砌体结构第6章课件

1、第6章 过梁、圈梁、挑梁和墙梁 教学提示：本章叙述了过梁的分类及应用范围、过梁上荷载的取值以及过梁的计算方法；介绍了圈梁的设置和构造要求；讨论了挑梁的受力性能和破坏形态，并给出了挑梁的计算公式；较为详细地叙述了墙梁的受力性能和破坏形态，给出了墙梁在使用阶段和施工阶段的承载力计算公式，并通过例题进一步阐明了墙梁计算的方法和步骤。本章还叙述了墙体的一般构造要求和防止或减轻墙体开裂的构造措施。 教学要求：本章让学生了解圈梁的设置和构造要求；理解过梁、挑梁、墙梁的受力性能和破坏形态，并掌握这些构件的承载力计算方法和构造要求；深刻了解墙体的一般构造要求和防止或减轻墙体开裂的构造措施。 6.1 过 梁6.

2、1.1过梁的分类及应用范围过梁:设置在门窗洞口顶部承受洞口上部一定范围内荷载的梁。常用的过梁:钢筋混凝土过梁和砖砌过梁。砖砌过梁按其构造不同为:钢筋砖过梁和砖砌平拱等。钢筋混凝土过梁钢筋砖过梁砖砌平拱 砖砌过梁的跨度：钢筋砖过梁1.5m，砖砌平拱过梁 1.2m；材料的强度等级：截面计算高度内，砖 MU10，砂浆 M5；砖砌平拱的高度：用竖砖砌筑部分240mm；钢筋砖过梁：钢筋直径5mm，间距120mm，钢筋伸入支座砌体内的长度240mm，砂浆层的厚度30mm。钢筋砖过梁砖砌平拱6.1.2 过梁上的荷载有两种：墙体荷载墙体荷载和过梁计算高度范围内的梁、板荷载 过梁上荷载的取法： 1 梁、板荷载

3、砖和砌块砌体：当梁、板下的墙体高度hwln时（ln过梁的净跨），应计入梁、板传来的荷载。当梁、板下的墙体高度hwln时，可不考虑梁、板荷载。2 墙体荷载 对砖砌体：当过梁上的墙体高度hwln/3时，应按墙体的均布自重计算；当墙体高度hw ln/3时，应按高度为ln/3墙体的均布自重计算。 对砌块砌体 ：当过梁上的墙体高度hwln/2时，应按墙体的均布自重计算；当墙体高度hw ln/2时，应按高度为ln/2墙体的均布自重计算。 过梁跨中截面因受弯承载力不足而破坏； 过梁支座附近截面因受剪承载力不足，沿灰缝产生45方向的阶梯形裂缝扩展而破坏； 外墙端部因端部墙体宽度不够，引起水平灰缝的受剪承载力不

4、足而发生支座滑动破坏。6.1.3 过梁的计算发生三种破坏形式（1）砖砌平拱的计算 根据过梁的工作特征和破坏形态，砖砌平拱应进行跨中正截面的受弯承载力和支座斜截面的受剪承载力计算。跨中正截面受弯承载力：支座斜截面的受剪承载力：若过梁构造高度hw ln/3，则可取h= ln/3，并以M=ql2n/8，V=qln/2，代入上面两式： 则分别得到按正截面受弯承载力条件和斜截面的受剪承载力条件求出的允许均布荷载设计值。表 砖砌平拱允许均布荷载设计值（kN/m）注： 本表为混合砂浆砌筑的，当用水泥砂浆砌筑时，表中数值乘0.75。 过梁计算高度及h0=l/3范围内不允许开设门窗洞口。跨中正截面受弯承载力：支

5、座斜截面的受剪承载力：墙厚h（mm） 240 370 490砂浆强度等级M5M7.5M10M5M7.5M10M5M7.5M10允许均布荷载8.1810.3111.7312.6115.9018.0916.7021.0523.962 钢筋砖过梁的计算 根据过梁的工作特征和破坏形态，钢筋砖过梁应进行跨中正截面的受弯承载力和支座斜截面的受剪承载力计算。根据跨中正截面的平衡条件，取对压力合力点的弯矩和M=0。受弯承载力计算公式：式中 M按简支计算的跨中弯矩设计值； As钢筋的抗拉截面面积； y受拉钢筋的抗拉强度设计值； h0过梁截面的有效高度，h0=h-as； h过梁的截面计算高度，取过梁底面以上的墙体

6、高度，但不大 于 ；当考虑梁、板传来的荷载时，取梁、板下的高度； as受拉钢筋重心至截面下边缘的距离。受剪承载力计算公式：3 钢筋混凝土过梁 钢筋混凝土过梁，按钢筋混凝土受弯构件计算（属于混凝土结构内容）。 注意：在验算过梁下砌体局部受压承载力时，可不考虑上层荷载的影响，取=0；梁端底面压应力图形完整系数可取=1.0，梁端有效支承长度可取实际支承长度，但不应大于墙厚。 例6-1 已知砖砌平拱过梁净跨ln=1.2m，墙厚240mm，过梁构造高度为240mm，采用MU15蒸压灰砂普通砖和M7.5混合砂浆砌筑。求该过梁所能承受的均布荷载设计值。 解：查表2-14得ftm=0.20N/mm2，fv=0

7、.10N/mm2 平拱过梁计算高度 受弯承载力为 平拱的允许均布荷载设计值 内力臂 受剪承载力为 其允许均布荷载设计值 取q1和q2中的较小值，则q=7.11kN/m 例6-2 已知某墙窗洞口净宽ln=1.5m，洞口上墙高1.0m，墙厚240mm，采用钢筋砖过梁，用MU10普通砖和M7.5混合砂浆砌筑，钢筋采用HPB300级。在距洞口顶面600mm处作用有楼板传来的荷载设计值14kN/m，砖墙自重为5.24kN/m2。试设计该钢筋砖过梁。 解：查表2-14得fv=0.14N/mm2；钢筋的抗拉强度设计值fy=270N/mm2 （1）内力计算 由于楼板下的墙体高度hw=0.6mV=12.86kN

8、受剪承载力满足要求。 圈梁砌体结构房屋中，在墙体内沿水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁； 檐口圈梁位于房屋檐口处的圈梁又称为； 地圈梁（基础圈梁）位于0.000以下基础顶面处设置的圈梁。圈梁的作用： 圈梁能够增强房屋的整体性和空间刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。6.2 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 砖砌体房屋，檐口标高为58m时，应在檐口设置圈梁一道，檐口标高大于8m时，应适当增设。 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，应适当增设。 对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除

9、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他适当位置增设。 6.2.1 圈梁的设置 圈梁的设置通常根据房屋类型、层数、所受的振动荷载、地基情况等条件来决定圈梁设置的位置和数量。 （2） 多层工业与民用建筑应按下列规定设置圈梁 住宅、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。 多层砌体工业房屋，宜每层设置现浇钢筋混凝土圈梁。 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，其他楼盖处应在所有纵横墙上每层设置。 （3） 建筑在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋，除按本节规

10、定设置圈梁外，尚应符合国家现行标准建筑地基基础设计规范（GB50007）的有关规定。 采用现浇钢筋混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋，当层数超过5层时，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应小于120mm，应沿墙长配置不小于2 10的通长钢筋。6.2.2 圈梁的构造要求 （1）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。图6-5 附加圈梁 （2）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。 图6-6 圈梁连接构造图 （3

11、）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。纵向钢筋不宜少于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。 （4）圈梁兼过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。6.3 挑 梁 挑梁：一端嵌入墙体内，一端挑出的梁。悬挑构件的受力性能及破坏形态： 埋置于砌体中的悬挑构件实际上是与砌体共同工作的。在悬挑端集中力F及砌体上荷载作用下，挑梁经历了弹性、界面水平裂缝发展及破坏三个受力阶段。图6-7 挑梁应力分布图6-8 挑梁裂缝 三种破坏形态： （1）抗倾覆力矩小于倾覆力矩而使挑梁绕其下表面与砌体外缘交点处稍向内

12、移的一点O转动发生倾覆破坏； （2）挑梁下砌体局部受压破坏； （3）挑梁倾覆点附近正截面受弯破坏或斜截面受剪破坏。（a）倾覆破坏（b）砌体局压破坏（c）混凝土梁破坏6.3.2 挑梁的计算 根据埋入砌体中钢筋混凝土挑梁的受力特点和破坏形态，挑梁应进行抗倾覆验算、承载力计算和挑梁下砌体局部受压承载力验算。1 挑梁抗倾覆验算砌体墙中钢筋混凝土挑梁可按下式进行抗倾覆验算：式中 Mov 挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩； Mr 挑梁的抗倾覆力矩设计值。 MovMr 试验表明，挑梁倾覆破坏时其倾覆点并不在墙边，而是距墙外边缘x0处。 挑梁计算倾覆点至墙外边缘的距离可按下列规定采用：式中 l1挑梁

13、埋入砌体墙中的长度（mm）； x0计算倾覆点至墙外边缘的距离（mm）； hb挑梁的截面高度（mm）。 注：当挑梁下设有构造柱时，考虑到对抗倾覆的有利作用，计算倾覆点至墙外边缘的距离可取0.5 x0。当l12.2hb时 x0=0.13l1 当l12.2hb时，可近视采用 x0=0.3hb 试验表明，由于挑梁与砌体的共同工作，挑梁倾覆时将在其埋入端角部砌体形成阶梯形斜裂缝。斜裂缝以上的砌体及作用在上面的楼（屋）盖荷载均可起到抗倾覆作用。斜裂缝与竖轴夹角称为扩散角，可偏于安全地取45。挑梁的抗倾覆力矩设计值计算公式：式中 l2Gr作用点至墙外边缘的距离； Gr 挑梁的抗倾覆荷载，为挑梁尾端上部45扩

14、展角的 阴影范围（其水平长度为 l3）内本层的砌体与楼 面恒荷载标准值之和。图6-10 挑梁的抗倾覆荷载l3的取值： 无洞口当l3l1时:取实际扩展的长度当l3l1时:取l3=l1 有洞口当洞口在l1之内时:按无洞口的取值原则当洞口在l1之外时：取l3=02 挑梁下砌体局部受压承载力验算挑梁下的砌体局部受压承载力验算公式：式中 挑梁下的支承压力，可取 =2R， R为挑梁的倾覆荷载设计值； 梁端底面压应力图形的完整系数， 可取0.7； 砌体局部抗压强度提高系数，对 矩形截面墙段（一字墙）， =1.25； 对T形截面墙段（丁字墙）， =1.5； 挑梁下砌体局部受压面积，可取 =1.2bhb， b为

15、挑梁的截面宽度，hb为挑梁 的截面高度。3 挑梁承载力计算 挑梁承受的最大弯矩Mmax在接近x0处，最大剪力Vmax在墙边， 故：式中 Mmax挑梁最大弯矩设计值； Vmax挑梁最大剪力设计值； Vo 挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力。Vmax=Vo挑梁受弯承载力和受剪承载力计算与一般钢筋混凝土梁相同。Mmax=Mov4 雨篷等悬挑构件抗倾覆验算计算公式：抗倾覆荷载 Gr 距墙外边缘的距离为：l2=l1/2l3=ln/26.3.3 挑梁的构造要求 挑梁设计除应符合国家现行混凝土结构设计规范有关规定外，尚应满足下列要求： (1)纵向受力钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端，且不少

16、于212。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1/3。 (2)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。 例6.3 某混合结构房屋阳台的钢筋混凝土挑梁埋置于丁字形截面的墙体中，如图6-14所示。挑梁挑出长度l=1.5m，埋入横墙内的长度l1=2.0m，挑梁截面尺寸bhb=240mm350mm。房屋层高为3m，墙厚240mm，墙体采用MU10普通烧结砖、M5混合砂浆砌筑。挑梁自重标准值为2.1kN/m，墙体自重标准值为5.24kN/m2；挑梁上的集中荷载标准值F1k=6.6kN，均布永久荷载标准值g1k、g2k、g3k分别为11 kN/m、9 kN/

17、m、13 kN/m，均布活荷载标准值q1k、q2k、q3k分别为8kN/m、6 kN/m、6 kN/m。挑梁混凝土强度等级为C30，主筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋。试设计该挑梁。 解：（1）抗倾覆验算 l1=2000mm2.2hb=2.2350=770mm 故，x0=0.3hb=0.3350=105mm Mov，故挑梁抗倾覆满足要求。 （2）挑梁下砌体局部受压验算 Nl =2R=21.26.6+(11+2.1) (1.5+0.105)+1.48(1.5+0.105) =102.25kN 取梁端底面压应力图形的完整系数=0.7，砌体局部抗压强度提高系数=1.5，查表2.7

18、得砌体抗压强度设计值f=1.5N/mm2。 局部受压面积Al =1.2bhb=1.2240350=100800mm2fAl=0.71.51.5100800=158760N=158.75kN102.25kN 故挑梁下砌体局部抗压强度满足要求。（3）挑梁承载力计算挑梁最大弯矩Mmax=Mov=47.38kNm挑梁最大剪力由可变荷载效应控制的组合Vmax=Vo=1.26.6+(11+2.1) 1.5+1.481.5=48.3kN由永久荷载效应控制的组合Vmax=Vo=1.356.6+(11+2.1) 1.5+1.40.781.5=47.2kN取Vmax=48.3kN算得纵筋面积As=460.5mm2

19、，箍筋按构造配置。选用3 14纵筋和6200双肢箍筋。6.4 墙 梁 6.4.1 概述 由钢筋混凝土托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件称为墙梁。 墙梁按承受荷载性质分为自承重墙梁和承重墙梁，只承受托梁自重和托梁顶面以上墙体自重的墙梁，称为自承重墙梁，若除承受托梁自重和托梁顶面以上墙体自重外，还要承受梁、板传来的荷载，则称为承重墙梁。 按支承条件的不同又可分为简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。 图6-14 墙梁 规范规定，采用烧结普通砖砌体、混凝土普通砖砌体、混凝土多孔砖砌体和混凝土砌块砌体的墙梁设计应符合下列规定。 （1）墙梁设计应符合表6-1的规定； （2）墙梁计算高度范围内每跨允许

20、设置一个洞口，洞口高度，对窗洞取洞顶至托梁顶面距离。对自承重墙梁，洞口至边支座中心的距离不应小于0.1 l0i，门窗洞上口至墙顶的距离不应小于0.5m。 （3）洞口边缘至支座中心的距离，距边支座不应小于墙梁计算跨度的0.15倍，距中支座不应小于墙梁计算跨度的0.07倍。托梁支座处上部墙体设置混凝土构造柱，且构造柱边缘至洞口边缘的距离不小于240mm时，洞口边至支座中心距离的限制可不受本规定限制。 （4）托梁高跨比，对无洞口墙梁不宜大于1/7，对靠近支座有洞口的墙梁不宜大于1/6。配筋砌块砌体墙梁的托梁高跨比可适当放宽，但不宜小于1/14；当墙梁结构中的墙体均为配筋砌块砌体时，墙体总高度可不受本

21、规定限制。6.4.2 简支墙梁的受力性能和破坏形态1.无洞口墙梁 图6-15 无洞口墙梁受力状态 2.有洞口墙梁图6-16 有洞口墙梁受力状态 3.墙梁的破坏形态 图6-17 墙梁的破坏 6.4.3 墙梁的设计计算 1.墙体的计算简图 图6-18 墙体的计算简图 （1）墙梁计算跨度；（2）墙体计算高度； （3）墙梁跨中截面计算高度；（4）翼墙计算宽度 ；（5）框架柱计算高度 2.梁墙的计算荷载 （1）使用阶段墙梁上的荷载 1）承重墙梁的托梁顶面的荷载设计值，取托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载； 2）承重墙梁的墙梁顶面的荷载设计值，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； 3）自承重墙梁的墙梁顶面的荷载设计值，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墙体自重，开洞时尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核；l0max为各计算跨度的