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砌体结构 第 6章 混合结构房屋墙体设计 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 本章重点：房屋的静力计算方案、墙柱高 厚比验算、多层房屋墙体计算 6.1 混合结构房屋的结构布置 6.1.1 概述 砌体结构房屋的组成： 房屋中墙、柱等竖向承重构件用块体和砂浆砌筑 而成的砌体材料，屋盖、楼盖等水平承重构件用钢筋 混凝土、轻钢或其他材料建造的房屋称为砌体结构， 也可称为混合结构。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 6.1.2 墙体承重体系 1. 横墙承重体系 当房屋开间不大 (一般为 3 4.5m)， 横墙间距较 小 ， 将楼 (或屋面 )板直接搁置在横墙上的结构布置称 为横墙承重方案：房间的楼板支承在横墙上 ， 纵墙仅 承受本身自重 。 横墙承重方案的荷载主要传递路线为： 楼 （ 屋 ） 面板 横墙 基础 地基 。 纵墙门窗开洞受限较少 、 横向刚度大 、 抗震性能 好 。 适用于多层宿舍等居住建筑以及由小开间组成的 办公楼 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 2. 纵 墙承重体系 对于要求有较大空间的房屋 (如厂房 、 仓库 )或隔 墙位置可能变化的房屋 ， 通常无内横墙或横墙间距很 大 ， 因而由纵墙直接承受楼面 、 屋面荷载的结构布置 方案即为纵墙承重方案：其屋盖为预制屋面大梁或屋 架和屋面板 。 这类房屋的屋面荷载 (竖向 )传递路线为： 板 梁 (或屋架 ) 纵墙 基础 地基 。 纵墙门窗开洞受限 、 整体性差 。 适用于单层厂房 、 仓库 、 食堂 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 3. 纵、横墙承重体系 当建筑物的功能要求房间的大小变化较多时 ， 为 了结构布置的合理性 ， 通常采用纵横墙布置方案 ， 纵 横墙承重方案 ， 既可保证有灵活布置的房间 ， 又具有 较大的空间刚度和整体性 ， 所以适用于教学楼 、 办公 楼 、 多层住宅等建筑 。 此类房屋的荷载传递路线为： 楼 (屋 )面板 基础 地基 。 横墙 纵墙梁 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 4. 内框架承重体系 对于工业厂房的车间 、 仓库和商店等需要较大空 间的建筑 ， 可采用外墙与内柱同时承重的内框架承重 方案 ， 该结构布置为楼板铺设在梁上 ， 梁两端支承在 外纵墙上 ， 中间支承在柱上 。 此类房屋的竖向荷载的传递路线为： 楼 (屋 )面板 梁 地基 。 平面布置灵活 、 抗震性能差 。 应充分注意两种不 同结构材料所引起的不利影响 。 柱基础柱 外纵墙基础外纵墙 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 5. 底部框架承重体系 对于底层为商场 、 展览厅 、 食堂等需设置大空间 ， 而上部各层为住宅 、 宿舍 、 办公室的建筑 ， 可采用底 部框架承重方案 。 该结构底部以柱代替内外墙 ， 墙和 柱都为主要承重构件 ， 上刚下柔 ， 刚度在底层和第二 层间发生突变 。 此类房屋的竖向荷载的传递路线为： 上部几层梁板荷载 内外墙体 结构转化层 钢 筋混凝土梁 柱 基础 地基 。 底层平面布置灵活 、 但刚度突变对抗震性不利 ， 需考虑上 、 下层抗侧移刚度比 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 6.1.3 变形缝设置和承重墙体布置的一般原则 1. 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 。 设置在平面转折和体形变化处 ， 房屋中部以及错层处 。 沉降缝：消除地基过大的不均匀沉降而造成的危 害 。 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 。 防震缝：防止地震时相邻单元相互碰撞 。 房屋立 面高差在 6m以上；房屋有错层 ， 且楼板高差较大；各 部分结构刚度 、 质量截然不同时需设置 防震缝 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 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 50- 100mm。 地震区的房屋 ， 其伸缩缝和沉降缝的宽度均应符 合防震缝要求 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.1 混合结构房屋的结构布置 2. 墙体布置一般原则 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） 结合楼盖 、 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 6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 6.2.1 房屋的受力分析与空间刚度 砌体结构房屋由屋盖 、 楼盖 、 墙 、 柱 、 基础等主 要承重构件组成空间受力体系 ， 共同承担作用在房屋 上的各种竖向荷载 (结构的自重 、 楼面和屋面的活荷 载 )、 水平风荷载和地震作用 。 砌体结构房屋中仅墙 、 柱为砌体材料 ， 因此墙 、 柱设计计算为本节的主要内 容 。 墙体计算主要包括内力计算和截面承载力计算 。 计算墙体内力首先要确定其计算简图 。 计算简图 既要尽量符合结构实际受力情况 ， 又要使计算尽可能 简单 ， 现以受风作用的单层房屋为例分析其受力特点 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 风荷载 纵墙 纵墙基础 地基。 计算单元 单跨平面排架 第一种情况： 图 6-7是一单层 房屋，外纵墙承重， 屋盖为装配式钢筋混 凝土楼盖，两端没有 设置山墙。 房屋的水平风荷 载传递路线： 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 第 6章 混合结构房屋墙体设计 第二种情况： 如图 6-8所示两端有山墙的单层房屋，因山墙 的约束，其传力途径发生了变化。整个房屋墙顶 的水平位移不再相同。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。 房屋的水平风荷载传递路线： 风荷载 纵墙 地基。 山墙基础山墙屋盖结构 纵墙基础 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 第 6章 混合结构房屋墙体设计 图 6-8 两端有山墙的单层房屋 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 第 6章 混合结构房屋墙体设计 墙顶水平最大侧移可表示为 ： 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； )16(m a x,m a x,m a x pwr uuuu 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 max,ru max,ru max,wu max,ru maxu pu 第 6章 混合结构房屋墙体设计 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。 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。反之 愈小，房屋的水平侧移愈小，房屋的空间作用愈 大。因此， 又称为考虑空间工作后的侧移折减系 数，可以用弹性地基上的剪切深梁模型来计算。 横墙间距 s是影响房屋刚度或侧移大小的重要 因素。不同横墙间距的房屋各层的空间性能影响 系数可按表 6-3查用 (屋盖类别见表 6-4)。 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 )26(1m a x pu u 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案 6.2.2 房屋的静力计算方案 砌体结构设计规范 考虑屋盖刚度和横墙间距 两个主要因素的影响 ， 按房屋空间刚度 (作用 )大小 ， 将混合结构房屋静力计算方案分为三种 (见表 6-4)： 1. 刚性方案 房屋的空间刚度大 。 在荷载作用下 ， 墙 、 柱顶端 的相对位移很小 ， 可视墙 、 柱顶端水平位移等于零 。 这类房屋称为刚性方案房屋 ， 其静力计算简图将承重 墙视为一根竖向构件 ， 屋盖 或桂盖作为墙体的不动铰 支座 。 0.77时 可按弹性方案计算 。 3. 刚弹性方案 房屋的空间刚度介于上述两种方案之间 ， 在荷载 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 ， 这类房屋称为刚弹性方案 。 静力计算时 ， 可根据房屋空间刚度的大小 ， 将其水平荷载作用下的 反力进行折减 ， 然后按平面排架或框架进行计算 ， 即 计算简图相当于在屋 (楼 )盖处加一弹性支座 。 第 6章 混合结构房屋墙体设计 6.2 混合结构房屋空间刚度和静力计算方案