混合结构房屋的静力计算方案和结构设计

http:/*1第一章第一章 绪论绪论本章内容5.15.25.3结构布置和静力计算方案结构布置和静力计算方案墙、柱的高厚比验算墙、柱的高厚比验算单层混合结构房屋的墙体设计单层混合结构房屋的墙体设计1.45.4多层混合结构房屋的墙体设计多层混合结构房屋的墙体设计第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计第一章第一章 绪论绪论5.55.65.7混合结构房屋地下室墙的计算混合结构房屋地下室墙的计算多层混合结构房屋刚性基础设计多层混合结构房屋刚性基础设计 墙体的构造要求和防止墙体墙体的构造要求和防止墙体开裂的措施开裂的措施 1.4 本本章小结章小结http:/ 混合结构房屋混合结构房屋是指主要承重构件由不同材料组成承重构件由不同材料组成的房屋。砌体结构房屋中的屋盖、楼盖的梁板是水平承重结构构件，内外纵墙、横墙、柱和基础等是主要竖向承重构件，它们互相连接，共同构成承重体系。混合结构房屋混合结构房屋应具有足够的承载力足够的承载力、刚度、稳定性和耐久性刚度、稳定性和耐久性，能较好地适应适应温度、收缩变形、地基不均匀沉降温度、收缩变形、地基不均匀沉降的作用，在地震区时还应有良好的抗震性能抗震性能。结构布置和静力计算方案结构布置和静力计算方案5.15 5.1.1.1.1 混合结构房屋的结构布置混合结构房屋的结构布置 混合结构房屋的结构布置一般分为五种：纵墙承重方案、横墙承重方案、纵墙承重方案、横墙承重方案、纵横墙承重方案、内框架承重方案、底部框架承重方案纵横墙承重方案、内框架承重方案、底部框架承重方案。（1 1）纵墙承重方案）纵墙承重方案 无内横墙或横墙间距很大,由纵墙直接承受楼面、屋面荷载，或通过纵 墙支承进深梁承受楼面荷载（图5.1）。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计1 1、混合结构房屋墙体承重方案混合结构房屋墙体承重方案http:/ 竖向荷载传递路线：屋（楼）面荷载纵墙基础地基。特点：平面布置灵活，室内空间较大；纵墙承重，纵墙门窗洞口的宽度和位置受到限制；由于横墙较少且不承重，横向刚度差；楼面材料用料多，墙体材料用量少。适用：使用上要求有较大空间教学楼、图书馆及单层及多层空旷房屋如 食堂、俱乐部、中小型厂房)等。层数较多、楼面荷载大时，宜选用钢筋 混凝土框架结构。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计图5.1 纵墙承重结构平面图(a)楼板直接搁置于纵墙(b)进深梁搁置于纵墙http:/ (2)(2)横墙承重方案横墙承重方案 房屋开间不大，横墙间距较小，楼屋面板直接搁置在横墙上的结构布置（图5.2）。竖向荷载传递路线：屋（楼）面荷载横墙基础地基。特点：纵墙因不承重其门窗洞口布置、立面处理较灵活；承重横墙数量多间距小，房屋横向刚度及整体性好，抗震及调整地基不均匀沉降能力强；屋、楼盖结构简单，结构布置经济，施工方便；楼面结构材料用料少而墙体材料用量多。适用：宿舍、住宅、旅馆等居住建筑、由小 房间组成的办公楼等。可建造较高层房屋。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计图5.2 横墙承重结构平面图http:/ (3)(3)纵横墙承重方案纵横墙承重方案 房屋纵、横向两种承重墙体兼而有之的承重布置方案（图5.3）。竖向荷载传递路线:屋（楼）面板或梁荷载纵横墙基础地基。特点：纵横墙体承重，房屋纵横刚度均较大，抗风和抗震能力好；砌体内应力均匀，可充分利用材料，基础底面应力分布均匀。平面布置比横墙承重灵活，房屋的整体性和空间刚度比纵墙承重更好，兼有前述两种方案优点。适用：教学楼、办公楼及医院等对空间布置 要求灵活的建筑。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计图5.3 纵横墙承重结构平面图http:/(4)内框架承重方案内框架承重方案 房屋的内承重墙用钢筋混凝土柱代替，楼屋盖梁在外墙处仍然支承在砌体墙或壁柱上，这种由内框架柱和外承重墙共同承担竖向荷载的承重体系称为内框架承重方案（图5.4）。竖向荷载传递路线:板梁外纵墙（柱）外纵墙基础、（柱基础）地基。特点：外墙、柱为承重构件，内部空间大，布置灵活，空间刚度差；由于外墙内柱材料及基础形式不同，施工复杂，易引起地基不均匀沉降，结构中附加应力大，抗震能力差。适用：多层工业车间、商店等建筑；某些建筑的底层为了获得较大的使用空 间，有时也采用这种承重方案。必须指出，计算简图应考虑结构材料及地基沉降差异。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计图5.4 内框架承重结构平面图http:/(5)(5)底部框架承重方案底部框架承重方案 底部一或两层用钢筋混凝土框架结构同时取代内外承重墙体，上部仍然为普通砖房，底部框架与上部砖房过渡的楼层采取加强措施后成为结构转换层（图5.5）。荷载传递路线:梁板荷载内外墙体结构转换层钢筋混凝土框架梁柱（墙）基础。特点：墙和柱都是主要承重构件。底部空间灵活；房屋上刚下柔，抗震能力差。适用：临街底部对空间布置灵活性有较高要求的住宅建筑或公共建筑。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计图5.5 底层框架-上部砖房承重结构平、剖面图http:/混合结构房屋结构承重方案的选择：混合结构房屋结构承重方案的选择：l在设计工作中，应根据建筑功能，符合现行设计规范和国家政策要求；l结合气象、地质、材料供应和施工各方面的具体条件；l按照安全可靠、技术先进、经济合理的原则来考虑；l必要时应进行多方案技术经济比较，择优选用结构承重方案。2 2、房屋变形缝及墙体布置原则、房屋变形缝及墙体布置原则 混合结构房屋的结构布置中，经常要考虑三种变形缝：伸伸缩缩缝缝、沉沉降降缝缝、防防震震缝缝。此外，还应遵循墙体结构布置的原则。(1)(1)变形缝变形缝伸缩缝：防止墙体产生过大的温度应力和收缩应力而产生竖向裂缝。沉降缝：消除地基过大的不均匀沉降而造成的危害。防震缝：防止地震时相邻单元相互碰撞。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/1）伸缩缝：设置在平面转折和体形变化处，房屋中部以及错层处。伸缩缝的间距可按表5.1设置。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/l 对烧结普通砖、烧结多孔砖、配筋砌块砌体房屋，取表中数值；对石砌体、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、混凝土砌块、混凝土普通砖和混凝土多孔砖房屋，取表中数值乘以0.8的系数，当墙体有可靠外保温措施时，其间距可取表中数值；对在钢筋混凝土屋面上挂瓦的屋盖应按钢筋混凝土屋盖采用。l 对层高大于5m的烧结普通砖、烧结多孔砖，配筋砌块砌体结构单层房屋，其伸缩缝间距可按表中数值乘以1.3；对温差较大且变化频繁地区和严寒地区不采暖的房屋及构筑物墙体的伸缩缝的最大间距，应按表中数值予以适当减小。2）沉降缝：设置在建筑平面转折处；地基压缩性有显著差异处；房屋高度或荷载差异较大处；分期建造房屋的交界处；建筑结构、地基或基础类型不同的交界处。沉降缝将建筑物从屋盖到基础全部断开从屋盖到基础全部断开。沉降缝宽度可按房屋层数来确定，房屋层数为23层时，沉降缝宽度为5080 mm；房屋层数为45层时，沉降缝宽度 为80120 mm；房屋层数为 5层以上时，沉降缝宽度为80120 mm。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/3）防震缝 房屋高差6m以上；错层且楼板高差大；各部分结构刚度、质量差异大时设置防震缝。防震缝缝宽应根据地震设防烈度和结构相邻部分可能产生的位移（房屋高度）确定，可采用50100mm。尽量三缝合一三缝合一设置，宽度均应符合防震缝要求，立面处理时，应保证缝隙的变形。(2)(2)墙体布置原则墙体布置原则1）尽可能采用横墙承重体系，尽量减少横墙间的距离，以增加房屋的整体刚度。2）承重墙布置力求简单、规则，纵墙亦拉通，避免断开和转折，每隔一定距离设一道横墙，将内外纵墙拉结在一起，形成空间受力体系，增加房屋的空间刚度和增强调整地基不均匀沉降的能力。3）承重墙所承受的荷载力求明确，荷载传递的途径应简捷、直接。开洞时应使各层洞口上下对齐。4）结合楼、屋盖的布置，使墙体避免承受 偏心距过大的荷载或过大的弯矩。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/ 墙体计算主要包括内力计算和截面承载力计算(验算)，内力计算首先要考虑如何按房屋空间刚度确定房屋的静力计算方案。1 1、房屋的空间刚度、房屋的空间刚度 图5.6(a)无山墙荷载传递路线：风荷载纵墙纵墙基础地基。图5.6(b)是有山墙，荷载传递路线：风荷载纵墙（山墙）纵墙基础（山墙基础）地基。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计5 5.1.1.2 2 房屋的空间刚度及静力计算方案房屋的空间刚度及静力计算方案 图5.6单层房屋在风荷载作用下受力分析（a）无山墙 （b）有山墙http:/ 图5.6(a)无山墙，横向水平风荷载作用下，纵墙顶部沿房屋横向侧移处处相等，其计算单元按单跨平面排架分析，基础与墙固定端连接，墙与屋盖铰接。图5.6(b)有山墙，横向水平风荷载作用下，屋盖的水平位移受到山墙的约束，屋盖可以看作两端弹性支承在山墙上的水平方向的梁，该梁跨度为房屋长度,梁高为屋盖结构沿房屋横向的跨度,而山墙可以看作竖向悬臂梁支承在基础，整个房屋墙顶的水平位移不再相等。距山墙距离愈远的墙顶水平位移愈大，距山墙距离愈近的墙顶水平位移愈小。上述考虑空间效应的墙顶水平最大侧移可表示为：（5.15.1）式中 山墙顶面水平位移，取决于山墙的刚度，山墙刚度大，小：屋盖平面内产生的弯曲变形，取决于屋盖刚度及横(山)墙间距，屋盖刚度愈大，横(山)墙间距愈小，愈小。考虑空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平位移的最大值；在外荷载作用下，平面排架的水平位移；第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/ 房屋空间作用的大小可以用空间性能影响系数 表示。一般通过实测确定。（5.25.2）值愈大，表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近，即房屋空间作用愈小。值愈小，房屋水平侧移愈小，房屋的空间作用愈大。又称为考虑空间工作后的侧移折减系数，可按表5.2确定。可以用弹性地基上的剪切深梁模型来计算。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/2 2、房屋的静力计算方案、房屋的静力计算方案 房屋的静力计算，根据房屋的空间工作性能分为刚性方案、刚弹性方案和弹性方刚性方案、刚弹性方案和弹性方案案。设计时，可按表5.3确定静力计算方案。第五章第五章 混合结构房屋的静力计算方案和结构设计混合结构房屋的静力计算方案和结构设计http:/(1)(1)刚性静力计算方案刚性静力计算方案 房屋的空间刚度很大，在水平风荷载或不对称的竖向荷载作用下，墙、柱顶端的相对位移 (为纵墙高度)，这时墙柱内力计算墙柱内力可按上端有不动铰支承的竖向构件进行计算，这类房屋称为刚性方案房屋，计算简图如图5.7（a）。(2)(2)弹性静力计算方案弹性静力计算方案 房屋的空间刚度很小，在水平风荷载或不对称的竖向荷载作用下墙顶的最大水平位移 接近于平面结构体系的位移 ，这时墙柱内力计算可按屋架或大梁与墙(柱)为铰接的、不考虑空间工作的平面排架或框架计算，这类房屋称为弹性方案房屋，计算简图如图5.7（b）。(3)(3)刚弹性静力计算方案刚弹性静力计算方案 房屋的空间刚度介于上述两种方案之间，在水平风荷载或不对称的竖向荷载作用下，纵墙顶端水平位移 比弹性方案 要小、但又不可忽略不计，其受力状态介于刚性方案和弹性方案之