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1、第6章 砌体结构设计,第6章 砌体结构设计,6.1概述 6.2砌体结构布置 6.3砌体结构构件的承载力计算 6.4砌体结构墙体的内力分析 6.5砌体房屋水平构件设计 6.6砌体结构房屋设计的构造措施,6.1概述,6.1.1砌体结构的应用范围和优缺点 6.1.2砌体材料和种类,6.1.1砌体结构的应用范围和优缺点,1）砌体结构可以就地取材。天然石材、黏土、砂等几乎到处都有，在我国的产量很大，来源方便，价格便宜。 2）砌体结构具有很好的耐火性和较好的耐久性，使用年限长。 3）砌筑砌体时不需要模板及特殊的技术设备。新铺砌体上即可承受一定荷载，因而可以连续施工。 4）与其他结构相比，砌体具有承重和围护
2、的双重功能，其保温、隔热、隔声性能都优于普通钢筋混凝土。,6.1.1砌体结构的应用范围和优缺点,1）砌体结构强度低，其抗压强度一般仅为混凝土抗压强度的1/21/7，因而砌体结构截面尺寸一般较大，自重也大。 2）砂浆和砖石间的粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度都是很低的。 3）砖石砌体砌筑工作量大，劳动强度高；烧制黏土砖大量占用农田，影响农业生产。,6.1.2砌体材料和种类,1块体和砂浆的分类 2砌体的种类,1块体和砂浆的分类,(1) 块体的分类 (2) 砂浆分类,(1) 块体的分类,1）砖：砖是我国砌体结构中应用最广泛的一种块体，历史最悠久。 2）砌块：是利用混凝土、工业废料（炉渣
3、、粉煤灰等）或地方材料制成的人造块材。 3)石材：天然建筑石材具有强度高、抗冻与抗气性能好的优点，故可用于砌筑条形基础、,(1) 块体的分类,(2) 砂浆分类,1）无塑性掺料的（纯）水泥砂浆：此类砂浆具有较高的强度和良好的耐久性，能在潮湿环境下硬化，但和易性较差，宜在对强度和耐久性有较高要求以及在地面或防潮层以下的砌体中使用。 2）有塑性掺料的混合砂浆：此类砂浆具有较好的和易性和保水性，也具有一定的强度和耐久性，是墙体砌筑中常用的砂浆。 3）非水泥砂浆：一般指不含水泥的石灰砂浆、黏土砂浆和石膏砂浆等，其强度和耐久性都较差，一般常用于低层和简易住宅,(2) 砂浆分类,1）可塑性：指砌体砌筑过程中
4、砂浆的流动性。砂浆的可塑性用锥体沉入砂浆中的深度测定。 2）保水性：指新拌砂浆在存放、运输和砌筑过程中保持水分的能力。保水性好，则不易发生离析。保水性可由分层度衡量。,2砌体的种类,(1) 无筋砌体 (2) 配筋砌体,(1) 无筋砌体,1）砖砌体：指用砖与砂浆砌筑的砌体。 2）砌块砌体：指用大、中、小型混凝土砌块和砂浆砌成的砌体。 3）石砌体：是由天然石材和砂浆（或混凝土）砌筑而成，可分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。,(1) 无筋砌体,(2) 配筋砌体,配筋砌体是为了提高砌体强度、减小其截面尺寸、增加砌体结构的整体性而在砌体中配置钢筋的砌体。,6.2砌体结构布置,1纵墙承重体系 2横墙
5、承重体系 3纵横墙承重体系,1纵墙承重体系,2横墙承重体系,3纵横墙承重体系,6.3砌体结构构件的承载力计算,6.3.1砌体结构的设计原则 6.3.2无筋砌体构件的受压承载力计算 6.3.3无筋砌体构件的局部受压承载力计算,6.3.1砌体结构的设计原则,砌体结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，应按承载能力极限状态设计，并满足正常使用极限状态的要求。根据砌体结构的特点，砌体结构正常使用极限状态的要求，一般情况下可由相应的构造措施保证。,6.3.2无筋砌体构件的受压承载力计算,当e大于06y时，构件承载力明显下降，从经济性和合理性角度看都不宜采用，应采取增大截面或减小e的措施。对矩形截面构
6、件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向，按轴心受压进行验算。,6.3.3无筋砌体构件的局部受压承载力计算,1）梁端有效支承长度,6.3.3无筋砌体构件的局部受压承载力计算,2）上部荷载对局部抗压强度的影响。,6.3.3无筋砌体构件的局部受压承载力计算,3）梁端支承处砌体的局部受压承载力计算,6.3.3无筋砌体构件的局部受压承载力计算,6.4砌体结构墙体的内力分析,6.4.1砌体结构房屋的静力计算模型 6.4.2刚性方案房屋的内力分析 6.4.3弹性方案单层房屋的内力分析 6.4.4刚弹性方案房屋的内力分析 6.4.5墙、柱的高厚比验算 6.4
7、.6砌体房屋的抗震分析要点 6.4.7墙体抗震承载力验算,6.4.1砌体结构房屋的静力计算模型,1）刚性方案。 2）弹性方案。 3）刚弹性方案。,6.4.1砌体结构房屋的静力计算模型,6.4.2刚性方案房屋的内力分析,1单层刚性方案房屋承重纵墙的计算 2多层刚性方案房屋承重纵墙的计算,1单层刚性方案房屋承重纵墙的计算,1）计算单元的选取：砌体结构房屋的每片承重墙一般都比较长，设计时可仅取其中有代表性的一段或若干段作为计算单元。 2）计算假定和计算简图,2多层刚性方案房屋承重纵墙的计算,（1）计算单元的选取 （2）计算简图,（1）计算单元的选取,由于建筑立面的要求，一般多层刚性方案房屋窗洞的宽度
8、比较一致，计算单元可取其纵墙上有代表性的一段,（2）计算简图,1）竖向荷载作用下：墙体可以看成是以楼盖为不动铰支座的竖向连续梁。 2）水平荷载作用下：作用在纵墙上的水平荷载通常为风荷载，计算简图可视为多跨连续梁。,3多层房屋承重横墙的计算,确定横墙的静力计算方案时，纵墙的间距相当于表6-3所示的横墙间距。在横墙承重的房屋中，一般来说，纵墙长度较大，但间距不大，符合刚性方案的要求。,6.4.3弹性方案单层房屋的内力分析,1）屋架或屋面梁与墙、柱顶端的连接，可视作能传递垂直力与水平剪力的铰。墙、柱下端则嵌固于基础顶面。 2）把屋架或屋面梁视作一刚度无限大的水平杆件，在荷载作用下，此杆件不产生拉伸或
9、压缩变形。因此，与横梁相连的排架柱受力后，所有柱顶的水平位移值均相等。,6.4.4刚弹性方案房屋的内力分析,6.4.5墙、柱的高厚比验算,1墙、柱允许高厚比的确定 影响墙、柱允许高厚比取值的因素十分复杂，很难用一个理论推导的公式来表达。 2组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于28。 3验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。,6.4.6砌体房屋的抗震分析要点,1刚性楼盖 2柔性楼盖 3中等刚性楼盖,1刚性楼盖,对于现浇和装配整体式钢筋混凝土楼盖，且横墙间距满足规范规定，可认为楼盖在平面内的刚度无限大，水平地震剪力按抗侧刚度进行分配
10、，即,2柔性楼盖,对于木楼盖等柔性楼盖，可以忽略其平面内的刚度。,3中等刚性楼盖,对于装配式钢筋混凝土楼盖等中等刚性楼盖，可近似取刚性楼盖和柔性楼盖分配的平均值，即,6.4.7墙体抗震承载力验算,6.5砌体房屋水平构件设计,6.5.1过梁的设计 6.5.2墙梁的设计 6.5.3挑梁的设计,6.5.1过梁的设计,1种类与构造 2过梁的破坏特征与荷载计算,1种类与构造,过梁是墙体门窗洞口上的常用构件，其作用是将洞口上方的荷载传递给洞口两边的墙体。过梁的主要种类有砖砌过梁和钢筋混凝土过梁两类，其中砖砌过梁又可分为钢筋砖过梁、砖砌平拱和砖砌弧拱。,2过梁的破坏特征与荷载计算,（1）过梁的破坏特征 （2
11、）过梁上的荷载计算,（1）过梁的破坏特征,砖砌过梁的破坏特征如下：砖砌过梁在竖向荷载作用下，各个截面均产生弯矩和剪力，由于过梁与墙体的共同工作，其工作机理类似一个三角拱，在过梁上部一定高度范围以外的砌体重量或上部荷载将直接传给支承过梁的砌体。,（2）过梁上的荷载计算,1）墙体荷载 2）梁、板荷载,6.5.2墙梁的设计,（1）按承受的荷载分类 （2）按支承条件分类,（1）按承受的荷载分类,按承受的荷载墙梁可分为承重墙梁和非承重墙梁。承重墙梁指的是，墙梁除了承受自重外，尚需承受计算高度范围以上各层墙体以及楼盖、屋盖或其他结构传来的荷载。,（2）按支承条件分类,可分为简支墙梁、框支墙梁和连续墙梁。,
12、6.5.3挑梁的设计,1挑梁的破坏形态,1挑梁的破坏形态,根据挑梁的实际情况，可能产生三种破坏形态： 1）挑梁倾覆破坏：当挑梁埋入端砌体的强度较高而埋入段长度较短时，在挑梁尾部砌体中产生向后上方向的阶梯形裂缝，裂缝与其竖直线的夹角平均为57。随着斜裂缝的发展，将墙体分割成两部分，当斜裂缝范围的砌体及其他上部荷载产生的抗倾覆力矩小于外荷载产生的倾覆力矩时，挑梁产生倾覆破坏。,1挑梁的破坏形态,2）挑梁下砌体局部受压破坏：当挑梁埋入端砌体强度较低而埋入段长度较长时，挑梁下墙边砌体在局部压力作用下产生局部受压裂缝，当压应力超过砌体局部抗压强度时，挑梁下的砌体发生局部受压破坏。 3）挑梁本身的破坏：当
13、挑梁本身的正截面和斜截面承载力不足时，挑梁本身将发生破坏。,2挑梁的计算,1）挑梁的抗倾覆验算 2）挑梁下砌体局部受压承载力,1）挑梁的抗倾覆验算,2）挑梁下砌体局部受压承载力,6.6砌体结构房屋设计的构造措施,6.6.1防止墙体开裂的主要措施 6.6.2多层砌体房屋的抗震构造措施,6.6.1防止墙体开裂的主要措施,砌体结构墙体中产生裂缝主要有三个原因： 1）温度变化和收缩变形引起。 2）地基不均匀沉降引起。 3）砌筑质量。,6.6.2多层砌体房屋的抗震构造措施,1加强房屋整体性的构造措施,1加强房屋整体性的构造措施,（1）钢筋混凝土构造柱 （2）钢筋混凝土圈梁 ,（1）钢筋混凝土构造柱,钢筋混凝土构造柱的作用在于和圈梁一起对砌体墙片乃至整幢房屋产生一种约束作用，使墙体在侧向变形下仍具有良好的竖向及侧向承载力，提高墙片的往复变形能力，从而提高墙片及整幢房屋的抗倒塌能力。,(2)钢筋混凝土圈梁,钢筋混凝土圈梁除了增强房屋整体性和稳定性，抑制由于地基不均匀沉降造成的破坏外，它还和构造柱一起对墙体及房屋产生约束作用，起到重要的抗震作用。而且当它跨越门窗洞口时还可兼作过梁，但过梁的钢筋需另外敷设。,2加强构件间连接的构造措施,对多层砖房纵横墙之间的连接，一方面应在施工过程中注意纵横墙的咬槎，另一方面在构造设计时也应注意。,
