第五章混合结构房屋的静力计算和结构设计PPT课件

.,1,砌体结构混合结构房屋的静力计算和结构设计,.,2,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,水平承重构件,竖向承重构件,屋盖,楼盖,钢筋混凝土、木材,墙、柱、基础,砌体材料,混合结构,1、结构结构布置,承重墙体的布置,确定墙体承重体系,2、确定房屋静力计算方案,确定墙、柱的计算模型,3、强度计算,内力分析,截面设计,构造处理,4、变形（侧移）和稳定计算,5、施工图,截面尺寸,材料选择,承载力计算,墙、柱设计步骤,.,3,5.1.1混合结构的结构布置,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,纵墙承重体系,板梁（或屋架）纵墙基础地基,.,4,5.1.1混合结构的结构布置,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,纵墙承重体系,特点：(1)横墙较少，开间布置灵活;(2)房屋的横向刚度较差(3)楼盖用料较多，墙体用料少(4)适用房屋开间大、横墙少的办公室，医院、单层厂房等,.,5,5.1.1混合结构的结构布置,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,横墙承重体系,楼（屋）面板横墙基础地基,.,6,5.1.1混合结构的结构布置,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,横墙承重体系,特点：(1)横墙主承重，间距较小;(2)横向刚度大，抗震性能好；(3)楼盖结构简单，造价经济；(4)外纵墙不承重，开洞方便。(5)房间布置不灵活,.,7,5.1.1混合结构的结构布置,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,纵、横墙承重体系,楼（屋）面板,梁纵墙,横墙,基础地基,.,8,5.1.1混合结构的结构布置,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,纵、横墙承重体系,特点：(1)两条传力路径无主次之分;(2)特点介于上述两种承重体系之间，(3)适用于平面布置灵活的房屋，如实验楼，教学楼,.,9,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,内框架承重体系,内框架承重体系,外纵、横墙基础地基,楼(屋)面板梁,内砼柱柱基础地基,地基,.,10,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,内框架承重体系,特点：(1)内框架承重，房屋空间刚度差;(2)较全框架节省钢筋、水泥；(3)钢筋混凝土柱和砌体的压缩性能不同易引起不均匀的竖向变形；(4)适用于空间要求大的商店、仓库、厂房,.,11,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.1.1混合结构的结构布置,表5.1混合结构房屋结构布置方案的比较,.,12,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.1.2房屋的静力计算方案,房屋的空间受力性能,风荷载纵墙纵墙基础地基,风荷载纵墙,纵墙基础,屋盖结构山墙山墙基础,地基,两端无山墙,两端有山墙,（平面受力体系）,（空间受力体系）,us=u1+u2,.,13,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.1.2房屋的静力计算方案,房屋的空间受力性能,房屋的空间刚度,即房屋在水平荷载作用下抵抗侧移的能力取决于：(1)横墙间距S;(2)屋（楼）盖刚度,.,14,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.1.2房屋的静力计算方案,房屋的空间受力性能,s横墙间距,us考虑了空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平位移的最大值,up在外荷载作用下，平面排架的水平位移,k弹性系数，取决于屋盖刚度,房屋的空间性能影响系数,（5.1）,.,15,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.1.2房屋的静力计算方案,房屋的静力计算方案,刚性方案（0.77),楼(屋)盖,墙、柱的不动铰支座,墙、柱的滚动铰支座,墙、柱的弹性支座,刚性方案,弹性方案,刚弹性方案,刚弹性方案(0.330.77),楼(屋)盖,楼(屋)盖,.,16,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,表5.4房屋的静力计算方案,5.1.2房屋的静力计算方案,.,17,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.2墙、柱的高厚比验算5.2.1高厚比和允许高厚比目的：保证墙柱在施工和使用阶段的稳定性,高厚比验算,墙、柱实际高厚比的确定,允许高厚比的限值,.,18,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.2.2高厚比验算,矩形截面墙柱的高厚比验算,H0墙、柱的计算高度，按表5.4取值h墙厚或矩形柱与H0相对应的边长1非承重墙允许高厚比修正系数2有门窗洞口墙允许高厚比修正系数，按式5.4计算墙、柱的允许高厚比,.,19,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,墙、柱的计算高度,表5.4受压构件的计算高度H0,.,20,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,应用表5.4的注意事项,(1)关于构件高度H的取值在房屋底层，H为楼板顶面到构件下端支点的距离。下端支点的位置，可取在基础顶面。当埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处。在房屋其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离。山墙处，对于无壁柱的山墙，山墙的H可取层高加山墙尖高度的1/2；对于带壁柱的山墙，可取壁柱处的山墙高度。,.,21,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.2.1高厚比和允许高厚比,允许高厚比,高厚比的影响因素,砌筑砂浆的强度等级,横墙间距,砌筑质量和施工水平,支承条件,墙上洞口大小,使用情况,.,22,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.2.1高厚比和允许高厚比,无筋承重墙柱的允许高厚比,墙、柱允许高厚比值,.,23,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,允许高厚比的修正,上端为自由端墙的允许高厚比，按上述规定提高后，尚可提高30%。厚度小于90mm的墙，双面用不低于M10的水泥砂浆抹面，包括抹面层的墙厚不小于90mm时，可以按墙厚等于90mm验算高厚比。,1非承重墙对的修正系数,.,24,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,允许高厚比的修正,s相邻窗间墙或壁柱之间的距离bs在宽度S范围内的门窗洞口总宽度当洞口高度小于或等于墙高的1/5时，取2=1,2门窗洞口对的修正系数,.,25,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.1,某多层房屋底层砖柱截面尺寸370490mm，采用MU2.5混合砂浆砌筑，刚性方案，底层层高4.2m，室内地坪至基础顶面距离为0.5m，试验算该砖柱的高厚比。,.,26,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.1,(1)H=4.2+0.5=4.7m由表5.4，H0=1.0H=4.7m(2)1=1.0，2=1.0,砖柱为承重构件，查表5.5得=15；,高厚比满足要求,.,27,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.2,某教学楼底层承重外纵墙(局部)截面尺寸如图所示(相邻横墙为刚性横墙)。底层层高为4.2m，采用MU10烧结普通砖和M5混合砂浆，刚性方案，室内外高差为0.45m，试验算该墙的高厚比。,.,28,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.2,(1)H=4.2+0.45+0.5=5.15m相邻横墙间距s=10.82H=25.15=10.3m由表5.4，H0=1.0H=5.15m(2)1=1.0，2=1-0.4bs/s=1-0.41.8/3.6=0.8,承重外纵墙，查表5.5得=24；,高厚比满足要求,.,29,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,带壁柱墙柱的高厚比验算,需要分别进行整片墙与壁柱间墙的验算,.,30,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,带壁柱墙柱的高厚比验算,hT带壁柱墙截面的折算厚度，hT=3.5i确定墙的计算高度H0时，s应取相邻横墙间的距离。,整片墙的验算,.,31,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算回转半径i时，墙截面翼缘宽度bf多层房屋：当有门窗洞口时，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一半单层厂房：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距离；,.,32,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,壁柱间墙的高厚比验算,H0一律按刚性方案考虑，s取相邻壁柱间的距离。将壁柱视为壁柱间墙的侧向不动铰支座，按矩形截面墙的公式计算。圈梁宽度b/s1/30时，可视作壁柱间墙的不动铰支。,.,33,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,壁柱间墙的高厚比验算,H0壁柱间墙的计算高度，按刚性方案选取h墙厚1非承重墙允许高厚比修正系数2有门窗洞口墙允许高厚比修正系数，按式5.4计算墙、柱的允许高厚比,.,34,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.3,无吊车的小型单层厂房，全长56m，宽15m，屋面梁下弦高4.2m，平面及壁柱尺寸如图5.9所示。采用MU10砖和M2.5混合砂浆砌筑，装配式无檁体系钢筋混凝土屋盖，试验算各墙体的高厚比。,.,35,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算回转半径i时，墙截面翼缘宽度bf多层房屋：当有门窗洞口时，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一半单层厂房：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距离；,.,36,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.3,(1)计算方案的选择该屋盖属于第一类屋盖，s=30m3000(窗间墙长)故取窗间墙宽度，bf=3000mm由附录5查得，(b=370,D=490):hT=365mm,.,37,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.3,取H=4.2+0.5=4.7ms=302H=24.7=9.4m查表5.4得H0=1.0H=4.7m，1=1.0，2=1-0.4bs/s=1-0.43/6=0.8查表5.5，得=22,高厚比满足要求,.,38,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,壁柱间墙的高厚比验算,H0一律按刚性方案考虑，s取相邻壁柱间的距离。将壁柱视为壁柱间墙的侧向不动铰支座，按矩形截面墙的公式计算。圈梁宽度b/s1/30时，可视作壁柱间墙的不动铰支。,.,39,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,例5.3,(3)纵墙的壁柱间墙验算H=4.7ms=5mH0=0.6s0=0.65=3m1=1.0，2=1-0.4bs/s=1-0.43/5=0.76,满足要求,.,42,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.3刚性方案房屋的墙体设计,设计内容,荷载设计计算,内力分析,控制截面的荷载效应组合,截面承载力设计,.,43,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算假定,(1)纵墙、柱下端在基础顶面处固接，上端与屋面大梁(或屋架)铰接。(2)屋盖结构可视为纵墙上端的不动铰支座。,单层房屋承重纵墙的设计计算,.,44,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,荷载和内力计算,竖向荷载,竖向荷载,屋面荷载,墙体自重,恒荷载,活荷载,雪荷载,积灰荷载,荷载组合时活荷载与雪荷载不同时组合，仅取其中较大值,.,45,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,荷载和内力计算,屋面荷载向墙体轴线简化为轴力N和弯矩M，轴力沿墙体均匀分布。在弯矩作用下，支座反力为,任一截面处的弯矩值为,.,46,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,荷载和内力计算,迎风面q=q1，背风面q=q2,.,47,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算假定,多层房屋承重纵墙的设计计算,(1)在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似视为两端铰支的竖向静定构件。(2)在水平荷载作用下，墙、柱可视为竖向连续梁。,.,48,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算简图,（a）竖向荷载作用下的计算简图（b）水平荷载作用下的计算简图,.,49,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算单元,有门窗洞口纵墙计算单元,无门窗洞口纵墙计算单元,多层房屋承重纵墙的设计计算,.,50,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,计算截面面积,有门窗墙体单元内门（窗）间墙截面,无门窗墙体单元内实际墙体截面,多层房屋承重纵墙的设计计算,控制截面,下截面取该层纵墙底部截面，按轴压构件验算,上截面取该层纵墙顶部截面，按偏压构件验算并验算梁底砌体局压承载力,.,51,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,墙体上的荷载,上部各楼层传来的Nt,本层竖向荷载Nl,本层墙体自重Gi,竖向荷载下的内力计算,构件所受轴向压力为：Ni=Nt,i+1+Nli+Gi,.,52,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,风荷载作用下的计算,风荷载引起的弯矩：,沿楼层高均布风荷载设计值,Hi第i层层高,风荷载,可不考虑,三个条件,风荷载计算简图,.,53,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,风荷载作用下的计算,不考虑风荷载的情况：屋面自重：不小于0.8kN/m2；洞口水平截面面积：不超过全截面面积的2/3层高和总高：不超过表5.6的规定。,.,54,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.3刚性方案房屋的墙体设计5.3.2承重横墙的设计计算,在以横墙承重的房屋中，横墙间距较小，纵墙间距(房间的进深)亦不大，一般情况均属于刚性方案房屋。楼盖和屋盖可作为横墙不动铰支点。,.,55,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.3.2承重横墙的设计计算,计算单元,刚性方案房屋的横墙承受屋盖和楼盖传来的均布线荷载，通常取单位宽度(b=1000mm)的横墙作为计算单元；,.,56,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.3.2承重横墙的设计计算,横墙承载力计算,验算,横墙两侧楼盖传来的荷载相同,轴心受压,横墙两侧楼盖传来的荷载不同,偏心受压,验算横墙的底部截面,横墙的底部截面,横墙的上部截面,.,57,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.3.2承重横墙的设计计算,横墙承载力计算,验算,横墙两侧楼盖传来的荷载相同,轴心受压,横墙两侧楼盖传来的荷载不同,偏心受压,验算横墙的底部截面,横墙的底部截面,横墙的上部截面,.,58,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.3墙体的构造要求5.3.2一般构造要求,材料选用,块体和砂浆的选用,最小截面尺寸要求,.,59,例5.5,某单位办公楼为4层，标准层平面如图5.39所示。房屋共4层，每层层高3.4m，底层室内外高差0.45m；楼盖为装配式钢筋混凝土无檁体系楼盖（预制预应力混凝土圆孔板直接支承在墙体上或梁上）。楼面荷载标准值3.41kN/m2，活荷载标准值为2.0kN/m2；屋面为钢筋混凝土现浇梁板，屋面恒荷载标准值3.9kN/m2；非上人屋面，活荷载标准值为0.5kN/m2；各层墙体为240厚烧结普通砖砖墙（厕所墙厚为120mm），双面粉刷（恒荷载标准值为5.24kN/m2），门窗自重标准值为0.3kN/m2。轴AB跨横墙有宽1.5m洞口。房屋所在地为南方某城市，雪压标准值为0.25kN/m2；基本风压为0.35kN/m2，B类粗糙度。墙体采用MU10砖、M5混合砂浆砌筑,.,60,例5.5,1静力计算方案的确定本房屋的240mm横墙满足刚性横墙的要求，其最大间距：s=3.63=10.8m；楼盖、屋盖类型为1类，查表5.3，房屋的静力计算方案为刚性方案风荷载计算判定该房屋符合以下要求：屋面自重0.8kN/m2，洞口水平截面面积未超过全截面面积的2/3，层高和总高未超过表5.6的规定。故静力计算时可不考虑风荷载的影响。,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,.,61,例5.5,2高厚比验算选择具有代表性的墙段进行验算。由于各层墙体洞口相同，墙厚度及砂浆强度均相同，而底层墙高H较24层较高，故验算底层墙体即可。,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,.,62,例5.5,2高厚比验算(1)外纵墙验算：为带壁柱墙整片墙验算H=3.4+0.45+0.5=4.35ms=10.82H=24.35=8.7m，且静力计算方案为刚性方案故H0=1.0H=4.35m1=1.0，2=1-0.4bs/s=1-0.41.5/3.6=0.833查表5.5，得=24,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,.,63,例5.5,整片墙验算取窗间墙截面尺寸，则有A=0.242.1+0.243.7=0.5928m2,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,.,64,例5.5,整片墙验算,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,满足要求,.,65,例5.5,2高厚比验算(1)外纵墙验算：为带壁柱墙壁柱间墙验算s=3.6m2H=24.35=8.7m，故H0=1.0H=4.35m1=1.0，2=1-0.4bs/b=1-0.421.0/10.8=0.926,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,满足要求,.,67,例5.5,(3)横墙高厚比验算选择轴墙体，H=3.4+0.45+0.5=4.35m，Hs=5.71.0,.,78,例5.5,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,故=0.912,.,79,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求5.8.1一般构造要求,墙、柱的最小截面尺寸,独立砖柱:240mm370mm。毛石墙的厚度350mm。毛料石柱截面较小边长400mm。当有振动荷载时，墙、柱不宜采用毛石砌体。,.,80,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,墙体的加强,跨度6m的屋架和跨度4.8m(砖砌体)或跨度4.2m(砌块和料石砌体)，跨度3.9m(毛石砌体)的梁，应在支承处砌体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。,垫块设置,.,81,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,墙体的加强,梁的跨度6m(240砖墙)，跨度4.8m(180砖墙、砌块和料石墙)，支承处宜加设壁柱或采取其他加强措施；山墙处壁柱应砌至山墙顶部。,壁柱设置,.,82,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,墙体的加强,填充墙、隔墙应分别采取措施于周边构件可靠连接。骨架房屋的填充墙，应分别采用拉结条或其他措施与骨架连接，一般是在钢筋混凝土骨架中预埋拉结筋，砌墙时嵌入水平灰缝内。,填充墙、隔墙,.,83,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,支撑与锚固,预制砼板的支撑长度：在墙上100mm；在钢筋混凝土圈梁上80mm；当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌注时，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。,预制板的支撑长度,.,84,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,支撑与锚固,支承在墙、柱上的吊车梁、屋架以及跨度9m(砖砌体)下7.2m(砌块和料石砌体)的预制梁的端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固：,吊车梁、屋架及大跨度预制梁的锚固,.,85,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,砌块砌体墙的要求,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24的焊接钢筋网片（横向钢筋间距不宜小于200mm），网片每段均应超过该垂直缝，其长度不得小于300mm。,砌筑方法,.,86,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,砌块墙与后砌隔墙交界处，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不少于24、横筋间距不大于200mm的焊接钢筋网片。,墙体交接处加强,.,87,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,混凝土砌块房屋，宜将纵横墙交接处、距墙中心线每边不小于300mm范围内的孔洞，采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实,灌实高度应为墙身全高。,墙体交接处加强,砌块砌体墙的要求,.,88,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求,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:(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。,支承处的加强,.,89,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求5.8.1防止或减轻墙体开裂的主要措施,墙体开裂的原因,(1)因温度变化和砌体干缩变形引起的墙体裂缝,.,90,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8墙体的构造要求5.8.1防止或减轻墙体开裂的主要措施,墙体开裂的原因,(2)因地基发生过大的不均匀沉降而产生的裂缝。,.,91,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8.1防止或减轻墙体开裂的主要措施,防止墙体开裂的措施,(1)伸缩缝伸缩缝应设置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。,变形缝的设置,.,92,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,砌体房屋伸缩缝的最大间距(m),变形缝的设置,.,93,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,(2)沉降缝沉降缝的设置位置：房屋高度和荷载差异较大处；建筑平面的转折部位；地基土有明显差异处；上部结构和基础类型不同处分期建造房屋的交界处,变形缝的设置,.,94,五混合结构房屋的静力计算和结构设计,5.8.1防止或减轻墙体开裂的主要措施,防止墙体开裂的措施,(1)屋面设置保温、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格缝，分格缝间距不宜大于6m，并与女墙隔开，其缝宽不小于30mm；(3)用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；,