的計算高度H0，應取s為相鄰橫墻間的距離； 考慮 設(shè)構(gòu)造柱的有利作用，允許高厚比可提高，乘提高系數(shù),19章,19-2剛性方案房屋,一、剛性方案房屋承重縱墻計算 計算內(nèi)容有： (1)驗算墻體的高厚比； (2)逐層選取對承載力可能起控制作用的截面對

12、墻體按受壓構(gòu)件公式進行驗算； (3)逐層驗算大梁支座下的砌體局部受壓強度。,,,19章,單層剛性方案房屋承重縱墻的計算 剛性方案的單層房屋，其縱墻頂端的水平位移很小，在靜力分析時可以按下列假定進行內(nèi)力分析； (1)墻、柱上端與屋架(屋面梁)鉸接，視為不動鉸支座； (2)墻、柱下端在基礎(chǔ)頂面處固接。 根據(jù)上述假定，單層剛性方案房屋的承重縱墻可按上端支承在個動鉸支座和下端支承在固定支座上的豎向構(gòu)件計算，如圖138(a)所示。,,19章,作用于縱墻上的荷載及內(nèi)力計算 A屋面荷載 包括屋蓋恒載、屋面活荷載或雪荷載。這些荷載通過屋架或屋面梁以集中力形式作用于墻體頂部。由于屋架支承反力在墻頂

13、常為偏心作用，所以墻體頂端的屋面荷載由軸心壓力N和彎矩組成，其內(nèi)力見圖138(b)。 B風荷載 包括作用于屋面上和墑面上的風荷載。屋面上的風荷載簡化為作用于墻、柱頂?shù)募辛υu，通過屋蓋傳給橫墑再經(jīng)基礎(chǔ)傳至地基；墑面風荷載為均布荷載，按迎風面(壓力)、背風面(吸力)分別考慮，其內(nèi)力見圖138(c)。,19章,,,19章,二、剛性方案房屋承重橫墻計算,（一）計算簡圖 1.不計算風荷載 2.上部豎向荷載Nu作用于截面重心處本層豎向荷載N作用于離墻邊0.4a0處；由于偏心較小,可按軸心受壓構(gòu)件計算。 （二）最不利截面位置及內(nèi)力計算 1.最不利截面位置：在每層根部。 2.內(nèi)力計算：僅豎向荷

14、載。 （三）截面位置承載力計算： 1.受壓強度 2.局部受壓強度,19章,剛性方案多層房屋承重橫墻計算簡圖,一、單層彈性方案房屋 單層排架結(jié)構(gòu)：計算同單層工業(yè)廠房，墻柱為鉸接排架柱。1）計算簡圖,19-3彈性和剛彈性方案房屋,19章,2)計算方法 排架內(nèi)力分析可按以下方法進行(與鋼筋混凝土單層廠房類似)： (1)在排架柱頂附加一水平不動鉸支座，以阻止排架側(cè)移，求出排架在荷載作用下的支座反力R和相應的各柱內(nèi)力值。 (2)撤除不動鉸支座，恢復排架的實際受力情況，亦即將只反向作用于排架柱頂，用剪力分配法求出各柱的內(nèi)力值。 (3)將上述兩種情況的內(nèi)力疊加，即得排架柱的實際內(nèi)力。,二、單層剛彈性方案

15、房屋 1）計算簡圖,2)計算方法 內(nèi)力分析可按以下步驟進行。 (1)在排架柱頂附加一個水平不動鉸支座，以完全阻止排架的側(cè)移力尺以及相應各柱的內(nèi)力。 (2)撤除水平鉸支座的影響，將支座反力只反向作用于排架柱頂，與彈性支座反力R 的作用進行疊加，按平面排架求內(nèi)力。因為R-RR-(1-)RR，所以在實際計算時，只要將第一步求出的不動鉸支座反力R乘以 ，反向作用于排架柱頂，就可用剪力分配法求出各柱的內(nèi)力。 (3)將上面兩步計算的結(jié)果疊加，即可得到剛彈性方案房屋墻、柱的最后內(nèi)力。,三、多層剛彈性方案房屋,,19章,1）、計算簡圖,2）計算方法：同單層。 (1)在樓層處加支座，按無側(cè)移鉸接排架計算，求出內(nèi)力及支座反力R。 (2)將R反向作用于樓層處，求出內(nèi)力。 (3)將1，2內(nèi)力疊加。,