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1、砌体结构,Masonry Structure,第四章 混合结构房屋墙体设计,砌 体 结 构,4.2 房屋的静力计算方案,4.3 墙柱高厚比验算,4.4 单层房屋墙体计算,第四章,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,4.5 多层房屋墙体计算,4.6 地下室墙,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案, 混合结构房屋：是指屋盖、楼盖等水平构件采用钢筋混凝土、 钢材或木材，而墙、柱、基础等竖向构件采用砌体材料的房屋。 砖混凝土结构 砖钢结构 砖木结构 工程 实例： 民用建筑住宅、宿舍、教学楼、办公楼、商店、酒店、食堂、小 高层住宅（配筋砌体） 、小高层公寓（配筋砌体）等； 工业建筑中小型厂房、
2、车间、仓库等。 一般情况下，混合结构房屋中的墙、柱自重约占房屋总重的60%，其费用约占总造价的40%，作好墙、柱对满足使用要求及确保房屋的安全、可靠具有非常重要的意义。,4.1.1 混合结构房屋的组成,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案, 混合结构房屋的优点： 混合结构房屋的墙体既是承重结构又是围护结构； 混合结构房屋的墙体材料具有地方性，造价较低。 对混合结构房屋的要求： 混合结构房屋应具有足够的承载力、刚度、稳定性和整体性； 混合结构房屋在地震区还应有良好的抗震性； 混合结构房屋还应有良好的抵抗收缩变形、温度和不均匀沉降的能力。,4.1.1 混合结构房屋的组成,4.1 混合结构房屋的
3、组成及结构布置方案, 基础（墙下刚性基础、条形基础，筏板基础、桩基础） 上部结构 竖向承重构件墙、柱 水平承重构件屋盖、楼盖（梁、板、过梁、墙梁、挑梁） 楼梯、阳台、雨篷 圈梁、构造柱,4.1.1 混合结构房屋的组成,墙,承重墙 非承重墙（自承重墙） 分隔墙（隔墙）,墙,外纵墙 山墙 内纵墙 内横墙,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,混合结构房屋的结构布置方案是整个结构设计的关键。 混合结构房屋的结构布置方案应满足： 建筑功能及使用（房屋平面的划分、房间的大小）要求； 结构合理（荷载的传递、房屋的空间刚度）； 经济要求。,4.1.2 混合结构房屋的结构布置方案,混合结构房屋的墙体布置原
4、则： 承重墙均匀对称，平面内对齐，竖向连续； 总高度、层数和高宽比限值； 墙体间距及局部尺寸限值； 圈梁、构造柱设置。,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,4.1.2 混合结构房屋的结构布置方案,混合结构房屋的结构布置方案： 横墙承重方案 竖向荷载的传递路线为：,优点： 纵墙上开设洞口较灵活； 房屋的横向空间刚度大； 结构简单、施工方便。 缺点： 房间大小受限制； 墙体材料用量多。,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,4.1.2 混合结构房屋的结构布置方案,混合结构房屋的结构布置方案： 纵墙承重方案 竖向荷载的传递路线为：,优点： 大房间； 建筑平面布置较灵活。 缺点： 纵墙上的洞
5、口大小受限制； 纵墙上洞口位置受限制； 房屋的横向刚度小。,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,混合结构房屋的结构布置方案： 纵横墙承重方案 竖向荷载的传递路线为：,4.1.2 混合结构房屋的结构布置方案,优点： 房间布置灵活； 房屋有较大的空间刚度； 结构简单、施工方便。,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,混合结构房屋的结构布置方案： 内框架承重方案 竖向荷载的传递路线为：,4.1.2 混合结构房屋的结构布置方案,优点： 大空间； 房间平面布置灵活； 缺点： 施工较复杂； 易引起地基不均匀沉降； 房屋的空间刚度较差。,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,混合结构房屋的结构
6、布置方案： 底层框架承重方案 一般临街的建筑，底层为大空间的商店，采用框架结构；上部则为小开间的由横墙或纵墙承重的住宅。 底层刚度很小，往往是薄弱处，设计中需要特别注意。 竖向荷载的传递路线为：,4.1.2 混合结构房屋的结构布置方案,优点： 底层为大空间。 缺点： 施工较复杂； 底层刚度很小。,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,混合结构 房屋结构 布置方案, 横墙承重方案 纵墙承重方案 纵横墙承重方案 内框架承重方案 底层框架承重方案,根据结构的承重体系及竖向荷载的传递路线，混合结构房屋结构布置方案可分为：,4.1 混合结构房屋的组成及结构布置方案,在实际工程中，一般情况下没有绝对的
7、横墙承重体系或绝对 的纵墙承重体系，当房屋的平面形状复杂时，在不同的区段可以 采用不同的承重体系，如：在办公楼的门厅等较空旷部分采用内 框架承重体系，而其他部分采用纵横墙承重体系。,根据不同的使用要求、以及地质、材料、施工等条件，按照 安全可靠、技术先进、经济合理的原则，对几种可能的承重方案 进行经济技术比较，正确选用比较合理的承重体系。,4.2 房屋的静力计算方案, 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
8、形能力称为房屋的空间刚度。,4.2.1 混合结构房屋的空间工作,4.2 房屋的静力计算方案,4.2.1 混合结构房屋的空间工作,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,4.2 房屋的静力计算方案,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。,4.2 房屋的静力计算方案,4.2.1 混合结
9、构房屋的空间工作,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,4.2 房屋的静力计算方案,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。,4.2 房屋的静力计算方案,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+uup ， 两者的差异反映了空间作用的程度。,空间性能影响系数
10、，又可称为房屋 考虑空间工作后的侧移折减系数。, 房屋的空间刚度取决于横（山）墙的刚度、横（山）墙的间距及屋（楼）盖的水平刚度（与屋盖类型有关） 。 越大(接近于1)说明空间作用越弱；反之说明空间作用越强。根据空间作用的强弱（即的大小）对平面排架的计算模型进行修正。,4.2 房屋的静力计算方案,房屋各层的空间性能影响系数i,注：i=1n，n为房屋的层数。,屋盖或楼盖类别中，1类为：整体式，装配整体式和装配式无檩体系钢 筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖， 2类为：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或木楼盖， 3类为：瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖。,4.2 房屋的静力计算方案,
11、4.2.2 混合结构房屋静力计算方案的分类,确定静力计算方案的目的： 确定混合结构房屋中墙、柱的计算简图（支承条件、计算长度、 荷载）； 混合结构房屋的静力计算方案的确定： 如何考虑荷载作用下房屋的侧移？ 在荷载作用下，房屋的水平位移很小，可以忽略不计刚性方案； 在荷载作用下，房屋的水平位移较大，不能忽略不计弹性方案； 在荷载作用下，房屋的水平位移介于上述二者之间刚弹性方案；,4.2 房屋的静力计算方案,4.2.2 混合结构房屋静力计算方案的分类,空间性能影响系数 在一定范围内即认为是某一种方案。 例如：第一类屋盖0.77 属弹性方案； 0.330.77 属刚弹性方案。,注： 表中s为房屋横墙
12、间距，其长度单位为m; 当多层房屋屋盖，楼盖类别不同或横墙间距不同时，可按本 表的规定分别确定各层(底层或顶部各层)房屋的静力计算方案； 对无山墙或伸缩逢处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。,房屋的静力计算方案,4.2 房屋的静力计算方案,4.2 房屋的静力计算方案,4.2.3 刚性方案和刚弹性方案的横墙, 房屋的空间刚度取决于横（山）墙的刚度、横（山）墙的间距及屋（楼）盖的水平刚度（与屋盖类型有关） 。 屋（楼）盖类型一定后房屋的空间刚度主要取决于横墙。按刚性方案和刚弹性方案计算时对房屋的整体空间刚度有要求，因而对横墙提出要求。 横墙中洞口的水平截面积不超过全截面的50%； 横墙厚度不宜小于1
13、80mm； 横墙长度不宜小于高度（单层）或总高度的一半（多层）； 纵横墙应同时砌筑，如不满足应采取其他措施。,4.2 房屋的静力计算方案,4.2.3 刚性方案和刚弹性方案的横墙,如果、条不能同时满足，要求对横墙的刚度进行验算：,单层房屋最大水平位移的计算：,多层房屋最大水平位移的计算：,符合刚度要求的一段横墙或其他结构件（如框架等）也可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。,4.3 墙柱高厚比验算,将一块块的砖从地面往上叠砌，当砌到一定的高度时，即使不受外力作用这样的砖墩也将倾倒。若砖墩的截面尺寸加大，则其不致倾倒的高度显然也要加大。若砖墩上下或四周边的支承情况不同，则其不致倾倒的高度也将不同。 混
14、合结构房屋中，砌体结构及其构件必须满足承载力计算的要求外，还必须保证其稳定性。在砌体结构设计规范中规定，用验算墙、柱高厚比的方法来进行墙、柱稳定性的验算。,为什么要验算墙、柱的高厚比？,4.3 墙柱高厚比验算,墙柱的高厚比过大,虽然强度计算满足要求,但可能在施工砌筑阶段因过度的偏差倾斜鼓肚等现象以及施工和使用过程中出现的偶然撞击、振动等因素造成丧失稳定。同时还考虑到使用阶段在荷载作用下墙柱应具有的刚度，不应发生影响正常使用的过大变形。 验算墙、柱高厚比是保证墙、柱在使用阶段和施工阶段的稳定性必须采取的一项构造措施。,4.3 墙柱高厚比验算,高厚比验算主要包括三个问题: 一是允许高厚比的限制；
15、二是墙、柱实际高厚比的确定; 三是哪些墙需要验算高厚比。,4.3 墙柱高厚比验算,4.3.1 允许高厚比及影响高厚比的因素,根据工程实践经验，经过大量调查研究及理论校核得到墙、柱允许高厚比值，墙、柱允许高厚比，应按砌体结构设计规范表 6.1.1采用,表 6.1.1 墙、柱允许高厚比b值,这是在特定条件下规定的允许值，当实际的客观 条件有所变化时，有时是有利一些，有时是不利一些， 所以还应该从实际条件出发作适当的修正。,4.3 墙柱高厚比验算,允许高厚比的影响因素 砌筑砂浆的强度等级； 拉接墙的间距； 支承条件； 砌体类型； 砌体材料的质量和施工技术水平； 构件重要性(承重墙与非承重墙)； 砌体
16、截面型式（如：是否开洞）； 构造柱截面及间距； 房屋使用情况（有无振动荷载）。,4.3.1 允许高厚比及影响高厚比的因素,4.3 墙柱高厚比验算,表 6.1.1 墙、柱允许高厚比b值,根据弹性稳定理论，对用同一材料制成的等高、等截面杆件，当两端支承条件相同，且仅承受自重作用时失稳的临界荷载比上端受有集中荷载的要大，所以非承重墙的允许高厚比的限值可适当放宽。,自承重墙允许高厚比的修正系数1：,4.3 墙柱高厚比验算,自承重墙允许高厚比的修正系数m1： h240mm 的非承重墙，允许高厚修正系数应按下列规定采用： 当h=240mm时，取1=1.2； 当h=90mm时， 取1=1.5； 240mmh90mm时可按插入法取值。,当 h=120mm时， 1 =1.44； 当 h=180mm时，
