砌体工程课件二.ppt

单元二砌体结构基本构件计算 单元概述本单元主要讲述砌体的物理力学性能 墙的内力分析 主要构件构造要求 学习目标通过本单元的学习和实训 了解砌体的物理力学性能 能分析房屋墙柱的内力 进行承载力计算 掌握主要构件构造要求 项目一墙柱承载力计算 共5讲 项目二砌体结构的构造要求 共2讲 项目一墙柱承载力计算 学习目标 通过本项目的学习与实训 掌握砌体结构受力性能 能对常见房屋墙柱的内力进行分析及计算 能力标准及要求 能正确分析砌体结构受力性能 影响因素及内力分析和计算 砌体的物理力学性能 2学时 第一讲 无筋砌体受压承载力计算 2学时 无筋砌体局部受压承载力计算 2学时 砌体结构房屋墙体设计 单层 2学时 第二讲 第三讲 第四讲 砌体结构房屋墙体设计 多层 2学时 第五讲 应知部分 一 砌体材料 承重构件由各种块材和砂浆砌筑而成的结构 称为砌体结构 构成砌体的材料是块材和砂浆 块材有天然的石材 料石和毛石 人工制造的砖 烧结普通砖 烧结多孔砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖等 和中 小型砌块 混凝土砌块和粉煤灰砌块等 1 块材 1 砖 分为烧结砖和非烧结砖 烧结普通砖原料 粘土 煤矸石 页岩或粉煤灰标准砖尺寸 240 115 53mm强度等级 MU30 MU25 MU20 MU15 MU10 单位为N mm2 适用范围 房屋上部及地下基础等部位 砖的强度等级 是根据标准试验方法测得的抗压和抗折强度来确定的 烧结多孔砖原料 同烧结砖 但孔洞率不小于25 尺寸 承重多孔砖目前主要采用P型砖 240 115 90 和M型砖 190 190 90 多孔砖优点 可节约粘土 减少砂浆用量 提高工效 节省墙体造价 可减轻块体自重 增强墙体抗震性能适用范围 房屋上部结构 不宜用于冻胀地区地下部位 烧结空心砖根据抗压强度分为MU5 0 MU3 0 MU2 0三个强度等级 烧结空心砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖原料 石灰和砂尺寸 同烧结普通砖适用范围 不得用于长期受热200 以上 受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位 MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位 蒸压粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖强度等级 MU25 MU20 MU15 MU10 2 砌块原料 普通混凝土或轻骨料混凝土主规格尺寸 390 190 190mm空心率 20 50 强度等级 MU20 MU15 MU10 MU7 5 MU5 砌块的强度等级是由单个砌体的破坏荷载 按毛截面折算的抗压强度来确定的 加气混凝土砌块 轻骨料混凝土砌块 3 石材分类 按容重 重质岩石 轻质岩石 按其加工后的外形规则程度 可分为料石和毛石强度等级 MU100 MU80 MU60 MU50 MU20七级 石材的强度等级是以边长为70mm的立方体试块测得的抗压强度来确定的 二 砂浆作用 使块体连成整体 抹平块体表面 填补块体间缝隙 分类 1 水泥砂浆 2 混合砂浆 3 非水泥砂浆 石灰 粘土砂浆 砌体对砂浆的基本要求a符合强度和耐久性要求 b应具有一定的可塑性 在砌筑时容易且较均匀地铺开 c应具有足够的保水性 即在运输和砌筑时保持质量的能力 砂浆的强度等级砂浆的强度等级系采用70 7mm立方体标准试块 在温度为15 25 环境下硬化 龄期为28d的极限抗压强度平均值确定 砂浆试块的底模对砂浆强度的影响颇大 砂浆标准中规定采用烧结粘土砖的干砖作底模 对于非粘土砖砌体 有些技术标准要求用相应的块材作底模 砂浆的强度等级用字母M表示 其后的数字表示砂浆强度大小 单位为N mm2 砂浆的强度等级为M15 M10 M7 5 M5 M2 5 施工阶段新砌筑的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度 除上述砂浆外 还有一种专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆 是由水泥 砂 水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组成 按一定比例 采用机械拌和制成 简称砌块专用砂浆 其强度等级有Mb15 Mbl0 Mb7 5和Mb5四个等级 二 砌体的种类 根据工程需要 砌体分为无筋砌体和配筋砌体 1 无筋砌体 分为砖砌体 石砌体和砌块砌体 1 砖砌体砌筑方法 一顺一丁 梅花丁和三顺一丁施工严禁 包心柱和不同强度等级砖块混用墙体尺寸 240mm 一砖 370mm 一砖半 490mm 二砖 620mm 二砖半 2 砌块砌体砌筑应选用配套砌块先排块后施工 施工时砌块底面向上反向砌筑 墙体尺寸 190 200 240 290mm砌块砌体为建筑工厂化 机械化 加快建设速度 减轻结构自重开辟新的途径 我国目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体 3 石砌体因地制宜 在产石地区适用 石砌体的类型有料石砌体 毛石砌体和毛石混凝土砌体 2 配筋砌体 1 配筋砖砌体 2 配筋砌块砌体 三 砌体的物理力学性能 1 砌体的抗压强度 1 砌体轴心受压的破坏特征受力全过程 第一阶段 自受力到单块砖内出现竖向裂缝 第二阶段 单块砖内裂缝发展 连接并穿过若干皮砖第三阶段 裂缝贯通 把砌体分成若干1 2砖立柱 失稳 由开始加载 到个别砖块上出现微细可见的裂缝 为第 阶段 该阶段砌体的横向变形较小 应力应变呈直线关系 故也称为弹性阶段 出现微细可见裂缝时轴向荷载约为砖砌体破坏时极限荷载的 50 70 继续加载 个别砖块上的裂缝裂通 并沿竖向灰缝通过若干皮砖 形成平行于加载方向的纵向间断裂缝 为第 阶段 此时轴向荷载约为砖砌体破坏时极限荷载的 80 90 在此阶段 若荷载不增加 裂缝发展可以稳定 不会出现新的裂缝 当荷载增加不多 裂缝亦会发展很快 此后即使不增加荷载 裂缝仍能不断增加 形成上下贯通的裂缝将砌体分割成若干半砖小柱 这时砌体横向变形明显增大 向外鼓出 半砖小柱丧失稳定而破坏 至此为第 阶段 砌体内单块砖的应力状态的特点 水平灰缝厚度和密实度不均匀砖表面力分布不均匀且上下不对应 横向变形时相互约束受压时横向膨胀 砖和砂浆横向变形系数不同 相互约束 弹性地基梁作用砂浆层受压将产生压缩变形 砖就象在弹性地基上的梁 其内部将产生弯曲应力和剪应力 竖向灰缝处的应力集中 应力特点 不仅存在压应力 而且有弯曲应力和剪切应力 以及横向拉压应力 当砌体受压时 砖承受的压力是不均匀的 而处于受弯 受剪和局部受压状态 如图所示 由于砖的厚度小 又是脆性材料 其抗剪 抗弯强度远低于抗压强度 砌体的第一批裂缝就是由于单块砖的受弯 受剪破坏引起的 单块砖在砌体内除了受弯 受剪外还要受拉 这种横向拉力也是促使砖在较小的荷载下提早开裂的原因之一 a 砌体中个别砖的受力状态 b 砖表面砂浆不均匀 砌体中的应力状态 2 影响砌体强度的主要因素a块体和砂浆的强度b块体的尺寸与形状c砂浆的流动性 保水性及弹性模量的影响 砂浆的流动性大 对提高砌体强度有利 d砌筑质量 水平灰缝砂浆的饱满程度 与灰缝厚度 过薄 难以均匀铺砌且引起弯曲剪切应力 或过厚 增加砖的横向拉应力 强度降低 8 12mm为宜 2 砌体的抗拉 抗弯和抗剪强度粘结分类 法向粘结力 切向粘结力 1 轴心抗拉强度 沿通缝截面 强度低且离散性大 不能设计为轴心受拉构件 沿齿缝截面 与砂浆的强度等级有关 沿块体截面 不考虑竖向灰缝 与块体的强度等级有关 2 弯曲抗拉强度同砌体受拉一样 砌体受弯曲也有三种破坏形式 沿齿缝截面的破坏 沿块体截面的破坏和沿通缝截面的破坏 第一和第三种破坏的弯曲抗拉强度主要决定于砂浆的强度等级 第二种破坏的弯曲抗拉强度主要决定于块体的强度等级 但第二种破坏形式一般不会发生 3 抗剪强度 砌体的抗剪强度是根据试验得到的 试验时分为单面受剪和双面受剪 砌体结构中的门窗砖过梁 拱过梁支座均属受剪构件 它们可能沿阶梯形破坏 沿通缝破坏 沿齿缝破坏 返回 四 无筋砌体结构构件的承载力计算 1 砌体结构的设计计算方法 砌体结构与混凝土结构相同 也采用以概率论为基础的极限状态法 以可靠指标度量结构构件的可靠度 采用分项系数的设计表达式进行计算 结构极限状态分为承载能力极限状态和正常使用的极限状态 砌体结构除按承载能力极限状态设计外 还应满足正常使用极限状态的要求 根据砌体结构的特点 其正常使用极限状态的要求 一般情况下可由相应的构造措施保证 划分的依据 按结构破坏时可能产生的后果 危及人的生命 造成经济损失 产生社会影响等 的严重程度 结构的安全等级 一般情况 建筑结构构件的安全等级宜与整个建筑物的安全等级相同 但对部分特殊构件可根据其重要程度适当调整安全等级 但不得低于三级 2 当砌体作为刚体 需验算整体稳定性 如倾覆 滑移 漂浮等时 2 砌体的强度设计值教材P22 P24 注意 砌体强度设计值调整系数 施工阶段新砌筑的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度 无筋砌体适用范围 墙 柱等受压构件 与截面尺寸 砌体强度和高厚比有关 由公式可以看出 受压构件承载力设计值是砌体抗压强度设计值与截面面积的乘积 并通过系数考虑高厚比和轴向力的偏心距e的影响 因此 受压构件承载力的影响因素 除构件截面尺寸和砌体抗压强度外 主要取决于高厚比和偏心距e 通过高厚比的大小来区分轴心受压短柱和轴心受压长柱 再通过偏心距的大小来区分偏心受压柱和轴心受压柱 3 无筋砌体受压构件承载力计算 计算时应注意的问题 1 偏心距限值限制的原因 偏心距较大 使用阶段会过早出现裂缝限值 轴向力偏心距e 0 6y y为截面重心至轴向力所在偏心方向截面受压边缘的距离 轴向力的偏心距超过上述规定限值时 应考虑采取适当措施 减小偏心距 如梁或屋架端部支承反力的偏心距较大时 可在其端部下的砌体上设置具有 中心装置 的垫块或缺口垫块 中心装置 的位置或缺口垫块的缺口尺寸 可视需要减小的偏心距而定 返回 4 无筋砌体局部受压承载力计算 砌体局部受压是指轴向力仅作用于砌体的部分截面上 局部均匀受压 砌体截面上作用局部均匀压力时 如承受上部柱或墙传来压力的基础顶面 局部不均匀受压 砌体截面上作用局部非均匀压力时 如支撑梁或屋架的墙柱在梁或屋架端部支撑处的砌体顶面 a 局部均匀受压 b 局部不均匀受压 1 砌体局部受压破坏形态 试验表明 砖砌体局部受压可能有三种破坏形态 1 竖向裂缝发展导致的破坏 先裂后坏 拉应力超过砌体的抗拉强度时即出现竖向裂缝 然后向上 向下方向发展 导致破坏 如图 b 所示 称之为 先裂后坏 2 劈裂破坏 一裂就坏 这种破坏发生前无明显征兆 破坏时犹如刀劈 裂缝少而集中 故称之为劈裂破坏或 一裂就坏 如图 c 所示 此种破坏形态多发生在面积比A0 A1较大时 3 局压面积处局部破坏 未裂先坏 这种破坏发生在局部受压构件的材料强度很低时 因局部受压面积A1内砌体材料被压碎而使整个构件丧失承载力 此时构件外侧未发生竖向裂缝 故称之为 未裂先坏 三种破坏形态中 一裂就坏 与 未裂先坏 表现出明显的脆性 工程设计中必须避免发生 一般应按 先裂后坏 来考虑 砌体局部受压破坏形态 2 砌体局部受压特点 1 套箍作用 作用 外围对内部的横向约束作用 应力 外部受拉 内部三向受压 效果 强度提高 2 影响套箍效果的因素 影响局部抗压强度的计算面积A0与局部受压面积Al之比 提高系数的试验结果取值 影响局部抗压强度的计算面积A0 提高系数的限值 为避免周围部分在拉力作用下产生破坏 式中N1 局部受压面积上轴向力设计值 f 砌体抗压强度设计值 A1 局部受压面积 砌体局部抗压强度提高系数 按下式计算 A0 影响砌体局部抗压强度的计算面积 按上图中的相应规定计算 同时 为了防止劈裂破坏的发生 尚应按上图中相应规定对计算所得 值加以限制 注 对空心砖砌体 1 5 对未灌实的混凝土中小型空心砌块砌体 1 0 3 砌体局部均匀受压承载力计算公式 4 梁端支承处砌体的局部受压 1 梁端有效支承长度 有效支承长度a0一般小于搁置长度a一般简支砼梁的情况取值 2 上部荷载对局部抗压的影响 传递特点 部分通过拱作用传至梁侧实际效应 也就是时不考虑上部荷载的影响 3 梁端支承处砌体的局部受压承载力计算 式中 上部荷载的折减系数 1 5 0 5A0 A1 当A0 A1 3时 取 0 N0 局部受压面积内上部轴向力设计值 N0 0A1 0为上部平均压应力设计值 N1 局部受压面积上轴向力设计值 梁端底面压应力图形的完整系数 一般可取0 7 对于过梁和墙梁可取1 0 A1 局部受压面积 A1 a0b a0为梁端有效支承长度 b为梁宽 f 砌体抗压强度设计值 返回 讲解P31例2 3 五 砌体结构房屋墙体设计 1 房屋的静力计算方案的划分 1 混合结构房屋的空间作用 混合结构房屋由屋盖 楼盖与墙体的连接以及纵 横墙的相互拉结而形成一个空间结构体系 能承受空间力系的结构体系 此空间结构体系承受各种竖向荷载 结构自重 屋面和楼面的活荷载 和水平荷载 风荷载和地震荷载 在荷载作用下房屋的抗变形能力称为房屋的空间刚度 情况一 单层房屋 外纵墙承重 两端没有设置山墙 屋盖为装配式钢筋混凝土楼盖 竖向荷载的传递路线 水平荷载的传递路线 确定计算单元 计算简图 纵墙顶的水平位移 up 主要取决于纵墙的刚度 而屋盖结构的水平刚度只是保证传递水平荷载时两边纵墙位移的相同 计算单元的受力 单跨平面排架 平面受力体系 荷载是均匀分布 纵墙的刚度是相等的 则在水平荷载作用下整个房屋墙顶的水平位移 up 相同 情况二 单层房屋 外纵墙承重 两端有山墙 屋盖为装配式钢筋混凝土楼盖 竖向荷载的传递路线 水平荷载的传递路线 确定计算单元 有了山墙后风荷载不只是在纵墙和屋盖组成的平面排架内传递 而是在屋盖和山墙组成的空间结构中传递 结构存在空间作用 u 山墙顶面水平位移 与山墙的刚度有关 u1 屋盖平面内产生的弯曲变形 与屋盖的刚度及横 山 墙间距有关 up 按平面计算模型算出的水平位移 us 实际结构中的水平位移 则由于存在空间作用 us u1 u up 两者的差异反映了空间作用的程度 考虑空间工作后的侧移折减系数 也称为空间性能影响系数 对于1 2 3类屋盖k分别取0 03 0 05 0 065 2 房屋静力计算方案的分类 1 刚性方案 房屋的空间刚度比较大 在水平荷在作用下 房屋的位移比较小 在内力计算时 可将墙体视为一竖向的梁 楼盖和屋盖为该梁的不动铰支座 2 弹性方案 房屋的空间刚度比较小 在荷载作用下位移比较大 内力计算时 按屋架与墙柱铰接的排架或框架计算内力 设计多层混合结构房屋时 不宜采用弹性方案 3 刚弹性方案 房屋的空间刚度介于上述两者之间 在荷载作用下 房屋的位移不能忽略不计 在内力计算时按排架或框架计算 但要增加弹性支座 刚性方案 弹性方案 刚弹性方案 越大 空间刚度越小 值越小 空间刚度越大 因此可用 判断房屋的计算方案 理论分析 0 33时 为刚性方案 0 77时为弹性方案 0 33 0 77为刚弹性方案 的大小主要于房屋横墙的间距及楼盖和屋盖的形式有关 因此我们还可以根据房屋横墙的间距及楼盖和屋盖的形式判断房屋的静力计算方案 划分三种静力计算方案的横墙间距s m 表 注 1 表中s为房屋横墙间距 长度单位为m 2 当屋盖 楼盖类别不同或横墙间距不同时 可按 规范 4 2 7条的规定确定的静力计算方案 3 对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋 应按弹性方案考虑 2 单层刚性方案房屋承重纵墙的计算 1 静力计算假定1 纵墙 柱下端与基础固结 上端与大梁 屋架 铰接 2 屋盖刚度等于无限大 可视为墙 柱的水平方向不动铰支座 2 计算单元计算单层房屋承重纵墙时 一般选择有代表性的一段或荷载较大以及截面较弱的部位作为计算单元 有门窗洞口的外纵墙 取一个开间为计算单元 无门窗洞口的纵墙 取1m长墙体为计算单元 其受荷宽度为该墙左右各1 2的开间宽度 竖向荷载屋面荷载恒荷载 屋盖自重 活荷载 雪荷载 屋面均布活荷载 积灰荷载 墙体顶端的屋盖荷载Nl对墙体可能有偏心矩el 偏心力矩Ml Nlel墙体及门窗自重如果是变截面 上阶部分自重对下界轴线将产生偏心力矩 风载 w1 w2 W 3 荷载及计算简图 单层刚性方案房屋承重纵墙计算计算简图 4 内力计算1 在屋盖荷载作用下的内力计算在屋盖荷载作用下 该结构可按一次超静定结构计算内力 其计算结果为 在离上端x处弯矩 对迎风面 对背风面 2 风荷载作用下的内力计算计算时只考虑墙面风荷载 5 控制截面及内力组合 荷载组合求出多种荷载作用下的内力 根据荷载规范考虑多种荷载组合 求出控制截面的内力组合 按最不利内力进行墙柱承力验算 控制截面 截面 墙柱的顶端截面 此截面既有轴力又有弯矩 按偏压承载力验算 同时还应验算梁下砌体的局部受压承载力 截面 墙柱的下端截面 按偏心受压验算承载力 截面 风荷载作用下的最大弯对应的截面 按偏心受压验算承载力 墙柱控制截面 返回 3 多层刚性方案房屋承重纵墙的计算 1 计算单元选择有代表性的一段或荷载较大以及截面较弱的部位作为计算单元 计算单元的受荷宽度为 l1 l2 2 如图所示 一般情况下 对有门窗洞口的墙体 计算截面宽度取窗间墙宽度 对无门窗洞口的墙体 计算截面宽度取 l1 l2 2 对无门窗洞口且受均布荷载的墙体 取1m宽的墙体计算 竖向荷载作用下 两端铰支的竖向构件 在竖向荷载下轴力是主要的 弯矩较小 楼盖嵌入墙体 使墙体传递弯距的能力受到削弱 水平荷载作用下 竖向连续梁 a 竖向荷载作用下 b 水平荷载作用下 多层刚性方案房屋墙体的计算模型 2 荷载 计算简图及内力 多层房屋刚性方案时的墙体计算简图及内力 竖向荷载 NUNlNG 水平荷载 w 满足以下条件时可以不考虑风荷载的作用 外墙上洞口水平截面积不超过全截面积的2 3 层高和总高不超过表中的要求 屋面自重不小于0 8kN m2 计算截面为顶端 弯矩最大 及底端截面 轴力最大 截面面积则以窗间墙截面为准 3 控制截面及承载力验算 对于多层砌体房屋 如果每一层墙体的截面与材料强度都相同 则只需验算底层墙体承载力 如有截面或材料强度变化层 则该层也应验算 4 多层刚性方案房屋承重横墙的计算 原理同多层刚性方案房屋承重纵墙 刚性方案房屋承重横墙的计算要点如下 1 取1m宽横墙作为计算单元 2 不考虑风荷载作用 3 横墙两侧楼盖传来的荷载 相同时为轴心受压 不同时为偏心受压 轴心受压应验算横墙的底部截面 此处轴向力最大 偏心受压应验算横墙的顶部和底部截面 顶部存在弯矩 当墙支承楼面梁时 还需验算砌体的局部受压 返回 项目二砌体结构的构造要求 学习目标 通过本项目的学习与实训 能了解墙 柱高厚比 圈梁构造柱设置及构造要求 掌握防止或减轻墙体开裂的主要措施及墙 柱一般构造要求 能力标准及要求 能合理地控制墙 柱高厚比 合理地设置圈梁和构造柱 能完成一般墙 柱构造设计 墙 柱高厚比计算 2学时 第一讲 构造柱 圈梁 墙 柱的构造及防止墙体开裂的措施 2学时 第二讲 一 应知部分 一 墙 柱高厚比验算 砌体规范 中规定用验算墙 柱高厚比的方法来进行墙 柱稳定性的验算 目的是防止施工阶段和使用阶段中的墙 柱出现过大的挠曲 轴线偏差和丧失稳定 这是从构造上保证受压构件稳定的重要措施 也是确保墙 柱应具有足够刚度的前提 高厚比验算包括两方面 允许高厚比的限制 墙柱实际高厚比的确定 墻 柱的高厚比验算是保证砌体房屋施工阶段和使用阶段稳定性与刚度的一项重要构造措施 1 允许高厚比及影响高厚比的因素 墙 柱的允许高厚比 表 注 毛石墙 柱高厚比应按表中数值降低20 组合砖砌体构件的允许高厚比 可按表中数值提高20 但不得大于28 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时 允许高厚对墙取14 对柱取11 1 砂浆强度等级影响实心砖砌体允许高厚比 的主要因素是砂浆强度等级 因为砌体的刚度和稳定与其弹性模量有关 而砌体的弹性模量主要取决于砂浆的强度等级 砂浆的强度等级愈高 允许高厚比也相应增大 2 砌体截面刚度截面惯性距较大 稳定性则好 当墙上门窗洞口削弱多时 允许高厚比降低 可通过修正系数考虑 3 砌体类型毛石墙比一般砌体墙刚度差 允许高厚比降低 而组合砌体 允许高厚比可提高 影响墙 柱高厚比的因素 4 构件重要性和房屋使用情况对次要构件 如自承重墙允许高厚比可以增大 通过修正系数考虑 对于使用时有振动的房屋则应酌情降低 5 构造柱间距及截面构造柱间距越小 截面越大 墙体稳定性越好 允许高厚比可提高 通过修正系数考虑 6 横墙间距s横墙间距越小 墙体稳定性和刚度越好 验算时用改变强体的计算高度H0来考虑这一因素 7 支承条件刚性方案房屋的墙柱 刚性好 而弹性方案和刚弹性方案房屋的墙柱 刚性较差 验算时用改变强体的计算高度H0来考虑这一因素 2 高厚比及验算 1 矩形截面墙 柱高厚比验算 H0 墙 柱的计算高度 P27表2 11h 墙厚或矩形柱与H0相对应的边长 1 非承重墙允许高厚比的修正系数 根据墙厚按下列数值采用 h 240mm 1 1 2 h 90mm 1 1 5 240mm h 90mm 1可按插入法取值 对上端为自由端墙的允许高厚比 除按上述规定提高外 尚可提高30 2 有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数 可按下式计算 2 1 0 4bs s 若算得的 2值小于0 7时 应采用0 7 当洞口高度等于或小于墙高的1 5时 可取 2 1 0 bs 在宽度s范围内的门窗洞口宽度 s 相邻窗间墙 壁柱之间或构造柱之间的距离 当与墙连接的相邻两横墙间的距离s 1 2 h时 墙的高度可不受高厚比验算式限制 2 带壁柱墙的高厚比验算 整片墙的高厚比验算 H0 带壁柱墙的计算高度 计算H0时墙的长度s取相邻横墙间的距离 hT 带壁柱墙截面的折算厚度 hT 3 5i I A 分别为带壁柱墙的截面惯性矩和面积 计算i时 计算截面的翼缘宽度bf取法为 对于多层房屋 当有门窗洞口时 可取门窗间墙宽度 当无门窗洞口时 每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1 3 对于单层房屋 可取壁柱宽加2 3墙高H 但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间的距离 计算带壁柱墙的条形基础时 可取相邻壁柱间的距离 壁柱间墙的高厚比验算 验算壁柱间墙的高厚比时 可将壁柱视为壁柱间墙的不动铰支点 按矩形截面墙验算 因此 计算H0时 墙长S取壁柱间的距离 而且 不论带壁柱墙体的房屋静力计算时属何种计算方案 H0的值一律按规范第5 1 3条表5 1 3中刚性方案一栏选用 如高厚比验算不能满足要求时 可在墙中设置钢筋混凝土圈梁 对于设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙 当b s 1 30时 圈梁可视作壁柱间墙的不动铰支点 b为圈梁宽度 如相邻壁柱间的距离s极大 圈梁宽度b s 30 墙厚h 不允许增加圈梁宽度时 可按等刚度原则 墙体平面外刚度相等 增加圈梁高度 以满足壁柱间墙不动铰支点的要求 3 带构造柱柱墙的高厚比验算 整片墙的高厚比验算 注 考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段 构造柱间墙的高厚比验算 同壁柱间墙的高厚比验算 在确定墙体计算高度时 取构造柱之间的距离 设置钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙 当时 圈梁可视为壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支座 b为圈梁的宽度 如不允许增加圈梁的宽度 可按墙体平面外等刚度的原则增加圈梁的高度 以满足壁柱间墙或构造柱间墙不动铰支座的要求 返回 在宽度 范围内的门窗洞口总宽度 相邻窗间墙 壁柱或构造柱之间的距离 门窗洞口宽度示意图 受压构件计算高度H0 无吊车的单层和多层房屋 注 1 s为房屋横墙间距 其长度单位为m 2 自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定 3 当上端为自由端时 计算高度H0 2H 二 构造柱 圈梁的设置及构造要求 1 构造柱 在多层砌体房屋墙体的规定部位 按构造配筋 并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱 通常称为混凝土构造柱 简称构造柱 构造柱与圈梁 墙体连接 对墙体的约束作用非常显著 1 构造柱设置原则 多层普通砖 多层砖房 应按下列要求设置构造柱 a 砖砌体结构房屋构造柱设置部位 一般情况下应符合表2 16的要求 b 外廊式和单面走廊式的多层房屋 应根据房屋增加一层后的层数 按表的要求设置构造柱 且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理 c 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表的要求设置构造柱 当教学楼医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时 应按2款要求设置构造柱但 6度不超过四层 7度不超过三层和8度不超过二层时 应按增加二层后的层数对待 2 构造柱构造要求 构造柱最小截面可采用240mm 180mm 纵向钢筋宜采用4 12 箍筋间距不宜大于250mm 且在柱上下端宜适当加密 7度时超过六层 8度时超过五层和9度时 构造柱纵向钢筋宜采用4 14 箍筋间距不应大于200mm 房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋 构造柱与墙连接处应砌成马牙槎 并应沿墙高每隔500mm设2 6拉结钢筋 每边伸入墙内不宜小于1m 构造柱与圈梁连接处 构造柱的纵筋应穿过圈梁 保证构造柱纵筋上下贯通 构造柱可不单独设置基础 但应伸入室外地面下500mm 或与埋深小于500mm的基础圈梁相连 房屋高度和层数接近 建筑抗震设计规范 GB500011 2001 的限值时 纵 横墙内构造柱间距尚应符合下列要求 1 横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍 下部1 3楼层的构造柱间距适当减小 2 当外纵墙开间大于3 9m时 应另设加强措施 内纵墙的构造柱间距不宜大于4 2m 2 圈梁 现浇钢筋混凝土圈梁一般设在房屋的楼屋盖处 它与构造柱一起 增加了房屋的整体性和空间刚度 约束墙体开裂 从而提高墙体的稳定性 并可以加强墙体间的连接以及墙体与楼盖间的连接 是一种很有效的抗震构造措施 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表2 17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 2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钢筋可靠连接 1 圈梁设计原则 表2 17砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求 2 圈梁的构造要求 多层普通砖 多孔砖房屋的现浇钢筋混凝土圈梁构造应符合下列要求 1圈梁应闭合 遇有洞口圈梁应上下搭接 圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底 2圈梁在表2 17要求的间距内无横墙时 应利用梁或板缝中配筋替代圈梁 3圈梁的截面高度不应小于120mm 配筋应符合表2 18的要求 按规范第3 3 4条3款要求增设的基础圈梁 截面高度不应小于180mm配筋不应少于4 12 4钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同 当墙厚 240mm时 不宜小于2 3墙厚 圈梁高度不应小于120mm 纵向钢筋不宜小于4 10 箍筋间距不宜大于300mm 5圈梁兼作过梁时 过梁部分的钢筋用量应按计算用量单独配置 6 纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接 刚弹性和弹性方案房屋 圈梁应与屋架 大梁等构件可靠连接 横墙为墙梁时 墙梁顶面应设置贯通圈梁 纵横墙交接处圈梁连接构造 三 墙 柱的一般构造要求 1 最低强度等级要求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 应符合下列要求 砖采用MU10 砌块采用MU7 5 石材采用MU30 砂浆采用M5 注 对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋 墙 柱所用材料的最低强度等级应至少提高一级 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 注 1在冻胀地区 地面以下或防潮层以下的砌体 不宜采用多孔砖 如采用时 其孔洞应用水泥砂浆灌实 当采用混凝土砌块砌体时 其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土灌实 2对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋 表中材料强度等级应到少提高一级 2 截面尺寸要求承重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 毛料石柱较小边长不宜小于400mm 注 当有振动荷载时 墙 柱不宜采用毛石砌体 3 支撑长度要求预制钢筋混凝土板的支承长度 在墙上不宜小于100mm 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 连接锚固要求支承在墙 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 填充墙 隔墙应分别采取措施与周边构件可靠连接 山墙处的壁柱宜砌至山墙顶部 屋面构件应与山墙可靠拉结 5 砌体中留槽洞及埋设管道的要求不应在截面长边小于500mm的承重墙体 独立柱内埋设管线 不宜在墙体中穿行暗线或预留 开凿沟槽 无法避免时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体的承载力 注 对受力较小或未灌孔的砌块砌体 允许在墙体的竖向孔洞中设置管线 6 设置垫块的要求跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁 应在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块 当墙中设有圈梁时 垫块与圈梁宜浇成整体 1对砖砌体为4 8m 2对砖块和料石砌体为4 2m 3对毛石砌体为3 9m 7 设置壁柱或构造柱的条件当梁跨度大于或等于下列数值时 其支承处宜加设壁柱 或采取其他加强措施 1对240mm厚的砖墙为6m 对180mm厚的砖墙为4 8m 2对砌块 料石墙为4 8m 8 砌块砌体的构造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 4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 砌块墙与后砌墙交接处 应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不少于2 4 横筋间距不大于200mm的焊接钢筋网片 下图 混凝土砌块墙体的下列部位 如未设圈梁呀混凝土垫块 应采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实 1搁栅 檩条和钢筋混凝土楼板的支承面下 高度不应小于200mm的砌体 2屋架 梁等构件的支承面下 高度不应小于600mm 长度不应小于600mm的砌体 3挑梁支承面下 距墙中心线每边不应小于300mm 高度不应小于600mm的砌体 四 防止或减轻墙体开裂的主要措施 裂缝对房屋性能的影响 外观 防水 防渗 保温性能 整体性 承载能力 耐久性和抗震性能 裂缝形成原因 设计 施工 材料 干缩裂缝 环境温度变化 温度裂缝 地基不均匀沉降 沉降裂缝 防止或减轻墙体开裂的措施 合理的结构布置 加强房屋结构的整体刚度 设置沉降缝 设置伸缩缝 砼的收缩值比砌体大得多 收缩值的不一致也会产生附加内力 温度裂缝形态有水平裂缝 八字裂缝两种 水平裂缝多发生在女儿墙根部 屋面板底部 圈梁底部附近以及比较空旷高大房间的顶层外墙门窗洞口上下水平位置处 八字裂缝多发生在房屋顶层墙体的两端 且多数出现在门窗洞口上下 呈八字形 地基不均匀沉降等会在结构内引起复杂的内力 1 温差或砌体干缩引起的竖向裂缝为了防止或减轻房屋的正常使用条件下 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 伸缩缝的间距可按下表采用 注 1对烧结普通砖 多孔砖 配筋砌块砌体房屋取表中数值 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数值乘以0 8的系数 当有实践经验并采取有效措施时 可不遵守本表规定 2在钢筋混凝土屋面上挂瓦的屋盖应按钢筋混凝土屋盖采用 3按本表设置的墙体伸缩缝 一般不能同时防止由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙局部裂缝 4层高大于5m的烧结普通砖 多孔砖 配筋砌块砌体结构单层房屋 其伸缩缝间距可按表中数值乘以1 3 5温差较大且变化频繁地区和严寒地区不采暖的房屋及构筑物墙体的伸缩缝的最大间距 应按表中数值予以适当减小 6墙体的伸缩缝应与结构的其他变形缝相重合 在进行立面处理时 必须保证缝隙的伸缩作用 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 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 3采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖 4在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层 滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等 对于长纵墙 可只在其两端的2 3个开间内设置 对于横墙可只在其两端各 4范围内设置 为横墙长度 5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 2 顶层墙体的裂缝 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 下图 7顶层墙体有门窗等洞口时 在梁上的水平灰缝内设置2 3道焊接钢筋网片或2 6钢筋 并应伸入过梁两端墙内不小于600mm 8顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5 9女儿墙应设置构造柱 构造柱间距不宜大于4m 构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起 10房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱 为防止或减轻房屋底层墙体裂缝 可根据情况采取下列措施 1增大基础圈梁的刚度 2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 3 底层墙体的裂缝 4 其他裂缝 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 可采取以下措施 1 在门窗洞口两侧不少于一个孔洞中设置不小于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 2 在门窗洞口两边墙体的水平灰缝中 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 返回 1 房屋层数和高度的限制大量的震害表明 砌体结构房屋的层数越多 高度越高破坏的程度和概率就越大 一般情况下 房屋的层数和总高度不应超过下表的规定 对医院 教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋 总高度应比下表的规定降低3m 层数相应减少一层 各层横墙很少的多层砌体房屋 还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数 注 横墙较少指同一楼层内开间大于4 20m的房间占该层总面积的40 以上 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按下表的规定采用 五 多层砌体房屋抗震的一般规定 注 1房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度 半地下室从地下室室内地面算起 全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起 对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1 2高度处 2室内外高差大于0 6m时 房屋总高度应允许比表中数据适当增加 但不应多于1m 3本表小砌块砌体房屋不包括配筋混凝土小型空心砌块砌体房屋 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 抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高 不应超过4 5m 2 房屋的高宽比限制多层砌体房屋总高度与总宽度的最大比值 宜符合下表的要求 注 1单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度 2建筑平面接近正方形时 其高宽比宜适当减小 3 房屋抗震横墙间距限制 注 1多层砌体房屋的顶层 最大横墙间距应允许适当放宽 2表中木楼 屋盖的规定 不适用于小砌块砌体房屋 4 房屋局部尺寸限制房屋中砌体墙段的局部尺寸限值 宜符合下表的要求 注 1局部尺寸不足时应采取局部加强措施弥补 2出入口处的女儿墙应有锚固 3多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度 不应小于1 5m 5 房屋结构体系要选择合理多层砌体房屋的结构体系 应符合下列要求 应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系 纵横墙的布置宜均匀对称 沿平面内宜对齐 沿竖向应上下连续 同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀 房屋有下列情况之一时宜设置防震缝 缝两侧均应设置墙体缝宽应根据烈度和房屋高度确定 可采用50 100mm 1 房屋立面高差在6m以上 2 房屋有错层同 且楼板高差较大 3 各部分结构刚度 质量截然不同 楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处 烟道 风道 垃圾道等不应削弱墙体 当墙体被削弱时 应对墙体采取加强措施 不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱 不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐 六 多层粘土 普通 砖房屋抗震构造措施 1 钢筋混凝土构造柱 见前面叙述 2 钢筋混凝土圈梁 见前面叙述 3 楼 屋盖 楼 屋盖是房屋的重要横隔 能传递水平作用 保证房屋的整体性 对于普通砖 多孔砖房屋的楼屋盖 应符合下列要求 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 或屋面板当圈梁未设在板的同一标高时 板端伸进外墙的长度不应小于120mm 进内墙的长度不应小于100mm 梁上不应小于配筋80mm 当板的跨度大于4 8m并与外墙平行时 靠外墙的预制板侧边应与墙或圈梁配筋拉结 房屋端部大房间的楼盖 8度时房屋的屋盖和9度时房屋的楼 屋盖 当圈梁设在板底时 钢筋混凝土预制板应相互拉 结并应与梁 墙或圈梁拉结 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 4 楼梯间 因楼梯间的横墙 大梁等部位的震害较严重 故楼梯间的设计应符合下列要求 8度和9度时 顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2 6通长钢筋 9度时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带 其砂浆强度等级不应低于M7 5 纵向钢筋不应少于2 10 8度和9度时 楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm 并应与圈梁连接 装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接 不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯 不应采用无筋砖砌栏板 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 且每边伸入墙内不应小于1m 门窗洞处不应采用无筋砖过梁过梁 支承长度6 8度时不应小于240mm 9度时不应小于360mm 7度时长度大于7