4-4 单层房屋墙体计算

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1、四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算 (1)基本假定 静力分析时，纵墙顶端的水平位移由屋盖结构承受(不动 铰支座)，其值认为为零。假定为： 1)纵墙下端在基础顶面处固接，上端与屋架或屋面梁铰接 。 下端固接：单层房屋高度较大，需考虑水平风荷载的作用 ，墙底部截面的弯距和轴力都较大，弯距作用不可忽略。 上端铰接：反映两构件实际存在的非整体特点。 2)屋盖结构可作为纵墙上端的不动铰支座。 刚性方案房屋空间性能显著，荷载作用下排架的柱顶水平 位移可以被忽略，屋盖结构可作为墙体的不动铰支座。四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性方案房屋承重纵墙的

2、计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续1)1)+=(2)计算简图规范：单层房屋在荷载作用下，墙柱可视为上端 不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件。 即：每片纵墙均可按上端支承在不动铰，下端支承在固 定支座上的竖向构件，单独进行计算(由计算简图作简化)。单层刚性方案纵墙计算简图四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续2)2)(3)作用荷载 1)水平荷载(风荷载)：作用于屋面上与墙面上两部分。 屋面 (包括女儿墙)上的风荷载：一般简化为作用在屋架 (或屋面梁)与墙体连接处(即墙顶处)的集中力W。屋面 集中力W

3、。墙面 上的风荷载：均作为均布荷载，迎风面上为压力 q1，背风面上为吸力q2。墙面均布荷载q。设计中为了组合不利内力，墙面风荷载应考虑左风和右 风两个方向。 对于屋面集中力W，由于刚性方案房屋空间作用显著， 可由不动铰支座承担而不作考虑。四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续3)3)=abq1q2ABABabW+风荷载作用下单层刚性方案纵墙计算简图q1q2H屋面集中力W由不动铰 支座承担而不作考虑。墙顶无水平位移， 按单个排架柱计算屋面集中力W 墙面均布荷载q四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性

4、方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续4)4)(3)作用荷载2)竖向荷载(屋面荷载和墙体自重)： 屋面荷载：包括屋盖恒载、屋面活载或雪荷载。这 些荷载通过屋架或屋面梁，以集中力形式作用于墙顶。 墙体自重：注意变截面墙柱，上阶柱自重将对下阶 柱截面产生弯距。abNLga NLqaGANLgb NLqbGBeeabeLeL四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续5)5)ab q1q2ABWHNL MNL M=ABab+q1q2NL MNL M(4)内力计算墙顶无水平位移，按单个排架计算。每片纵墙均

5、可 按上端由不动铰支承，下端嵌固于基础的竖向构件，单 独进行计算。单层刚性方案房屋纵墙内力计算简图0.33四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续6)6)AAaaRaRaRARANL MMxHxMAMaqMAMaMx H竖向荷载作用下的内力(利用对称性)M=NLeLMa=M，MA=-M/2 Ra=-RA=-3M/2H 离上端x处的弯距：Mx=M(2-3x/H)/2水平荷载作用下的内力Ra=3qH/8 RA=5qH/8Ma=0 MA=qH2/8 离上端x处的弯距：Mx=-qHx(3-4x/H)/8 当x=3H/8时，M

6、max=-9qH2/128x四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算1.1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算单层刚性方案房屋承重纵墙的计算( (续续7)7)MmaxxIIIIIIIIIIII(5)控制截面和内力组合 1)墙截面取窗间墙宽度 可简化取为窗间 墙截面，对内力 计算影响不大。 2)三个控制截面：-，-，-荷载 荷载组合 控制截面内力 控制截面内力组合 控制截面最不 利内力 墙柱承载力计算 3)墙柱承载力验算： -截面：偏压、局压；-截面：偏 压；-截面：偏压。四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算2.2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算单层弹性方案房屋承重纵墙的计算(1)基本假定与计算

7、简图横墙间距大，房屋空间 刚度很小，故墙柱内力可按有侧 移的平面排架计算。假定为：1)屋架或屋面梁与墙柱 顶端铰接，下端嵌固于基础顶面 。2)屋架或屋面梁视作刚 度无限大的系杆，在轴力作用下 无伸缩变形，故在荷载作用下， 柱顶水平位移处处相等。单层弹性方案房屋 纵墙内力计算简图ab q1q2ABWHNL MNL M0.77四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算2.2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算单层弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续1)1) (2)内力计算：以单跨等截面墙的单层弹性方案房 屋为例，取一个开间作为计算单元。AaRaRANL MMxHxMAMaabABNL MNL M1)竖向

8、荷载作用下的内力当屋盖荷载对称时，排 架柱顶将不产生侧移，内 力计算与刚性方案相同。M=NLeLMa=-Mb=MMA=-MB=-M/2 Ra=-RA=-Rb=RB=-3M/2H 离上端x处的弯距：Mx=M(2-3x/H)/2竖向荷载作用下单层弹性 方案房屋纵墙内力计算四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算2.2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算单层弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续2)2)2)水平荷载作用下的内力内力计算分三步(称为二步迭加)。 a)在排架柱顶附加一不动铰支座，以阻止水平位移， 形成无侧移的平面排架，求出不动铰支座的水平反力R和 杆件内力(方法同刚性方案) 。 b)将求出的柱

9、顶反力R反向作用于排架顶端，求出各 杆内力。 c)将上述二种计算结果迭加，抵消附加的柱顶反力R ，仍然形成有侧移的平面排架，即可得弹性方案房屋的内 力计算结果。四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算2.2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算单层弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续3)3)ab q1q2ABWH=水平荷载作用下单层弹性方案房屋纵墙内力计算0.77ab q1q2ABW+R abABR(a)(b)(c)MAMBMAMB四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算2.2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算单层弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续4)4)由图图b)得：R=3(q1+q2)H/8+W

10、MA(b)=q1H2/8，MB(b)=q2H2/8由图图c)得： MA(c)=RH/2=3(q1+q2)H/8+WH/2 MB(c)=-RH/2=- 3(q1+q2)H2/16+WH/2将上述图图b)、c) 二种计计算结结果迭加，可得图图a)弹弹性 方案内力计计算结结果： MA= MA(b)+MA(c)=5q1H2/16+3q2H2/16+WH/2 MB= MB(b)+MB(c)=-3q1H2/16+5q2H2/16+WH/2四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算2.2.单层弹性方案房屋承重纵墙的计算单层弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续5)5)(2)控制截面：两个控制截面：柱顶I-I截面

11、，柱底II-II截面. 一般危险截面在柱底II-II. 柱的计算高度为1.5H. 承载力验算同刚性方案:柱顶-截面：偏压、局压柱底-截面：偏压四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算3.3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算(1) 计算简图考虑房屋空间作 用，在平面排架的柱顶上 加上一个弹性支座，弹性 支座的刚度用空间性能影 响系数反映。单层刚弹性方案房屋 纵墙内力计算简图ab q1q2ABWHNL MNL M0.330.77四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算3.3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续 1)1) (2)

12、内力计算： 1)方法：以柱顶作用一水平集中力R为例。 侧移折减为：p-s=(1-)p 设弹设弹 性支座反力为x，据内力与位移成正比的关系 可得：p:(1-)p=R:x 则有：R-x=R 或 x=(1-)R四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算3.3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续 2)2)s=pRxp pRx=+p s=(1-)p=R=R-xs=p四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算3.3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续 3)3) (2)内力计算： 2)计算步骤两步迭加：a)在排架柱顶附加一不动铰支座

13、，以阻止水平位移 ，形成无侧移的平面排架，求出不动铰支座的水平反力 R和杆件内力(方法同弹性方案)。 b)将求出的柱顶反力R，以R反向作用于排架顶端 ，求出各杆内力。 c)将上述二种计算结果迭加，抵消附加的柱顶反力 R ，仍然形成具弹性支座的平面排架，即可得刚弹性方 案房屋的内力计算结果。四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算3.3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续 4)4)ab q1q2ABWH=水平荷载作用下单层刚弹性方案房屋纵墙内力计算abq1q2ABW+R abABR(a)(b)(c)MAMBMAMB以单层单跨等截面墙柱为例： 屋盖荷载作用下：算法与弹性方案相同. 水平风荷载作用下：MA=WH/2+(1/8+3/16)q1H2+3q2H2/16MB=-WH/2+(1/8+3/16)q2H2+3q1H2/16四、单层房屋墙体计算四、单层房屋墙体计算3.3.单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算( (续续 5)5) (3)控制截面：两个控制截面：柱顶I-I截面，柱底II-II截面. 一般危险截面在柱底II-II. 柱的计算高度为1.2H. 承载力验算同弹性方案:柱顶-截面：偏压、局压柱底-截面：偏压