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1、混凝土结构与砌体结构设计第5章 砌体结构第五讲中南大学土木工程学院建筑工程系,5.5 混合结构房屋墙、柱设计,5.5.1 概述 5.5.2 混合结构房屋墙体承重体系 5.5.3 砌体房屋静力计算方案 5.5.4 墙、柱高厚比验算 5.5.5 多层刚性方案房屋墙、柱计算 5.5.6 单层房屋墙、柱承载力计算 5.5.7 砌体结构构造要求,5.5.1 概述,混合结构房屋：竖向承重构件墙、柱和基础采用砌体结构，而水平承重构件屋盖、楼盖采用钢筋混凝土结构(或钢结构、木结构)所组成的房屋承重结构体系。 墙、柱设计一般步骤：,5.5.1 概述,根据房屋使用要求、地质条件和抗震要求，选择墙体承重方案。 确定
2、结构静力计算方案，并进行内力分析。 初步选择墙、柱截面尺寸，材料强度等级，进行墙柱稳定性和砌体承载力验算。,5.5.2 混合结构房屋墙体承重体系,按竖向荷载的传递路径不同，可分为四种不同的类型：,5.5.2 混合结构房屋墙体承重体系,(1) 横墙承重体系 主要传力路线：楼(屋)面荷载 横墙 基础 地基,特点：,横墙主承重，间距较小； 横向刚度大，抗震性能好； 外纵墙自承重，开洞方便； 楼盖结构简单，造价较经济； 适宜于小开间住宅、宿舍等房屋。,5.5.2 混合结构房屋墙体承重体系,主要传力路线：楼(屋)面荷载 纵墙 基础 地基,(2) 纵墙承重体系,纵墙主承重，房间开间布置灵活； 房屋横向刚度
3、差，不利于抗震； 墙体用材较少，楼面用材较多； 适用于房屋开间大、横墙少的办公室、医院、单层厂房等。,特点：,5.5.2 混合结构房屋墙体承重体系,主要传力路线： 一部分传至横墙 基础 地基 楼(屋)面荷载 一部分传至纵墙 基础 地基,(3) 纵、横墙承重体系,5.5.2 混合结构房屋墙体承重体系,(3) 纵、横墙承重体系,两条传力路线无主次之分。 特点介于上述两种承重体系之间。 适用于平面布置布置灵活的房屋，如点式住宅楼。,特点：,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,在竖向荷载作用下： 楼(屋)盖荷载 梁、板 墙、柱 基础 地基 （受弯构件）（轴压或偏压构件）,5.5.3 砌体房屋静力计算方案
4、,在水平荷载作用下: 若无山(横)墙时平面传力系统,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,若两端设有山 (横)墙时 空间传力系统 + 平面传力系统 一部分水平荷载通过楼屋盖在平面内弯曲传给山(横)墙及基础 空间传力系统； 另一部分水平荷载通过纵墙各计算单元排架作用直接传给基础 平面传力系统。,在水平荷载作用下:,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,若两端设有山 (横)墙时 空间传力系统 + 平面传力系统,在水平荷载作用下:,此时，中间排架顶部楼(屋)盖最大水平位移：,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,房屋空间刚度：即房屋在水平荷载作用下抵抗侧移的能力，其大小主要取决于：,用空间性能影响系数来表示：,
5、横墙的间距S 楼(屋)盖刚度K,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,规范根据房屋空间刚度（即：横墙的间距S和楼(屋)盖刚度K），分成三种计算方案：,刚性方案 弹性方案 刚弹性方案,刚性,弹性,刚弹性,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,刚性,弹性,刚弹性,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,纵墙顶点的水平位移u 0。 计算简图为一无侧移平面排架。 横墙承重体系的房屋一般是刚性方案房屋。,(1) 刚性方案(0.33),墙、柱计算简图：,单层房屋： 无论是竖向还是水平荷载，均可将墙柱视作上端不动铰支承于屋盖、下端嵌固于基础的竖向构件。,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,多层房屋： 竖向荷载作用下，墙柱在
6、每层高度范围内视作两端铰支的竖向构件；水平荷载作用下，墙柱视作竖向的连续梁构件。,(1) 刚性方案(0.33),单层刚性方案房屋计算简图,多层刚性方案房屋计算简图,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,横墙间距较大，屋盖平面内抗弯刚度较小，水平荷载作用下的位移，近似等于不考虑空间作用的水平位移up。 多层房屋一般不采用弹性方案。 墙、柱计算简图： 无论单层、多层房屋，均按平面排架计算。,(2) 弹性方案(0.77),5.5.3 砌体房屋静力计算方案,(3) 刚弹性方案(0.330.77) 空间刚度介于刚、弹性之间，可将楼(屋)盖看作是墙或柱的弹性支承。 墙、柱计算简图：,刚弹性方案房屋计算简图,单
7、层、多层房屋均按楼(屋)盖处具有弹性支承的平面排架计算。,5.5.3 砌体房屋静力计算方案,横墙厚度：180mm； 横墙长度：单层房屋H，多层房屋 1/2H（H为横墙高度）； 横墙开洞的洞口水平截面面积横墙全截面面积50； 当不能同时满足以上三点，但横墙最大水平位移maxH/4000，仍可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。,刚性方案和刚弹性方案对横墙的要求：,5.5.4 墙、柱高厚比验算,5.5.4 墙、柱高厚比验算,目的：保证墙、柱在施工和使用阶段的稳定性。,(1) 矩形截面墙、柱高厚比验算,5.5.4 墙、柱高厚比验算,5.5.4 墙、柱高厚比验算,目的：保证墙、柱在施工和使用阶段的稳定性。
8、,(1) 矩形截面墙、柱高厚比验算,5.5.4 墙、柱高厚比验算,非承重墙对的修正系数，按下表确定：,门窗洞口对的修正系数：,S为相邻窗间墙之间或壁柱之间的距离； b 0为在宽度S范围内的门窗洞口宽度。,5.5.4 墙、柱高厚比验算,需分别进行整片墙与壁柱间墙的高厚比验算。,(2) 带壁柱墙的高厚比验算, 整片墙的高厚比验算,在确定H0时，S取相邻横墙间距。,5.5.4 墙、柱高厚比验算,在确定截面回转半径i时，计算截面翼缘宽度bf分别按单层、多层房屋以及有无门窗洞口考虑： 多层房屋：有门窗洞口时，取窗间墙宽度；无门窗洞口时，每侧 翼墙宽取壁柱层高的1/3； 单层房屋：取壁柱宽加2/3墙高，但
9、不超过窗间墙宽度和相邻壁 柱间距离。,多层：bf=bc,单层：bf=b+2H1/3bc,单层：bf=b+2H1/3bb,多层：bf=b+2Hi/3,5.5.4 墙、柱高厚比验算,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。 H0一律按刚性方案考虑，S取壁柱间距离。 若圈梁宽度b/S1/30时，可视为壁柱间墙的不动铰支座。, 壁柱间墙高厚比验算,5.5.5 多层刚性方案房屋墙、柱计算,(1) 墙体的计算简图,5.5.5 多层刚性方案房屋墙、柱计算,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,5.5.5 多层刚性方案房屋墙、柱计算, 纵墙计算单元和控制截面 计算单元
10、： 选取有代表性的一段作为计算单元。,(2) 墙体的计算单元和控制截面,无门窗洞口纵墙的计算单元,有门窗洞口纵墙的计算单元,5.5.5 多层刚性方案房屋墙、柱计算,计算截面面积： 无门窗墙体单元内实际墙体截面 有门窗墙体单元内门(窗)间墙截面,控制截面： 不计风载时，各层纵墙取上、下两个截面进行验算：,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； 下截面：取该层纵墙底部截面，按轴压构件验算。,5.5.5 多层刚性方案房屋墙、柱计算,计算单元： 可取1m宽的墙体作为计算单元。 计算截面面积： 同纵墙的计算方法。 控制截面： 取该层墙体底部截面按轴压构件验算，必要时验算截面偏心受压承载力(若不对称时)以及梁底砌体局压承载力。, 承重横墙计算单元和控制截面,
