混合结构房屋的承重体系与静力计算方案学习教案

1、会计学1混合结构房屋混合结构房屋(fngw)的承重体系与静力的承重体系与静力计算方案计算方案第一页，共46页。第1页/共45页第二页，共46页。特点：空间布置灵活、纵墙上门窗布置受影响、与横特点：空间布置灵活、纵墙上门窗布置受影响、与横墙承重体系比较，楼（屋）盖的材料用量比较多，墙墙承重体系比较，楼（屋）盖的材料用量比较多，墙体材料用量较少，横墙数量少，房屋横向体材料用量较少，横墙数量少，房屋横向(hn xin)刚度相对较差。刚度相对较差。第2页/共45页第三页，共46页。第3页/共45页第四页，共46页。第4页/共45页第五页，共46页。存在相互制约的空间作用，这种房屋的计算简图为一单跨平面

2、排架（图.1（d）。房屋房屋(fngw)的空间工作的空间工作第5页/共45页第六页，共46页。若在上述单层房屋的两端设置山墙（图2（a），则屋盖不仅与纵墙相连，而且(r qi)也与山墙（横墙）相连。当水平荷载作用于外纵墙面时，屋盖结构如同水平方向的梁而弯曲，其水平位移已不是平移，而是图2(b)中所示的曲线，水平位移的大小等于山墙的侧移和屋盖梁水平挠度的总和。 根据试验研究，房屋的空间刚度主要取决于屋盖水平刚度和横墙间距的大小。 第6页/共45页第七页，共46页。图图1无山墙单层房屋在水平力作用无山墙单层房屋在水平力作用(zuyng)下的变形情况下的变形情况 第7页/共45页第八页，共46页。图

3、图2有山墙单层房屋在水平有山墙单层房屋在水平(shupng)力作用下的变形情况力作用下的变形情况 第8页/共45页第九页，共46页。规范规定，在混合结构房屋(fngw)内力计算中，根据房屋(fngw)的空间工作性能，分为三种静力计算方案：（1） 刚性方案房屋(fngw)横墙间距较小，屋（楼）盖水平刚度较大时，房屋(fngw)的空间刚度较大，在荷载作用下，房屋(fngw)的水平位移较小，在确定房屋(fngw)的计算简图时，可以忽略房屋(fngw)水平位移，而将屋盖或楼盖视作墙或柱的不动铰支承图3（a），这种房屋(fngw)称为刚性方案房屋(fngw)。一般多层住宅、办公楼、医院往往属于此类方案。

4、 房屋的静力计算房屋的静力计算(j sun)方案方案第9页/共45页第十页，共46页。（2） 弹性方案弹性方案(fng n) 房屋横墙间距较大，屋盖或楼盖的水平刚度较小时，房房屋横墙间距较大，屋盖或楼盖的水平刚度较小时，房屋的空间工作性能较差，在荷载作用下，房屋的水平位移较屋的空间工作性能较差，在荷载作用下，房屋的水平位移较大，在确定房屋的计算简图时，必须考虑水平位移，把屋盖大，在确定房屋的计算简图时，必须考虑水平位移，把屋盖或楼盖与墙、柱的连接处视为铰接，并按不考虑空间工作的或楼盖与墙、柱的连接处视为铰接，并按不考虑空间工作的平面排架计算（图平面排架计算（图3(c)），这种房屋称为弹性方案）

5、，这种房屋称为弹性方案(fng n)房房屋。屋。一般单层厂房、仓库、礼堂、食堂等多属于弹性方案一般单层厂房、仓库、礼堂、食堂等多属于弹性方案(fng n)房屋。房屋。 第10页/共45页第十一页，共46页。（3） 刚弹性方案刚弹性方案(fng n)房屋的空间刚度介于刚性与弹性方案房屋的空间刚度介于刚性与弹性方案(fng n)之之间，在荷载作用下，房屋的水平位移较弹性方案间，在荷载作用下，房屋的水平位移较弹性方案(fng n)小，但又不可忽略不计。这种房屋属于刚弹性方案小，但又不可忽略不计。这种房屋属于刚弹性方案(fng n)房屋，其计算简图可用屋盖或楼盖与墙、柱房屋，其计算简图可用屋盖或楼盖与

6、墙、柱连接处为具有弹性支撑的平面排架（图连接处为具有弹性支撑的平面排架（图3(b)）。）。在计算刚弹性方案在计算刚弹性方案(fng n)的墙、柱内力时，通的墙、柱内力时，通常引入空间性能影响系数常引入空间性能影响系数来反映房屋的空间作用，来反映房屋的空间作用，定义为定义为: =us/up 第11页/共45页第十二页，共46页。在规范中，将房屋按屋盖或楼盖的刚度划分(hu fn)为三种类型，并按房屋的横墙间距S来确定其静力计算方案，见表1。 作为刚性和刚弹性方案静力计算的房屋横墙，应具有足够的刚度，以保证房屋的空间作用，并符合下列要求： 横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的

7、50%； 横墙的厚度不宜小于180mm； 单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于其总高度的1/2。 第12页/共45页第十三页，共46页。图图3混合结构房屋混合结构房屋(fngw)的计算简图的计算简图 (a) 刚性刚性(n xn)方案；方案；(b) 刚弹性方案；刚弹性方案；(c) 弹性方案弹性方案 第13页/共45页第十四页，共46页。表表1 房屋的静力计算房屋的静力计算(j sun)方案方案 屋盖（楼盖）类别屋盖（楼盖）类别刚性方案刚性方案刚弹性方案刚弹性方案弹性方案弹性方案整体式、装配整体式和装配式无整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋（楼）盖檩体系钢筋混凝

8、土屋（楼）盖 S3232S72S72装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖或木楼盖 S2020S48S48瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 S1616S36S36第14页/共45页第十五页，共46页。n墙厚或柱截面边长h的比值H0/h。第15页/共45页第十六页，共46页。高厚比验算主要包括两个问题：一是允许高厚比的限值；二是墙、柱实际高厚比的确定。允许高厚比限值是在综合考虑了以往(ywng)的实践经验和现阶段的材料质量及施工水平的基础上确定的。影响墙、柱容许高厚比的因素很多，如砂浆的强度

9、等级、横墙间距、砌体类型、支承条件、截面形状和承重情况等。 第16页/共45页第十七页，共46页。矩形截面墙和柱的高厚比应满足下列条件= H0/h12其中，自承重墙允许高厚比的修正系数1，对承重墙,1=1.0；对自承重墙，1值可按下列规定(gudng)采用： 当h=240mm时，1=1.2当h=90mm时，1=1.5240mmh90mm时，1可按插入法取值; 一般一般(ybn)墙、柱高厚比的验算墙、柱高厚比的验算第17页/共45页第十八页，共46页。有门窗洞口墙允许高厚比的修正(xizhng)系数2按下式确定：2=1-0.4bs/Sbs在宽度S范围内的门窗洞口宽度；S相邻窗间墙或壁柱间距离（图

10、4）；墙、柱的允许高厚比，见表2。 （20.7时，取0.7。当洞口高度1/5时，取1.0。）第18页/共45页第十九页，共46页。图图4 洞口宽度洞口宽度(kund) 第19页/共45页第二十页，共46页。表表2 墙、柱的允许墙、柱的允许(ynx)高厚比高厚比值值 砂浆强度等级墙柱M2.52215M5.02416M7.5 2617第20页/共45页第二十一页，共46页。(1) 整片墙的高厚比验算整片墙的高厚比验算按下式进行验算按下式进行验算=H0/hT12确定带壁柱墙的计算高度确定带壁柱墙的计算高度H0时，墙长时，墙长S取相邻横墙的距取相邻横墙的距离。离。确定截面回转半径确定截面回转半径i时，

11、带壁柱墙截面的翼缘宽度时，带壁柱墙截面的翼缘宽度(kund)bf应按下列规定采用：应按下列规定采用：带壁柱墙和带构造带壁柱墙和带构造(guzo)柱墙的高厚比验算柱墙的高厚比验算1 带壁柱墙带壁柱墙第21页/共45页第二十二页，共46页。 对于多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度(kund)；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度(kund)可取壁柱高度的1/3。 对于单层房屋，取bf=b+2H/3 (b为壁柱宽度(kund)，H为墙高)，但bf不大于相邻窗间墙宽度(kund)和相邻壁柱间的距离。 (图5（a）)第22页/共45页第二十三页，共46页。(2) 壁柱间墙的高厚比壁柱间墙的高厚比计算计算H

12、时，时，S取相邻壁柱间的距离。不论带壁柱墙的静取相邻壁柱间的距离。不论带壁柱墙的静力计算采用何种方案，带壁柱墙力计算采用何种方案，带壁柱墙H0的计算可一律按刚性方的计算可一律按刚性方案考虑。案考虑。壁柱间墙的高厚比可按无壁柱墙公式进行验算。壁柱间墙的高厚比可按无壁柱墙公式进行验算。对于设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙，当圈梁的宽度对于设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙，当圈梁的宽度(kund)b与相邻壁柱间的距离与相邻壁柱间的距离S之比之比1/30时，由于圈梁的时，由于圈梁的水平刚度较大，能限制壁柱间墙体的侧向变形，所以圈梁可水平刚度较大，能限制壁柱间墙体的侧向变形，所以圈梁可视为壁柱间墙的不动铰支座视

13、为壁柱间墙的不动铰支座(图图5(b)。第23页/共45页第二十四页，共46页。图5 第24页/共45页第二十五页，共46页。【例【例1】某办公楼平面如图】某办公楼平面如图6所示，采用预制钢筋混凝土空心板，外墙厚所示，采用预制钢筋混凝土空心板，外墙厚370mm，内纵墙及横墙厚内纵墙及横墙厚240mm，砂浆为，砂浆为M5，底层墙高，底层墙高4.6m（下端（下端(xi dun)支点取基础支点取基础顶面）；隔墙厚顶面）；隔墙厚120mm，高，高3.6m，用，用M2.5砂浆；纵墙上窗洞宽砂浆；纵墙上窗洞宽1800mm，门洞宽，门洞宽1000mm，试验算各墙的高厚比。，试验算各墙的高厚比。 【解】【解】1

14、.确定静力计算方案及求允许高厚比确定静力计算方案及求允许高厚比最大横墙间距最大横墙间距S=3.63=10.8m，由表，由表15.1,S32m，确定为刚性方案。，确定为刚性方案。由表由表15.2，因承重纵横墙砂浆为，因承重纵横墙砂浆为M5，得，得=24；非承重墙砂浆为；非承重墙砂浆为M2.5,=22，非承重墙，非承重墙h=120mm，用插入法得，用插入法得1=1.44，1=1.4422=31.68。 第25页/共45页第二十六页，共46页。2.确定确定(qudng)计算高度计算高度承重墙承重墙H=4.6m,S=10.8m2H=24.6=9.2m，由附表，由附表2查得计算高度查得计算高度H0=1.

15、0H=4.6m。非承重墙非承重墙H=3.6m，一般是后砌在地面垫层上，上端用斜放立砖顶住楼面梁砌筑，两侧与纵，一般是后砌在地面垫层上，上端用斜放立砖顶住楼面梁砌筑，两侧与纵墙拉结不好，故按两侧无拉结考虑，则计算高度墙拉结不好，故按两侧无拉结考虑，则计算高度H0=1.0H=3.6m。3.纵墙高厚比验算纵墙高厚比验算（1）外纵墙）外纵墙S=3.6m,bs=1.8m2=1-0.4bs/S=0.8第26页/共45页第二十七页，共46页。外纵墙高厚比外纵墙高厚比=H0/h=12.42=0.824=19.2满足要求满足要求（2） 内纵墙内纵墙S=10.8m,bs=1.0m2=1-0.4bs/S=0.96内

16、纵墙高厚比内纵墙高厚比=H0/h=19.22=0.9624=23满足要求满足要求第27页/共45页第二十八页，共46页。4.横墙高厚比验算横墙高厚比验算由于由于(yuy)横墙的厚度、砌筑砂浆、墙体高度均与内纵墙相同，且横墙上无洞口横墙的厚度、砌筑砂浆、墙体高度均与内纵墙相同，且横墙上无洞口，又比内纵墙短，计算高度也小，故不必进行验算。，又比内纵墙短，计算高度也小，故不必进行验算。5.隔墙高厚比验算隔墙高厚比验算隔墙高厚比隔墙高厚比=H0/h=301=31.68满足要求满足要求第28页/共45页第二十九页，共46页。座上的竖向构件单独进行计算。 单层刚性方案房屋承重单层刚性方案房屋承重(chng

17、zhng)纵墙纵墙的计算的计算第29页/共45页第三十页，共46页。（1） 竖向荷载作用下墙体的内力计算竖向荷载作用下墙体的内力计算(j sun)竖向荷载包括屋面荷载和墙体自重。屋面荷载包括屋竖向荷载包括屋面荷载和墙体自重。屋面荷载包括屋盖构件自重和屋面活荷载或雪荷载，这些荷载通过屋架或盖构件自重和屋面活荷载或雪荷载，这些荷载通过屋架或屋面梁作用于墙体顶部。屋面梁作用于墙体顶部。作用于纵墙顶端的屋面荷载常用轴心压力作用于纵墙顶端的屋面荷载常用轴心压力Nl和弯矩和弯矩M=Nlel组成（图组成（图10(b)）。）。 墙体自重作用墙体轴线上。墙体自重作用墙体轴线上。 第30页/共45页第三十一页，共

18、46页。（2） 风荷载作用下墙体的内力计算风荷载作用下墙体的内力计算风荷载包括作用于屋面上和墙面上的风荷载。屋风荷载包括作用于屋面上和墙面上的风荷载。屋面上（包括女儿面上（包括女儿(n r)墙上）的风荷载可简化为作用墙上）的风荷载可简化为作用于墙、柱顶端的集中力于墙、柱顶端的集中力W，并通过屋盖直接传给横墙，并通过屋盖直接传给横墙经基础传给地基，在纵墙中不引起内力。墙面上的风经基础传给地基，在纵墙中不引起内力。墙面上的风荷载为均布荷载，应考虑两种风向，迎风面为压力，荷载为均布荷载，应考虑两种风向，迎风面为压力，背风面为吸力。背风面为吸力。在均布荷载在均布荷载q作用下，墙体的内力见图作用下，墙体

19、的内力见图11。第31页/共45页第三十二页，共46页。图10 竖向荷载(hzi)作用下的计算简图 第32页/共45页第三十三页，共46页。图11 水平荷载(hzi)作用下计算简图 第33页/共45页第三十四页，共46页。（1） 计算单元的选取计算单元的选取混合结构房屋的承重纵墙一般比较长，设计时可仅取其混合结构房屋的承重纵墙一般比较长，设计时可仅取其中有代表性的一段作为计算单元。一般说来，对有门窗的内中有代表性的一段作为计算单元。一般说来，对有门窗的内外外(niwi)纵墙，取一个开间的门间墙或窗间墙为计算单元，纵墙，取一个开间的门间墙或窗间墙为计算单元，如图如图12中的中的m-m和和n-n间

20、的窗间墙，其宽度为间的窗间墙，其宽度为(l1+l2)/2。（2） 竖向荷载作用下墙体的计算竖向荷载作用下墙体的计算在竖向荷载作用下，多层房屋的墙体如竖向连续梁一样在竖向荷载作用下，多层房屋的墙体如竖向连续梁一样地工作。这个连续梁以各层楼盖为支承点，在底部以基础为地工作。这个连续梁以各层楼盖为支承点，在底部以基础为支承点（图支承点（图13(b)）。）。 多层刚性方案房屋多层刚性方案房屋(fngw)承重纵墙的计算承重纵墙的计算第34页/共45页第三十五页，共46页。墙体在基础顶面处可假定为铰接，这样墙、柱在每层高度范围内被简化为两端铰支的竖向构件（图13(c)），可单独进行内力计算。 计算简图中的构件长度为：底层，取底层层高加上室内地面至基础顶面的距离；以上各层可取(kq)相应的层高。 现以图13所示第一层和第二层墙体为例，说明墙体内力的计算方法。第二层墙（图14(a)）：第35页/共45页第三十六页，共46页。上端（-）截面(jimin)Nu2=Nu3+Nl3+Nw3N=Nu2+Nl2M=Nl2e2下端（-）截面(jimin)N=N+Nw2M=0第一层墙（图15.14(b)）:上端（-）截面(jimin)Nu1=Nu2+Nl2+Nw2第36页/共45页第三十七页，共46页。N=Nu1+Nl1M=Nl1e1-Nu1e1下端(xi dun)（-）截面N