多层房屋墙体计算.ppt

五、多层房屋墙体计算,1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算,B,b,(L1+L2)/2,(1)计算单元的选取计算截面宽度B：受荷宽度可取具有代表性的一段墙柱作为计算单元，如荷载大、截面弱处的一个开间a)有洞：窗间墙；b)无洞：B=(L1+L2)/2c)壁柱间距较大且层高较小时：,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续1),(2)水平荷载作用下的计算简图与内力计算a)荷载：沿高度取为均布荷载，同时考虑迎风面和背风面两个方向的风荷载并取左右风，组合Mmax值b)计算高度H0：底层取基顶至上层楼盖梁底的距离，其余各层取上下层梁底之间的距离(P90表4.3)c)支承：水平荷载作用下，承重纵墙为一连续的四边支承板体系，横墙为侧向支承，楼屋盖及基顶为上下支承纵墙在竖向上受到楼盖的较强约束，是一以楼屋盖及基顶为为不动铰支承的竖向连续板d)纵墙墙体：为方便起见，沿墙体高度的层间墙体可看成是上下固定的板，上下端的固定弯距在一般情况下按等截面计算，取：MqH2/12,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续2),(2)水平荷载作用下的计算简图与内力计算e)当多层刚性方案房屋的外墙符合下列要求时，静力计算可不考虑风荷载的影响：i)洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3;ii)层高和总高不超过规定要求(P71表4.6)；iii)屋面自重不小于0.8KN/m2当必须考虑风荷载时，风荷载引起的弯距M，可按下式计算：,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续3),M=qH2/12,水平荷载作用下墙、柱可视作竖向连续梁,层间墙体可看成是上下固定的板,水平荷载作用下纵墙的内力(以楼屋盖支承的竖向连续梁),风荷载沿高度取为均匀分布,M=qH2/12,M=qH2/12,M=qH2/12,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续4),(3)竖向荷载作用下的计算简图与内力计算1)计算简图的两种确定方法a)规范：在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作两端铰支的竖向构件。即：墙、柱在楼屋盖和基顶处都为不动铰支座支承。规范确定方法认为：由于楼屋盖梁板需要一定的搁置长度，墙体在支承处的截面受到削弱，同时也削弱了墙体在楼盖处的连续性。被削弱后的截面只能承受较小的弯距。,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续5),关于基顶与墙、柱底部的连接：i)单层房屋：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。下端固接：单层房屋一般层高较大，计算时需考虑水平风荷载的作用，墙底部截面的弯距和轴向内力都较大，弯距作用不可忽略。若假定为铰接则与实际不符。,a,b,q1,q2,W,H,NLM,NLM,0.33,A,a,Ra,RA,NLM,MA,Ma,A,a,Ra,RA,q,MA,Ma,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续6),关于基顶与墙、柱底部的连接：ii)多层房屋：在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作两端铰支的竖向构件。轴向力是主要内力，而且数值较大。当墙体有门窗洞口削弱及层高不大时，可不计风荷载。并且在墙体与基础连接的截面上，轴向力是决定性因素，弯距值相对较小，是可以忽略的。即使不予忽略，弯距引起的轴向力偏心距也很小，墙、柱按偏压构件与按轴压构件计算的承载力，计算结果相差无几。假定墙体与基础铰接后，一个多次超静定问题就可变为静定问题，很大程度上简化了计算。规范方法长期使用，较为普遍，实践证明是偏于安全的。,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续7),两端铰支的竖向构件,墙顶与屋面梁或屋架为铰接的框架,梁端弯距修正系数,具框架作用存在反弯点(取1/2)梁端对墙体有嵌固作用,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续8),b)按框架分析内力这种方法认为，许多多层砌体房屋中，钢筋混凝土楼盖梁伸过墙截面中心线，甚至伸到外墙面。另外为了加强房屋整体性、抗震、抗不均匀沉降等，常常加设钢筋混凝土圈梁与构造柱。故楼盖梁在荷载作用下发生转动时，受到砌体墙的约束较为显著，工作性能类似于框架节点，故应按框架分析内力，但不考虑纵墙顶对屋面梁或屋架的约束作用(仍假定为铰接)。纵墙内力按分层法计算。c)两种方法的区别在于对梁端的约束程度。工程设计中应注意结构布置、构造与所采用的计算简图相符。,五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续9),(3)竖向荷载作用下的计算简图与内力计算2)内力分析与控制截面的承载力验算,Hi,NG,Nu,NL,eL,NLeL,Nu,NL,eL,h/2,h/2,-截面：偏压、局压u+LLeeL=h/2-0.4a0-截面：轴压。考虑风载时为偏压，取qH2/12。u+L+G0,NG,五、多层房屋墙体计算,2.多层刚性方案房屋承重横墙的计算(1)计算单元的选取和计算简图横墙一般直接承受板上均布荷载，故通常取截面宽度B=1m的横墙作为计算单元。在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作两端铰支的竖向构件。构件的高度取为层高(顶层为坡屋顶时，取层高加山尖高度的一半)。注意建筑层高与结构层高的取值：建筑层高：底层基顶至梁顶，其余层梁顶至梁顶。结构层高：底层基顶至梁底，其余层梁底至梁底。,五、多层房屋墙体计算2.多层刚性方案房屋承重横墙的计算(续1),H1,H2,H3,H4,0.4a0,eLeL,h/2h/2,1m,0.4a0,Nu,NL1,NL2,横墙计算简图,横墙计算单元,五、多层房屋墙体计算2.多层刚性方案房屋承重横墙的计算(续2),(2)横墙竖向荷载作用及控制截面承载力验算1)竖向荷载：Nu、NL1、NL2、G2)控制截面承载力当NL1NL2时，控制截面为墙底截面轴压。当NL1NL2时，控制截面为墙顶截面偏压，墙体支承梁时局压；墙底截面轴压。当活载很大时，考虑最不利荷载作用位置(只有一边作用活载)，也为偏压。当横墙有洞口时应考虑洞口削弱的影响。山墙的计算方法同纵墙。,五、多层房屋墙体计算3.多层刚弹性方案房屋的静力计算,(1)多层刚弹性方案房屋的静力计算方法1)计算的简化多层刚弹性方案房屋具有同层空间作用与层间空间作用。为了便于工程应用及偏于安全，作了两个简化：a)不考虑层间空间作用；b)本层的i与单层的相同。2)竖向荷载作用下的墙柱内力一般房屋结构及其荷载均对称，其内力分析方法同刚性方案,五、多层房屋墙体计算3.多层刚弹性方案房屋的静力计算(续1),(1)多层刚弹性方案房屋的静力计算方法3)水平风荷载作用下的墙柱内力考虑空间性能影响系数，采用与单层相同的处理方法，即“两步迭加法”，取一个开间为计算单元，作为平面排架的计算简图。步骤如下：a)在计算简图的各层横梁与柱连接点处，加上一个水平不动铰支座，形成一相应的刚性方案，求出支座反力Ri及其内力；b)将Ri反向施加于各节点上，形成一相应的弹性方案，计算其内力；c)将上述两项内力叠加，即为原多层刚弹性方案房屋的内力。,五、多层房屋墙体计算3.多层刚弹性方案房屋的静力计算(续2),=,+,Rn,Ri,R1,nRn,iRi,1R1,多层刚弹性方案房屋静力计算简图,五、多层房屋墙体计算,(2)上柔下刚多层房屋的静力计算方法顶层s32m，其它层s32m，称为上柔下刚房屋。实测表明，当在各层施加水平荷载时，顶层产生的位移值很小。对上柔下刚房屋的内力分析，顶层近似按单层房屋计算，取单层房屋的空间性能影响系数；其余各层按多层刚性方案房屋计算。顶层墙底弯距和轴力将认为作用于下一层。,五、多层房屋墙体计算3.多层刚弹性方案房屋的静力计算(续2),=,+,Rn,Ri,R1,nRn,iRi,1R1,上柔下刚方案房屋静力计算简图,五、多层房屋墙体计算,(3)上刚下柔房屋的静力计算方法底层s32m，其它层s32m，称为上柔下刚房屋。底层以上各层空间工作性能较强，但为了计算简化与偏于安全，可不考虑。上刚下柔房屋的内力分析方法是科学的,在非抗震设防地区的应用也是没有问题的。但是，在抗震设防地区很难满足层间刚度比的要求。如果底部设框架剪力墙，则成为底部框剪结构上部砖混结构的底框房屋，其内力就不能按上刚下柔房屋来计算。另外，上刚下柔房屋的底部抗侧刚度偏小，故新规范不再推荐采用这类房屋。,五、多层房屋墙体计算3.上刚下柔方案房屋的静力计算(续1),水平风荷载作用下的墙柱内力计算也采用“两步迭加法”：a)在计算简图的各层横梁与柱连接点处，加一水平不动铰支座，形成一相应的刚性方案，求出支座反力Ri及其内力；b)将上部刚性方案房屋简化为一刚度为无穷大的刚性连杆，并铰支于下层的柱顶，取1类屋盖房屋的空间性能影响系数i，乘以上面各层反力的总和，反向施加于一层柱顶，同时附加力矩：,c)将上述两项内力叠加，即为原上刚下柔房屋的内力。,五、多层房屋墙体计算3.上刚下柔方案房屋的静力计算(续2),Rn,Ri,R1,=,+,B,N=M/B,N=M/B,Hn,Hi,H1,上刚下柔方案多层房屋的静力计算,q,q,EI=,