混合結(jié)構(gòu)房屋墻體設(shè)計.ppt
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第四章混合結(jié)構(gòu)房屋墻體設(shè)計,混合結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計包括的內(nèi)容:1)結(jié)構(gòu)的布置和承重墻體系的選擇；2)結(jié)構(gòu)的靜力計算方案和計算簡圖的確定；3)墻柱承載力驗算和高厚比驗算；4)房屋整體及各部件的構(gòu)造設(shè)計。其中內(nèi)容2)、3)需著重解決．本章將對以下問題做系統(tǒng)論述:(η→方案→簡圖→內(nèi)力)a)空間受力性能；b)靜力計算方案；c)結(jié)構(gòu)計算簡圖；d)內(nèi)力計算方法。e)墻柱高厚比的驗算方法。,一、混合結(jié)構(gòu)房屋的組成及結(jié)構(gòu)布置方案,1.混合結(jié)構(gòu)房屋的組成混合結(jié)構(gòu)：砌體；鋼筋混凝土．墻體：承重與非承重；縱橫墻；內(nèi)外墻．承重體系：水平承重構(gòu)件(樓屋蓋)與豎向承重構(gòu)件(墻柱)+地基基礎(chǔ)+附加構(gòu)件(樓梯等)．空間結(jié)構(gòu)：含建筑、結(jié)構(gòu)功能及經(jīng)濟(jì)要求．,一、混合結(jié)構(gòu)房屋的組成及結(jié)構(gòu)布置方案(續(xù)1),２.混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置方案按豎向荷載的傳遞路線劃分為:(1)橫墻承重方案(圖4.1)：整體性差(2)縱墻承重方案(圖4.2)：可調(diào)整地基不均勻沉降(3)縱橫墻承重方案(圖4.3)：整體性好，空間剛度大(4)內(nèi)框架承重方案(圖4.4)：基礎(chǔ)沉降不均勻(5)底層框架承重方案(新規(guī)范不再推薦采用)結(jié)構(gòu)選型是設(shè)計的基礎(chǔ)，關(guān)系到建筑、結(jié)構(gòu)、施工與造價，應(yīng)多做比較后確定。,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案,1.房屋的整體空間作用(1)空間作用的基本概念豎向荷載下，為偏壓構(gòu)件；水平荷載下(如作用于縱墻)，縱墻為平面外的受彎構(gòu)件；樓屋蓋為平面內(nèi)彎剪構(gòu)件(深梁)；橫墻為嵌固于基礎(chǔ)的豎向懸臂彎剪構(gòu)件，且在自身平面內(nèi)有很大的抗側(cè)剛度．橫墻承重體系水平荷載主要由樓屋蓋傳遞給橫墻承擔(dān)，縱墻四邊具有可靠的支承，故彎距甚??；而縱墻承重體系水平荷載則主要由縱墻承擔(dān)，底層縱墻底部的彎距甚大．,,,,,空間整體受力荷載傳遞路線,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案1.房屋的整體空間作用(1)基本概念(續(xù)1),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,μp,μp,1)兩端沒有山墻變形特點：由于沒有山墻，單元之間沒有相互制約作用，每開間受力相同，墻頂水平位移與房屋長度無關(guān)，沿縱向處處相等．傳力路徑：風(fēng)載→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基計算簡圖：縱墻排架柱上端與屋蓋梁鉸接，下端嵌固于基礎(chǔ)的平面排架．,平面排架,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案1.房屋的整體空間作用(1)基本概念(續(xù)2),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,μs≤μp,μ2,maxμ1,2)兩端有山墻，但相距甚遠(yuǎn)變形特點：縱墻頂端的水平位移與屋蓋的剛度、長度，以及山墻的剛度密切相關(guān)，其大小等于山墻的側(cè)移μ1和屋蓋梁水平撓度μ2的總和，且中間計算單元最大，近山墻處最?。蘳，max＝μ1＋μ2,max≤μp傳力路徑：風(fēng)載→縱墻→［縱墻基礎(chǔ)］［屋蓋梁→山墻→山墻基礎(chǔ)］→地基計算簡圖：具空間工作特征，計算單元可視作具彈性支柱的平面排架．彈性支柱的剛度反映了房屋的空間剛度．,具彈性支座的平面排架,,,,,,,,,,,,,,,,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案1.房屋的整體空間作用(1)基本概念(續(xù)3),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,μ２,μ2，max,3)山墻相距較近或橫墻承重變形特點：橫墻較多，屋蓋梁跨度甚小，雖有變形但其值很小，可假定橫墻的側(cè)移μ1=0，且屋蓋梁的變形值μ2,max甚小．傳力路徑：風(fēng)載→縱墻→［縱墻基礎(chǔ)］［屋蓋梁→橫墻→橫墻基礎(chǔ)］→地基計算簡圖：可視作上端為不動鉸支承，下端嵌固于基礎(chǔ)的豎向構(gòu)件．,具不動鉸支承的平面排架,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案1.房屋的整體空間作用,(2)房屋的空間性能影響系數(shù)η1)物理意義η=μs,max/μp≤1反映房屋結(jié)構(gòu)的空間作用，實現(xiàn)將空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為平面結(jié)構(gòu)的計算．η↗，房屋結(jié)構(gòu)的空間作用↘．μs,max=ημp反映房屋結(jié)構(gòu)考慮空間工作后的側(cè)移折減．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案1.房屋的整體空間作用(2)空間性能影響系數(shù)η(續(xù)1),2)η的影響因素a)樓屋蓋的水平剛度：取決于其整體性、截面寬度和厚度．(P87表4.1與P88表4.2，分三類)b)橫墻的剛度和間距s：μ1和μ2,maxc)房屋的跨度(經(jīng)試驗，可忽略)d)排架的剛度(實測表明其影響不明顯)e)縱墻的剛度：提高綜合剪切剛度[P87表4.1中的η值雖用a)、b)因素反映，但其中已考慮e)]．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案1.房屋的整體空間作用,(3)多層砌體房屋結(jié)構(gòu)的空間性能影響系數(shù)ηi,,,,,,,,,,,,,,,,,m21R1m22R2,m11R1m12R2,V21V22,V11V12,,多層房屋的空間作用強于單層房屋，其空間作用除同層相互作用外還存在層間相互作用，可用主副空間系數(shù)加以考慮，但用于計算將非常復(fù)雜，故偏于結(jié)構(gòu)安全和計算方便，作了兩項簡化：a)不考慮層間相互作用；b)第i層的ηi取對應(yīng)單層房屋相同的η值．,多層砌體房屋結(jié)構(gòu)的空間作用,Ｒ2,Ｒ1,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案2.房屋靜力計算方案的劃分,三種靜力計算方案及其計算簡圖,,,,,,,,,,,,,,,,,彈性方案不考慮空間工作的平面排架,μp,,,,,,,,,,,,,,,,,剛彈性方案具彈性支座的平面排架,,,,,,μs＝ημp,,,,,,,,,,剛性方案具不動鉸支承的平面排架,,,,,,,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案2.房屋靜力計算方案的劃分(續(xù)1-3合頁),三種靜力計算方案確定：均按縱墻承重結(jié)構(gòu)房屋劃分確定的，橫墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件；將屋蓋看作排架橫梁，忽略其軸向變形；假定屋蓋和墻頂之間的節(jié)點為鉸接，即不考慮墻柱對屋蓋的約束作用，形成的是平面排架．劃分目的：按實際情況考慮房屋結(jié)構(gòu)存在的空間作用，并把空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成平面結(jié)構(gòu)來計算．實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的途徑，是在計算中考慮空間性能影響系數(shù)η．靜力計算方案選用：橫墻間距s的單位為m，當(dāng)計算橫墻內(nèi)力時，應(yīng)將縱墻間距代替橫墻間距作為劃分靜力計算方案的依據(jù)；無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，按彈性方案考慮；此外還應(yīng)考慮剛性與剛彈性方案的橫墻．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案2.房屋靜力計算方案的劃分(續(xù)1),三種靜力計算方案的確定：假定屋蓋和墻頂之間的節(jié)點為鉸接．即不考慮墻柱對屋蓋的約束作用，形成的是平面排架．將屋蓋看作排架橫梁，忽略其軸向變形．三種方案均按縱墻承重結(jié)構(gòu)房屋劃分確定的，即是計算縱墻內(nèi)力時所需要的．此時橫墻為主要抗側(cè)力構(gòu)件．當(dāng)計算山墻內(nèi)力或橫墻承重結(jié)構(gòu)中橫墻內(nèi)力時，縱墻便成為主要抗側(cè)力構(gòu)件．此時應(yīng)將縱墻間距代替橫墻間距作為劃分靜力計算方案的依據(jù)．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案2.房屋靜力計算方案的劃分(續(xù)2),三種靜力計算方案劃分的目的：按實際情況考慮房屋結(jié)構(gòu)存在的空間作用，并將空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成平面結(jié)構(gòu)來計算．實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的途徑，是在計算中考慮空間性能影響系數(shù)η．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案2.房屋靜力計算方案的劃分(續(xù)3),靜力計算方案選用時注意：橫墻間距s的單位為m．無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，按彈性方案考慮．此外，還應(yīng)考慮剛性與剛彈性方案的橫墻．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案3.剛性與剛彈性方案的橫墻,(1)剛性與剛彈性方案的橫墻應(yīng)符合的要求1)橫墻中開有洞口時，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%．2)橫墻的厚度不宜小于180mm．3)單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長度不宜小于其H/2(H為橫墻總高度)．當(dāng)橫墻不能同時符合上述要求時，應(yīng)對橫墻的剛度進(jìn)行驗算．如其最大水平位移值μmax≤H/4000時，仍可視作剛性與剛彈性方案的橫墻．符合上述剛度要求的一段橫墻或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如框架等)，也可視作剛性與剛彈性方案的橫墻．,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案3.剛性與剛彈性方案的橫墻(續(xù)1),一般框排架橫墻側(cè)移μmax=H/500~H/400,如果最大水平位移值μmax≤H/4000,可認(rèn)為對框排架的內(nèi)力影響可以忽略.另外據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)橫墻間距很密,如開間為3.3m或3.6m,也可認(rèn)為是符合剛性與剛彈性方案要求的橫墻.規(guī)范中考慮橫墻的間距s<32m為剛性方案,較3.3m大近10倍.就開間為3.3m或3.6m的房屋來說,由橫墻高長比引起的側(cè)移值可能達(dá)不到s<32m時的側(cè)移值.,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案3.剛性與剛彈性方案的橫墻(續(xù)2),(2)橫墻頂部最大水平位移μmax的計算方法,,,,,,,,,,,,,,n1,n2,n=(n1+n2),,,,,,,,,作用于橫墻頂部的集中力P1=nP/2,H,,,,,,,,,,bf≤0.3H,將橫墻作為懸臂構(gòu)件計算，并考慮其彎曲變形與剪切變形．單層房屋的橫墻在水平荷載下的最大位移公式為：μmax=P1H3/3EI+ξP1H/GA(VH/G)=nPH3/6EI+ξnPH/2GA式中：n=n1+n2，V=ξP/A，G=0.4E,P1=n(W+R)/2=nP/2,,,,,,,,,,,,,,,,W–屋面,R---均載引起,每一開間的柱頂反力P=W+R,計算簡圖,n---相鄰兩橫墻開間數(shù),,二、混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案3.剛性與剛彈性方案的橫墻(續(xù)3),為計算方便，當(dāng)門窗洞口的水平截面面積不超過橫墻截面面積的75%時，橫墻截面面積和慣性距均可按毛面積計算，洞口對剛度的影響在ξ取值中反映(取剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù)ξ=2.0).μmax=nPH3/6EI+2.5nPH/EA對于多層房屋的橫墻，也可按上述原則計算，但此時橫墻承受的水平荷載作用于各樓層處．,,對于剛彈性方案房屋，P1=n(1-η)P，故μmax=npH3(1-η)/6EI+2.5nPH(1-η)/EA,三、墻、柱高厚比驗算,高厚比：墻、柱的計算高度H0與墻的厚度t或矩形柱截面邊長h(或b)的比值，用β表示．為保證墻、柱施工與使用過程中的穩(wěn)定性，以及在使用階段不致發(fā)生過大變形而應(yīng)具有的剛度，規(guī)范所規(guī)定的重要構(gòu)造措施．高厚比β驗算通常在墻、柱承載力計算之前進(jìn)行，含有兩方面的內(nèi)容：允許高厚比[β]的限值；墻、柱高厚比β的確定．,三、墻、柱高厚比驗算,1.墻、柱的允許高厚比(1)墻、柱高厚比的驗算公式:β=H0/h≤μ1μ2[β]式中:μ1—-非承重墻允許高厚比的修正系數(shù)μ2—-有門窗洞口允許高厚比的修正系數(shù)[β]---墻、柱的允許高厚比限值墻、柱的允許高厚比限值與墻柱的承載力計算無關(guān)，而是從構(gòu)造上給予的規(guī)定限值．主要是根據(jù)實踐經(jīng)驗、現(xiàn)階段的材料質(zhì)量以及施工技術(shù)水平綜合研究而確定的．,三、墻、柱高厚比驗算1.墻、柱的允許高厚比(續(xù)1),(2)墻、柱的允許高厚比限值(參見P92表4.4)(3)影響墻、柱允許高厚比的因素1)M(f2)：f2→E→EI→側(cè)移→穩(wěn)定性，規(guī)范按f2規(guī)定[β]2)橫墻間距：s↘，EI↗，以H0考慮．3)構(gòu)造的支承條件：與側(cè)移有關(guān)(不動鉸，彈性支座等)→穩(wěn)定性，以H0考慮．4)截面型式：I↗，EI↗，以洞口修正系數(shù)μ2考慮．5)構(gòu)件的重要性和房屋使用情況：非承重墻，[β]放寬；有振動房屋，[β]降低．6)構(gòu)造柱間距及其截面：l與Ac↗，對墻體的約束↗，穩(wěn)定性↗．以μc修正．7)砌體類型：組合砌體[β]放寬，毛石砌體[β]降低．,三、墻、柱高厚比驗算,2.矩形截面墻、柱高厚比驗算β=H0/h≤μ1μ2[β](1)厚度h≤240的自承重墻，允許高厚比[β]的修正系數(shù)μ1應(yīng)按下列規(guī)定采用：a)h=240mmμ1=1.2b)h=90mmμ1=1.5c)90mm下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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