第七章圈梁、过梁、挑梁和墙梁的设计

第七章混合结构房屋其他构件的设计,一、圈梁的作用和布置为增强房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响，可按本节规定，在墙中设置现浇钢筋混凝土圈梁。1、车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设置圈梁：,7.1圈梁,砖砌体房屋，檐口标高为58m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于8m时，宜适当增设；砌块及料石砌体房屋，檐口标高为45m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于5m时，应增加设置数量；,2、宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋:层数为34层时，应在檐口标高处设置圈梁一道;当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置。3、多层砌体工业房屋，应每层设置现浇钢筋混凝土圈梁。4、设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁;其他楼层处应在所有纵横墙上每层设置。,3）对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外，尚应在吊车梁标高处或其它适当位置增设置。,5、当采用现浇的钢筋混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋:当层数超过5层，除在檐口标高处设置一道圈梁外，可隔层设置圈梁，并与楼（屋）面板一起现浇。未设置圈梁的楼面板嵌入墙内的长度不宜小于120mm,并沿墙长配置不少于210的纵向钢筋。6、建筑在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋，除按本节规定设置圈梁外，尚应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007的有关规定。,圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中到中垂直间距的二倍，且不得小于1m；,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；,二、圈梁应符合下列构造要求：,钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h240mm时，其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋不应少于410，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm；圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。,210,410,300,7.2过梁一、过梁类型及其适用范围承受门窗洞口上部墙体的重量和楼盖传来的荷载的梁，称为过梁。一般包括砖砌平拱过梁、钢筋砖过梁和钢筋混凝土过梁。1.砖砌平拱过梁：高度一般为240mm和370mm，厚度与墙厚相同，其净跨度不应超过1.2m。,2.钢筋砖过梁：在其底部水平灰缝内配置纵向受力钢筋，梁的净跨度不应超过1.5m。,3.钢筋混凝土对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋,应采用钢筋混凝土过梁.关于过梁的跨度的规定:钢筋砖过梁为1.5米;砖砌平拱为为1.2米;二、过梁上的荷载:梁板荷载:对于砖和小型砌块砌体,当梁板下墙体的高度时（为过梁的净跨），应计入梁板传来的荷载。当梁板下的墙体高度时，不考虑梁板荷载。,2.墙体荷载：对砖砌体，当过梁上的墙体高度时，应按墙体的均布自重采用；当墙体的高度时，应按高度为墙体的均布自重采用；对混凝土砌块砌体，当过梁上的墙体高度时，应按墙体的均按自重采用；当墙体的高度时，应按高度为墙体的均布自重采用.三、过梁计算1、平拱过梁：受弯承载力受剪承载力式中，z为内力臂，当截面为矩形时等于2h/3,2.钢筋砖过梁：过梁的弯曲抗剪承载力计算方法与平拱过梁相同，过梁跨中截面抗弯承载力计算如下3.钢筋混凝土过梁：按钢筋混凝土受弯构件计算。,四、过梁的构造要求砖砌过梁的构造要求应符合下列规定：砖砌过梁截面计算高度内的砂浆不宜低于M5；砖砌平拱用竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm；钢筋砖过梁底面砂浆层处的钢筋，其直径不应小于5mm，间距不宜大于120mm，钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240mm，砂浆层的厚度不宜小于30mm。钢筋混凝土过梁端部的支承长度，不宜小于240mm.,7.3挑梁,挑梁是埋置在砌体结构中悬挑的钢筋混凝土梁,一、挑梁的受力特征和破坏形态,砌体挑梁的工作可以分为以下几个阶段：,1.弹性工作阶段在外荷载达到倾覆破坏荷载的20%-30%，水平裂缝出现，在此之前为弹性阶段。砌体的变形基本呈线性,弹性阶段,2.梁尾斜裂缝出现阶段水平裂缝A线出现，其次是尾部B出现水平裂缝；随着荷载的增加，挑梁上面水平裂缝也随之向砌体内部发展，同时受压区长度逐渐减小，压应力值逐渐增大。一般梁尾出现斜裂缝时的荷载约为破坏荷载的80%左右。试验表明，在挑梁后部角以上的砌体和梁上砌体可以共同抵抗外倾覆荷载。,3.破坏阶段一种是发生倾覆破坏；另一种是梁下的砌体发生受压破坏（局部受压）。,二、挑梁的抗倾覆验算砌体中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆可以按下式计算：式中，为挑梁的抗倾覆力矩；为挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩。,挑梁的计算倾覆点至墙边缘的距离：1.当时：属于弹性挑梁且xo不大于2.当时:属于刚性挑梁，取式中，挑梁埋入砌体的长度（mm）;计算倾覆点至外墙边缘的距离（mm）;挑梁的截面高度（mm）.3.当挑梁下设有钢筋混凝土构造柱时，计算倾覆点至墙外边缘的距离可取。挑梁的抗倾覆力矩计算可以按下式计算：式中，为挑梁的抗倾覆荷载，为挑梁尾部上部45度扩散角范围内的砌体与楼面恒荷载标准值之和。,雨篷抗倾覆验算，按刚性挑梁计算Gr时，l2=l1/2，l3=ln/2,三、挑梁下砌体局部受压承载力验算,规范规定挑梁下砌体局压计算公式：式中，挑梁下的支撑压力，可以取R为挑梁由荷载设计值产生的支座竖向反力；为梁端底面压应力图形的完整系数，取为砌体局部抗压强度提高系数，挑梁为丁字形墙体时，取为1.5；为一字形墙体时，取为1.25为挑梁下局部受压面积，,四、挑梁的承载力计算与一般钢筋混凝土梁的计算方法完全相同，挑梁最不利内力挑梁最大弯矩设计值最大剪力设计值V0为挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力五、挑梁构造规定1.按弹性地基梁分析，挑梁在埋入l1/2处的弯矩仍较大，约为M/2，所以挑梁纵向钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端且不少于212，其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1/32.挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2；当挑梁上无砌体时l1与l之比宜大于2。,21,7.4墙梁,一、定义钢混托梁与其以上计算高度范围内的墙体所组成的组合构件。二、分类简支墙梁、框支墙梁、连续墙梁承重墙梁、自承重墙梁,22,23,24,三、墙梁的受力性能,托梁大部分受拉,1、无洞口墙梁,1）应力分析,25,支座处应力集中,26,27,2）托梁内力图,28,对无洞口墙梁,墙体主要受压，托梁处于小偏心受拉状态；墙梁顶部的荷载由墙体的内拱作用和托梁的拉杆作用共同承受。,29,3）破坏形态,（1）弯曲破坏砌体强度较高而托梁的配筋较少时（2）剪切破坏：hW/l00.750.8无翼墙，且砌体强度较低。,31,托梁较弱,砌体较弱,高跨比较大、且托梁较强、砌体较弱,高跨比很大、砌体强度较低且无翼墙,32,2、开洞墙梁的受力特性,33,托梁大偏心受拉,34,35,36,四、墙梁的一般规定,1、墙体总高度和墙梁跨度2、墙体高跨比和托梁高跨比3、洞口的设置,37,38,1、计算简图1）墙梁计算跨度l0i：2）墙体计算高度hw：取托梁顶面上一层墙体高度。当时，取,五、墙梁的设计计算,39,3）墙梁跨中截面计算高度H04）翼墙计算宽度bf取窗间墙宽度或横墙间距的2/3，且每边不大于3.5h和l0/65）框架柱计算高度Hc,框架柱的净高，取基础顶面至托梁底面的距离。,40,2、计算荷载1）使用阶段墙梁上的荷载（1）承重墙梁托梁顶面的荷载设计值Q1，F1取托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载。墙梁顶面的荷载设计值Q2取托梁以上各层墙体自重，以及墙梁顶面以上各层楼（屋）盖的恒荷载和活荷载；集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载。,41,（2）自承重墙梁墙梁顶面的荷载设计值Q2取托梁自重及托梁以上墙体自重2）施工阶段托梁上的荷载（1）托梁自重及本层楼盖的恒荷载；（2）本层楼盖的施工荷载；（3）墙体自重可取高度为l0max/3的墙体自重。对开洞墙梁，尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核。,42,2、承载力计算内容,1）承重墙梁（1）使用阶段墙梁的托梁正截面承载力计算跨中截面支座截面墙梁的托梁斜截面承载力计算墙梁的墙体受剪承载力计算托梁支座上部砌体局部受压承载力计算,43,（2）施工阶段托梁正截面承载力计算跨中截面支座截面托梁斜截面承载力计算2）自承重墙梁不必验算墙体的受剪承载力和砌体局部受压。3、墙梁的构造要求（课本P99）,7.5防止和减轻墙体开裂的主要措施房屋墙身裂缝的主要部位:房屋的高度、重量、刚度有较大变化处；地质条件变化处；基础底面或埋深变化处；房屋平面形状复杂的转角处；整体式屋盖或装配整体式房屋的顶层的墙体；房屋底层梁端部的纵墙；老房屋中相邻于新建房屋的墙体等。产生裂缝的根本原因：由于温度变化引起的；由于地基不均匀沉降引起的。,结构由于温度的变化引起热胀冷缩的变形称为温度变形混凝土的线膨胀系数为1.0E-5;砖墙的线膨胀系数为0.5E-5。由于混凝土内部自由水蒸发而引起的体积减小，称为干缩变形混凝土中的水和水泥作用引起的体积减小，称为凝缩变形，总的变形称为收缩变形，其值(3.5-5)E-5；砖砌体在正常的情况下的收缩变形不明显。楼盖和屋盖组成的混合结构房屋，房屋各部分由于材料的不同，产生各自不同的变形，结果必然引起彼此的制约作用而产生应力，受拉时，易产生不同的裂纹。,一、防止由于收缩和温度的变化引起的墙体竖向裂缝,1.几中比较典型的裂缝:平屋顶下边外墙的水平裂缝和包角裂缝.,顶层内外纵墙和横墙的八字裂缝.,房屋错层处的局部垂直裂缝.,2.防缝防治措施设置温度收缩缝,砌体房屋伸缩缝的最大间距(m)表5-5,屋面应设置保温、隔热层，减少混凝土屋盖的温度变形；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；采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；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；,设防烈度为7及7以下的地区：可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23个开间内设置；对于横墙可只在其两端各l/4范围内设置(l为横墙长度)；,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24，横筋间距不宜大于200mm)或26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;顶层墙体有门窗等洞口时，在过梁上的水平灰缝内设置23道焊接钢筋网片或26钢筋，并应伸入过梁两端墙内不小于600mm；顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5；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；房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱。,二、防止由于地基不均匀沉降引起墙体开裂的主要措施1设置沉降缝1）建筑平面的转折部位2）高度差异或荷载差异处3）长高比过大的房屋的适当部位4）地基土的压缩性有显著差异出5）基础类型不同处6）分期建造房屋的交界处,2增强房屋的整体刚度和强度控制房屋的长高比，较长的房屋宜设置沉降缝；设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁；房屋应力求简单，横墙间距不宜过大；在墙体上开洞时，宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强；合理安排施工程序，宜先建较重的单元，后建较轻单元；在底层的窗台下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或36钢筋，并伸入两边窗间墙内不小于600mm；采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内不小于600mm.,3、地基不均匀沉降引起的墙体开裂典型裂缝形态,BACK,地基不均匀沉降引起沉降差和局部倾斜，使墙体产生弯、剪变形，其主拉应力将导致斜向阶梯形裂缝的发生；二、三层砌体结构的上、下部刚度都比多层房屋差，受不均匀沉降的影响更大些。,a软土地基且建筑物较长，中部沉降大，裂缝呈八字形分布b局部软弱土层，在局部沉降较大的部位发生斜裂缝c结构物高度有变化，在沉降差较大、建筑物较低的部分出现斜裂缝。,三、为防止对非烧结块材墙体防裂加强措施对灰砂砖、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26钢筋，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23道焊接钢筋网片或36的通长水平钢筋，竖向间距宜为500mm。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。,3)在顶层和底层设置通长钢筋混凝土窗台梁，窗台高度200mm，纵筋不少于410，箍筋6200，Cb20混凝土。,砌块房屋顶层两端和底层第一、二开间窗洞处：,1）可在门窗洞口两侧的第一个孔洞中设置不小于112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）在门窗洞口两边的墙体的水平灰缝中，设置长度不小于900mm、竖向间距为400mm的24焊接钢筋网片；,7.6一般构造要求,1.五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：1)砖采用MU10；2)砌块采用MU7.5；3)石材采用MU30；4)砂浆采用M5。2.承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm370mm。毛石墙的厚度不宜小于350mm，毛料石柱较小边长不宜小于400mm。当有振动荷载时，墙、柱不宜用毛石砌体。3、纵横墙交接处，必须错缝、搭砌，以保证墙体的整体性。不能同时砌筑，留斜槎又有困难时，可以做成直槎，但应加设拉筋；其数量为每半砖厚不应少于一根直径d4mm的钢筋；其间距沿墙高不宜超过500mm;长度500mm，末端做成弯钩。,4、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.预制钢筋混凝土梁在墙上的支承长度不宜小于180240mm。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。5、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。,6、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