砌體結(jié)構(gòu)房屋墻體設(shè)計-課件

混合結(jié)構(gòu)房屋的組成及結(jié)構(gòu)布置方案混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案墻柱高厚比驗算單層房屋的墻體計算多層房屋的墻體計算地下室墻的計算本章內(nèi)容5.1混合結(jié)構(gòu)房屋組成及結(jié)構(gòu)布置混合結(jié)構(gòu)房屋通常是指主要承重構(gòu)件由不同的材料組成的房屋。如房屋的樓(屋)蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)，而墻體、柱、基礎(chǔ)等豎向承重構(gòu)件采用砌體（磚、石、砌塊）材料。一般情況下，混合結(jié)構(gòu)房屋的墻、柱占房屋總重的60%左右，其造價約占40%。由于混合結(jié)構(gòu)房屋的墻體材料通常就地取材，因此混合結(jié)構(gòu)房屋具有造價低的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于多層住宅、宿舍、辦公樓、中小學(xué)教學(xué)樓、商店、酒店、食堂等民用建筑中；同時還大量應(yīng)用于中小型單層及多層工業(yè)廠房、倉庫等工業(yè)建筑中。過去我國混合結(jié)構(gòu)房屋的墻體材料大多數(shù)采用粘土磚，由于粘土磚的燒制要占用大量農(nóng)田，破壞環(huán)境資源，近年來國家已經(jīng)限制了粘土實心磚的使用，主要采用粘土空心磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚等墻體材料。

在砌體結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計中，承重墻、柱的布置十分重要。因為承重墻、柱的布置直接影響到房屋的平面劃分、空間大小，荷載傳遞，結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定、造價及施工的難易。通常將平行于房屋長向布置的墻體稱為縱墻；平行于房屋短向布置的墻體稱為橫墻；房屋四周與外界隔離的墻體稱外墻；外橫墻又稱為山墻；其余墻體稱為內(nèi)墻。

砌體結(jié)構(gòu)房屋中的屋蓋、樓蓋、內(nèi)外縱墻、橫墻、柱和基礎(chǔ)等是主要承重構(gòu)件，它們互相連接，共同構(gòu)成承重體系。根據(jù)結(jié)構(gòu)的承重體系和荷載的傳遞路線，房屋的結(jié)構(gòu)布置可分為以下幾種方案:一、縱墻承重方案

縱墻承重方案是指縱墻直接承受屋面、樓面荷載的結(jié)構(gòu)方案。對于要求有較大空間的房屋(如單層工業(yè)廠房、倉庫等)或隔墻位置可能變化的房屋，通常無內(nèi)橫墻或橫墻間距很大，因而由縱墻直接承受樓面或屋面荷載，從而形成縱墻承重方案(如圖5.1所示)。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：板→梁(屋架)→縱向承重墻→基礎(chǔ)→地基。圖5.1縱墻承重方案

縱墻承重體系的特點如下：(1)縱墻是主要的承重墻。橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房間的使用要求，保證縱墻的側(cè)向穩(wěn)定和房屋的整體剛度，因而房屋的劃分比較靈活。(2)由于縱墻承受的荷載較大，在縱墻上設(shè)置的門、窗洞口的大小及位置都受到一定的限制。(3)縱墻間距一般比較大，橫墻數(shù)量相對較少，房屋的空間剛度不如橫墻承重體系。(4)與橫墻承重體系相比，樓蓋材料用量相對較多，墻體的材料用量較少。

縱墻承重方案適用于使用上要求有較大空間的房屋(如教學(xué)樓、圖書館)以及常見的單層及多層空曠砌體結(jié)構(gòu)房屋(如食堂、俱樂部、中小型工業(yè)廠房)等。縱墻承重的多層房屋，特別是空曠的多層房屋，層數(shù)不宜過多，因縱墻承受的豎向荷載較大，若層數(shù)較多，需顯著增加縱墻厚度或采用大截面尺寸的壁柱，這從經(jīng)濟上或適用性上都不合理。因此，當層數(shù)較多、樓面荷載較大時，宜選用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。二、橫墻承重方案房屋的每個開間都設(shè)置橫墻，樓板和屋面板沿房屋縱向擱置在墻上。板傳來的豎向荷載全部由橫墻承受，并由橫墻傳至基礎(chǔ)和地基，縱墻僅承受墻體自重。因此這類房屋稱為橫墻承重方案(如圖5.2所示)。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：樓(屋)面板→橫墻→基礎(chǔ)→地基。圖5.2橫墻承重方案橫墻承重方案的特點如下：(1)橫墻是主要的承重墻?？v墻的作用主要是圍護、隔斷以及與橫墻拉結(jié)在一起，保證橫墻的側(cè)向穩(wěn)定。由于縱墻是非承重墻，對縱墻上設(shè)置門、窗洞口的限制較少，外縱墻的立面處理比較靈活。(2)橫墻間距較小，一般為3～4.5m，同時又有縱向拉結(jié)，形成良好的空間受力體系，剛度大，整體性好。對抵抗沿橫墻方向作用的風(fēng)力、地震作用以及調(diào)整地基的不均勻沉降等較為有利。(3)由于在橫墻上放置預(yù)制樓板，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，樓蓋的材料用量較少，但墻體的用料較多。橫墻承重方案適用于宿舍、住宅、旅館等居住建筑和由小房間組成的辦公樓等。橫墻承重方案中，橫墻較多，承載力及剛度比較容易滿足要求，故可建造較高層的房屋。三、縱橫墻混合承重方案當建筑物的功能要求房間的大小變化較多時，為了結(jié)構(gòu)布置的合理性，通常采用縱橫墻混合承重方案(如圖5.3所示)。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：梁→縱墻樓(屋)面板→→基礎(chǔ)→地基橫墻或縱墻縱橫墻混合承重方案的特點如下：(1)縱橫墻均作為承重構(gòu)件，使得結(jié)構(gòu)受力較為均勻，能避免局部墻體承載過大。(2)由于鋼筋混凝土樓板(及屋面板)可以依據(jù)建筑設(shè)計的使用功能靈活布置，較好的滿足使用要求，結(jié)構(gòu)的整體性較好。(3)在占地面積相同的條件下，外墻面積較小?？v橫墻混合承重方案，既可保證有靈活布置的房間，又具有較大的空間剛度和整體性，所以適用于教學(xué)樓、辦公樓、醫(yī)院等建筑。圖5.3縱橫墻混合承重方案四、內(nèi)框架承重方案當房屋需要較大空間，且允許中間設(shè)柱時，可取消房屋的內(nèi)承重墻而用鋼筋混凝土柱代替，由鋼筋混凝土柱及樓蓋組成鋼筋混凝土內(nèi)框架。樓蓋及屋蓋梁在外墻處仍然支承在砌體墻或壁柱上。這種由內(nèi)框架柱和外承重墻共同承擔(dān)豎向荷載的承重體系稱為內(nèi)框架承重體系(如圖5.4)。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：外縱墻→外縱墻基礎(chǔ)板→梁→→地基柱→柱基礎(chǔ)內(nèi)框架承重方案的特點如下：(1)外墻和柱為豎向承重構(gòu)件，內(nèi)墻可取消，因此有較大的使用空間，平面布置靈活。(2)由于豎向承重構(gòu)件材料不同，基礎(chǔ)形式亦不同，因此施工較復(fù)雜，易引起地基不均勻沉降。(3)橫墻較少，房屋的空間剛度較差。圖5.4內(nèi)框架承重方案內(nèi)框架承重方案一般適用于多層工業(yè)車間、商店等建筑。此外，某些建筑的底層為了獲得較大的使用空間，有時也采用這種承重方案。必須指出，對內(nèi)框架承重房屋應(yīng)充分注意兩種不同結(jié)構(gòu)材料所引起的不利影響，并在設(shè)計中選擇符合實際受力情況的計算簡圖，精心地進行承重墻、柱的設(shè)計。五、底部框架承重方案當沿街住宅底部為公共房時，在底部也可以用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)同時取代內(nèi)外承重墻體，相關(guān)部位形成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，成為底部框架承重方案。此時，梁板荷載在上部幾層通過內(nèi)外墻體向下傳遞，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層部位，通過鋼筋混凝土梁傳給柱，再傳給基礎(chǔ)(如圖5.4a所示)。底部框架承重方案的特點如下：(1)墻和柱都是主要承重構(gòu)件。以柱代替內(nèi)外墻體，在使用上可獲得較大的使用空間。(2)由于底部結(jié)構(gòu)形式的變化，其抗側(cè)剛度發(fā)生了明顯的變化，成為上部剛度較大，底部剛度較小的上剛下柔結(jié)構(gòu)房屋。以上是從大量工程實踐中概括出來的幾種承重方案。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)不同的使用要求，以及地質(zhì)、材料、施工等條件，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的原則，正確選用比較合理的承重方案。圖5.4a底部框架承重方案5.2砌體結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案一、房屋的空間工作性能砌體結(jié)構(gòu)房屋是由屋蓋、樓蓋、墻、柱、基礎(chǔ)等主要承重構(gòu)件組成的空間受力體系，共同承擔(dān)作用在房屋上的各種豎向荷載(結(jié)構(gòu)的自重、屋面、樓面的活荷載)、水平風(fēng)荷載和地震作用。砌體結(jié)構(gòu)房屋中僅墻、柱為砌體材料，因此墻、柱設(shè)計計算即成為本章的兩個主要方面的內(nèi)容。墻體計算主要包括內(nèi)力計算和截面承載力計算(或驗算)。計算墻體內(nèi)力首先要確定其計算簡圖，也就是如何確定房屋的靜力計算方案的問題。計算簡圖既要盡量符合結(jié)構(gòu)實際受力情況，又要使計算盡可能簡單?，F(xiàn)以單層房屋為例，說明在豎向荷載(屋蓋自重)和水平荷載(風(fēng)荷載)作用下，房屋的靜力計算是如何隨房屋空間剛度不同而變化的。情況一，如圖5.5所示為兩端沒有設(shè)置山墻的單層房屋，外縱墻承重，屋蓋為裝配式鋼筋混凝土樓蓋。該房屋的水平風(fēng)荷載傳遞路線是風(fēng)荷載→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基；豎向荷載的傳遞路線是屋面板→屋面梁→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基假定作用于房屋的荷載是均勻分布的，外縱墻的剛度是相等的，因此在水平荷載作用下整個房屋墻頂?shù)乃轿灰剖窍嗤?。如果從其中任意取出一單元，則這個單元的受力狀態(tài)將和整個房屋的受力狀態(tài)一樣。因此，可以用這個單元的受力狀態(tài)來代表整個房屋的受力狀態(tài)，這個單元稱為計算單元。在這類房屋中，荷載作用下的墻頂位移主要取決于縱墻的剛度，而屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度只是保證傳遞水平荷載時兩邊縱墻位移相同。如果把計算單元的縱墻看作排架柱、屋蓋結(jié)構(gòu)看作橫梁，把基礎(chǔ)看作柱的固定支座，屋蓋結(jié)構(gòu)和墻的連接點看作鉸結(jié)點，則計算單元的受力狀態(tài)就如同一個單跨平面排架，屬于平面受力體系，其靜力分析可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法。圖5.5無山墻單跨房屋的受力狀態(tài)及計算簡圖情況二,如圖5.6所示為兩端設(shè)置山墻的單層房屋。在水平荷載作用下，屋蓋的水平位移受到山墻的約束，水平荷載的傳遞路線發(fā)生了變化。屋蓋可以看作是水平方向的梁(跨度為房屋長度，梁高為屋蓋結(jié)構(gòu)沿房屋橫向的跨度)，兩端彈性支承在山墻上，而山墻可以看作豎向懸臂梁支承在基礎(chǔ)上。因此，該房屋的水平風(fēng)荷載傳遞路線是：縱墻基礎(chǔ)風(fēng)荷載→縱墻→→地基屋蓋結(jié)構(gòu)→山墻→山墻基礎(chǔ)從上面的分析可以清楚地看出，這類房屋，風(fēng)荷載的傳遞體系已經(jīng)不是平面受力體系，而是空間受力體系。此時，墻體頂部的水平位移不僅與縱墻自身剛度有關(guān)，而且與屋蓋結(jié)構(gòu)水平剛度和山墻頂部水平方向的位移有關(guān)。圖5.6有山墻單跨房屋在水平力作用下的變形情況可以用空間性能影響系數(shù)η來表示房屋空間作用的大小。假定屋蓋在水平面內(nèi)是支承于橫墻上的剪切型彈性地基梁，縱墻(柱)為彈性地基，由理論分析可以得到空間性能影響系數(shù)為：(5.1)式中：——考慮空間工作時，外荷載作用下房屋排架水平位移的最大值?！夂奢d作用下，平面排架的水平位移值。k——屋蓋系統(tǒng)的彈性系數(shù)，取決于屋蓋的剛度。s——橫墻的間距。η值越大，表明考慮空間作用后的排架柱頂最大水平位移與平面排架的柱頂位移越接近，房屋的空間作用越??；η值越小，則表明房屋的空間作用越大。因此，η又稱為考慮空間作用后的側(cè)移折減系數(shù)。由于按照相關(guān)理論來計算彈性系數(shù)k是比較困難的，為此，《規(guī)范》采用半經(jīng)驗、半理論的方法來確定彈性系數(shù)k：對于第一類屋蓋，k=0.03；第二類屋蓋，k=0.05；第三類屋蓋，k=0.065。橫墻的間距s是影響房屋剛度和側(cè)移大小的重要因素，不同橫墻間距房屋的各層空間工作性能影響系數(shù)ηi可按表5-1查得。此外，為了簡便計算，《規(guī)范》偏于安全的取多層房屋的空間性能影響系數(shù)ηi與單層房屋相同的數(shù)值，即按表5-1取用。屋蓋或樓蓋類別橫墻間距s(m)1620242832364044485256606468721————0.330.390.450.500.550.600.640.680.710.740.772—0.350.450.540.610.680.730.780.82——————30.370.490.600.680.750.81—————————表5-1房屋各層的空間性能影響系數(shù)ηi注：i取1～n，n為房屋的層數(shù)。二、房屋的靜力計算方案影響房屋空間性能的因素很多，除上述的屋蓋剛度和橫墻間距外，還有屋架的跨度、排架的剛度、荷載類型及多層房屋層與層之間的相互作用等?！兑?guī)范》為方便計算，僅考慮屋蓋剛度和橫墻間距兩個主要因素的影響，按房屋空間剛度(作用)大小，將砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計算方案分為三種(如表5-2所示)。表5-2房屋的靜力計算方案注：①表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為m。②當多層房屋的屋蓋、樓蓋類別不同或橫墻間距不同時，可按本表規(guī)定分別確定各層(底層或頂部各層)房屋的靜力計算方案。③對無山墻或伸縮縫無橫墻的房屋，應(yīng)按彈性方案考慮。1.剛性方案房屋的空間剛度很大，在水平風(fēng)荷載作用下，墻、柱頂端的相對位移us/H≈0(H為縱墻高度)。此時屋蓋可看成縱向墻體上端的不動鉸支座，墻柱內(nèi)力可按上端有不動鉸支承的豎向構(gòu)件進行計算，這類房屋稱為剛性方案房屋。2.彈性方案

房屋的空間剛度很小，即在水平風(fēng)荷載作用下，墻頂?shù)淖畲笏轿灰平咏谄矫娼Y(jié)構(gòu)體系，其墻柱內(nèi)力計算應(yīng)按不考慮空間作用的平面排架或框架計算，這類房屋稱為彈性方案房屋。3.剛彈性方案房屋的空間剛度介于上述兩種方案之間，在水平風(fēng)荷載作用下，縱墻頂端水平位移比彈性方案要小、但又不可忽略不計，其受力狀態(tài)介于剛性方案和彈性方案之間，這時墻柱內(nèi)力計算應(yīng)按考慮空間作用的平面排架或框架計算，這類房屋稱為剛彈性方案房屋。有關(guān)計算表明，當房屋的空間性能影響系數(shù)η＜0.33時，可以近似按剛性方案計算；當η＞0.77時，按彈性方案計算是偏于安全的；當0.33＜η＜0.77時，可按剛彈性方案計算。在設(shè)計多層砌體結(jié)構(gòu)房屋時，不宜采用彈性方案，否則會造成房屋的水平位移較大，當房屋高度增大時，可能會因為房屋的位移過大而影響結(jié)構(gòu)的安全。三、《規(guī)范》對橫墻的要求由上面的分析可知，房屋墻、柱的靜力計算方案是根據(jù)房屋空間剛度的大小確定的，而房屋的空間剛度則由兩個主要因素確定，一是房屋中屋(樓)蓋的類別，二是房屋中橫墻間距及其剛度的大小。因此作為剛性和剛彈性方案房屋的橫墻，《規(guī)范》規(guī)定應(yīng)符合下列要求:(1)橫墻中開有洞口時，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻水平全截面面積的50%。(2)橫墻的厚度不宜小于180mm。(3)單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長度不宜小于H/2(H為橫墻總高度)。當橫墻不能同時符合上述要求時，應(yīng)對橫墻的剛度進行驗算。如其最大水平位移值

μmax

≤H/4000(H為橫墻總高度)時，仍可視作剛性和剛彈性方案房屋的橫墻；凡符合此剛度要求的一段橫墻或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如框架等)，也可以視作剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。橫墻在水平集中力作用下產(chǎn)生剪切變形(μp)和彎曲變形(μs

)，故總水平位移由兩部分組成。對于單層單跨房屋，如縱墻受均布風(fēng)荷載作用，且當橫墻上門窗洞口的水平截面面積不超過其水平全截面面積的75%時，橫墻頂點最大水平位移μmax可按下式計算(如圖5.7所示)：圖5.7單層房屋橫墻簡圖(5.2)

式中：——作用于橫墻頂端的水平集中荷載，=nP/2，且P=W+Rn——與該橫墻相鄰的兩橫墻間的開間數(shù)W——由屋面風(fēng)荷載折算為每個開間柱頂處的水平集中風(fēng)荷載R——假定排架無側(cè)移時作用在縱墻上均布風(fēng)荷載所求出的每個開間柱頂?shù)姆戳——橫墻總高度E——砌體的彈性模量I——橫墻的慣性矩，考慮轉(zhuǎn)角處有縱墻共同工作時按I型或[型截面計算，但從橫墻中心線算起的翼緣寬度每邊取——橫墻水平截面上的剪應(yīng)力，——剪應(yīng)力分布不均勻和墻體洞口影響的折算系數(shù)，近似取0.5A——橫墻毛截面面積G——砌體的剪變模量，式中：m——房屋總層數(shù)Pi——假定每開間框架各層均為不動鉸支座時，第i層的支座反力Hi——第i層樓面至基礎(chǔ)上頂面的高度多層房屋也可以仿照上述方法按下式進行計算：

(5.3)5.3墻、柱的高厚比驗算砌體結(jié)構(gòu)房屋中的墻、柱均是受壓構(gòu)件，除了應(yīng)滿足承載力的要求外，還必須保證其穩(wěn)定性，《規(guī)范》規(guī)定：用驗算墻、柱高厚比的方法來保證墻、柱的穩(wěn)定性。一、墻、柱的計算高度對墻、柱進行承載力計算或驗算高厚比時所采用的高度，稱為計算高度。它是由墻、柱的實際高度H，并根據(jù)房屋類別和構(gòu)件兩端的約束條件來確定的。按照彈性穩(wěn)定理論分析結(jié)果，并為了偏于安全，《規(guī)范》規(guī)定，受壓構(gòu)件的計算高度H0可按表5-4采用。

房屋類型柱帶壁柱墻或周邊拉結(jié)的墻排架方向垂直排架方向s＞2H2H≥s＞Hs≤H有吊車的單層房屋變截面柱上段彈性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu剛性、剛彈性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu變截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl無吊車的單層房屋和多層房屋單跨彈性方案1.5H1.0H1.5H剛彈性方案1.2H1.0H1.2H多跨彈性方案1.25H1.0H1.25H剛彈性方案1.10H1.0H1.10H剛性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s表5-4受壓構(gòu)件的計算高度H0注：①表中Hu為變截面柱的上段高度；Hl為變截面柱的下段高度。②對于上端為自由端的構(gòu)件，H0=2H。③對獨立柱，當無柱間支撐時，柱在垂直排架方向的H0應(yīng)按表中數(shù)值乘以1.25后采用。④s—房屋橫墻間距。⑤自承重墻的計算高度應(yīng)根據(jù)周邊支承或拉接條件確定。⑥表中的構(gòu)件高度H

應(yīng)按下列規(guī)定采用：在房屋底層，為樓板頂面到構(gòu)件下端支點的距離，下端支點的位置可取在基礎(chǔ)頂面，當埋置較深且有剛性地坪時，可取室外地面下500mm處；在房屋的其他層，為樓板或其他水平支點間的距離；對于無壁柱的山墻，可取層高加山墻尖高度的1/2；對于帶壁柱山墻可取壁柱處山墻的高度。

對有吊車的房屋，當荷載組合不考慮吊車作用時，變截面柱上段的計算高度可按表5-3規(guī)定采用；變截面柱下段的計算高度應(yīng)按下列規(guī)定采用(本規(guī)定也適用于無吊車房屋的變截面柱)。(1)當時，取無吊車房屋的H0。(2)當時，取無吊車房屋的H0乘以修正系數(shù)μ；其中，Iu為變截面柱上段的慣性矩，Il為變截面柱下段的慣性矩。(3)當時，取無吊車房屋的H0；但在確定值時，應(yīng)采用上柱截面。

影響墻、柱允許高厚比[β]的因素比較復(fù)雜，難以用理論推導(dǎo)的公式來計算，《規(guī)范》規(guī)定的限值是綜合考慮以下各種因素確定的：1)

砂漿強度等級砂漿強度直接影響砌體的彈性模量，而砌體彈性模量的大小又直接影響砌體的剛度。所以砂漿強度是影響允許高厚比的重要因素。砂漿強度愈高，允許高厚比亦相應(yīng)增大。2)

砌體類型毛石墻比一般砌體墻剛度差，允許高厚比要降低，而組合砌體由于鋼筋混凝土的剛度好，允許高厚比可提高。3)

橫墻間距

橫墻間距愈小，墻體穩(wěn)定性和剛度愈好；橫墻間距愈大，墻體穩(wěn)定性和剛度愈差。高厚比驗算時用改變墻體的計算高度來考慮這一因素，柱子沒有橫墻聯(lián)系，其允許高厚比應(yīng)比墻小些。這一因素，在計算高度和相應(yīng)高厚比的計算中考慮。二、高厚比的影響因素

4)砌體截面剛度砌體截面慣性矩較大，穩(wěn)定性則好。當墻上門窗洞口削弱較多時，允許高厚比值降低，可以通過有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)來考慮此項影響。5)

構(gòu)造柱間距及截面構(gòu)造柱間距愈小，截面愈大，對墻體的約束愈大，因此墻體穩(wěn)定性愈好，允許高厚比可提高。通過修正系數(shù)來考慮。6)

支承條件剛性方案房屋的墻柱在屋蓋和樓蓋支承處假定為不動鉸支座，剛性好；而彈性和剛彈性房屋的墻柱在屋(樓)蓋處側(cè)移較大，穩(wěn)定性差。驗算時用改變其計算高度來考慮這一因素。7)構(gòu)件重要性和房屋使用情況對次要構(gòu)件，如自承重墻允許高厚比可以增大，通過修正系數(shù)考慮；對于使用時有振動的房屋則應(yīng)酌情降低。

墻、柱高厚比的允許極限值稱允許高厚比，用[]表示，可按表5-3采用。需要指出，[]值與墻、柱砌體材料的質(zhì)量和施工技術(shù)水平等因素有關(guān)，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，在材料強度日益增高，砌體質(zhì)量不斷提高的情況下，[]值將有所增大。三、允許高厚比及其修正砂漿強度等級墻柱M2.52215M5.02416≥M7.52617表5-3墻、柱允許高厚比[]值注：①毛石墻、柱允許高厚比應(yīng)按表中數(shù)值降低20%。②組合磚砌體構(gòu)件的允許高厚比，可按表中數(shù)值提高20%，但不得大于28。③驗算施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體高厚比時，允許高厚比對墻取14，對柱取11。

自承重墻是房屋中的次要構(gòu)件，且僅有自重作用。根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，對用同一材料制成的等高、等截面桿件，當兩端支承條件相同，且僅受自重作用時失穩(wěn)的臨界荷載比上端受有集中荷載的要大，所以自承重墻的允許高厚比的限值可適當放寬，即[]可乘以一個大于1的修正系數(shù)。對于厚度h≤240mm的自承重墻，的取值分別為：當h=240mm時，=1.2。當h=180mm時，=1.32。當h=120mm時，=1.44。當h=90mm時，=1.5。上端為自由端墻的允許高厚比，除按上述規(guī)定提高外，尚可再提高30%；對厚度小于90mm的墻，當雙面用不低于M10的水泥砂漿抹面，包括抹面層的墻厚不小于90mm時，可按墻厚等于90mm驗算高厚比。對有門窗洞口的墻，允許高厚比[]，按表5-3所列數(shù)值乘以修正系數(shù)，可按下式計算：

式中——在寬度s范圍內(nèi)的門窗洞口總寬度(如圖5.8所示)。s——相鄰窗間墻或壁柱之間的距離。當按(5.5)式計算的值小于0.7時，應(yīng)采用0.7；當洞口高度等于或小于墻高的1/5時，取=1.0。圖5.8門窗洞口寬度示意圖（5.5）1.一般墻、柱高厚比驗算

(5.4)式中：——墻、柱的計算高度，按表5-4取用h——墻厚或矩形柱與相對應(yīng)的邊長——自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)，按前述規(guī)定采用——有門窗洞口的墻允許高厚比修正系數(shù)，按前述規(guī)定采用[]——墻、柱允許高厚比，按表5-3取用2.帶壁柱墻的高厚比驗算

1)

整片墻高厚比驗算(5.7)

式中：——帶壁柱墻截面的折算厚度，=3.5ii——帶壁柱墻截面的回轉(zhuǎn)半徑，i=；I、A分別為帶壁柱墻截面的慣性矩和截面面積四、墻、柱高厚比驗算

《規(guī)范》規(guī)定，當確定帶壁柱墻的計算高度時，s應(yīng)取相鄰橫墻間距。在確定截面回轉(zhuǎn)半徑i時，帶壁柱墻的計算截面翼緣寬度

可按下列規(guī)定采用(取小值)。

(1)

多層房屋，當有門窗洞口時，可取窗間墻寬度；當無門窗洞口時，每側(cè)翼墻寬度可取壁柱高度的1/3。

(2)

單層房屋，可取壁柱寬加2/3墻高，但不大于窗間墻寬度和相鄰壁柱間距離。

(3)計算帶壁柱墻的條形基礎(chǔ)時，可取相鄰壁柱間的距離。

2)

壁柱間墻的高厚比驗算壁柱間墻的高厚比可按無壁柱墻公式(5.4)進行驗算。此時可將壁柱視為壁柱間墻的不動鉸支座。因此計算時，s應(yīng)取相鄰壁柱間距離，而且不論帶壁柱墻體的房屋的靜力計算采用何種計算方案，一律按表5-4中的剛性方案取用。3.帶構(gòu)造柱墻高厚比驗算

墻中設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱時，可提高墻體使用階段的穩(wěn)定性和剛度。但由于在施工過程中大多數(shù)是先砌墻后澆筑構(gòu)造柱，所以應(yīng)采取措施，保證構(gòu)造柱墻在施工階段的穩(wěn)定性。1)

整片墻高厚比驗算(5.4a)式中：——帶構(gòu)造柱墻在使用階段的允許高厚比提高系數(shù)，按下式計算:(5.6)式中：——系數(shù)。對細料石、半細料石砌體，=0；對混凝土砌塊、粗料石、毛料石及毛石砌體，=1.0；其他砌體，=1.5——構(gòu)造柱沿墻長方向的寬度l——構(gòu)造柱間距當確定H0時，取相鄰橫墻間距。為與組合磚墻承載力計算相協(xié)調(diào)，規(guī)定：當時??；當時取。表明構(gòu)造柱間距過大，對提高墻體穩(wěn)定性和剛度的作用已很小，考慮構(gòu)造柱有利作用的高厚比驗算不適用于施工階段，此時，對施工階段直接取=1.0。2)

構(gòu)造柱間墻的高厚比驗算構(gòu)造柱間墻的高厚比可按公式(5.4)進行驗算。此時可將構(gòu)造柱視為壁柱間墻的不動鉸支座。因此計算H0時，s應(yīng)取相鄰構(gòu)造柱間距離，而且不論帶壁柱墻體的房屋的靜力計算采用何種計算方案，H0一律按表5-4中的剛性方案取用。

《規(guī)范》規(guī)定設(shè)有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻或帶構(gòu)造柱墻，當時，圈梁可視作壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的不動鉸支點(b為圈梁寬度)。這是由于圈梁的水平剛度較大，能夠限制壁柱間墻體或構(gòu)造柱間墻的側(cè)向變形的緣故。如果墻體條件不允許增加圈梁的寬度，可按墻體平面外等剛度原則增加圈梁高度，以滿足壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻不動鉸支點的要求?！纠?】

某無吊車的單層倉庫，平面尺寸、山墻立面尺寸、壁柱墻截面尺寸如圖1所示，層高4.2m，采用M2.5砂漿砌筑，裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋，試驗算縱墻與山墻的高厚比。圖1單層倉庫尺寸圖解：1.靜力計算方案的確定

根據(jù)裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋，查表5-2得s＜32m時屬剛性方案房屋，本題山墻間距s=24m＜32m，故為剛性方案。2.縱墻高厚比驗算

(1)求帶壁柱墻截面幾何特征

(2)縱墻整片墻高厚比驗算壁柱高度H=4.2+0.5=4.7m(0.5m是室內(nèi)地面至基礎(chǔ)頂面的距離)

查表知：壁柱的計算高度；[]=22；

(3)縱墻壁柱間墻高厚比驗算

查表得

所以縱墻滿足穩(wěn)定性要求。3.山墻高厚比驗算(1)求帶壁柱開門洞山墻截面的幾何特征

(2)開門洞山墻整片墻高厚比驗算H=6.37m(取山墻壁柱高度)；查表得；[]=22；=1.0

(3)開門洞山墻壁柱間墻高厚比驗算墻高取中間壁柱間墻的平均高度，即H=(6.37+7.2)/2=6.79m；壁柱間墻長s=5m由于；查表得；[]=22；=1.0

所以山墻穩(wěn)定性滿足要求。

由前述分析可知，單層房屋為剛性方案時，其縱墻頂端的水平位移在靜力分析時可以認為為零。內(nèi)力計算可采用下列假定(如圖5.12所示)：5.4單層房屋的墻體計算一、單層剛性方案房屋承重縱墻的計算圖5.12單層剛性方案房屋承重縱墻的計算簡圖

(1)縱墻、柱下端在基礎(chǔ)頂面處固接，上端與屋面大梁(或屋架)鉸接。(2)屋蓋結(jié)構(gòu)可視為縱墻上端的不動鉸支座。根據(jù)上述假定，每片縱墻就可以按上端支承在不動鉸支座和下端支承在固定支座上的豎向構(gòu)件單獨進行計算，使計算工作大為簡化。作用于結(jié)構(gòu)上的荷載及內(nèi)力計算如下所示：1.屋面荷載作用

屋面荷載包括屋蓋構(gòu)件自重、屋面活荷載或雪荷載，這些荷載通過屋架或屋面大梁以集中力的形式作用于墻體頂端。通常情況下，屋架或屋面大梁傳至墻體頂端集中力Nl的作用點，對墻體中心線有一個偏心距el，所以作用于墻體頂端的屋面荷載由軸心壓力Nl和彎矩M=Nlel組成，由此可計算出其內(nèi)力(如圖5.13所示)為式（5.8）。2.風(fēng)荷載作用

風(fēng)荷載包括作用于屋面上和墻面上的風(fēng)荷載兩部分組成。屋面上的風(fēng)荷載(包括作用在女兒墻上的風(fēng)荷載)一般簡化為作用于墻、柱頂端的集中荷載W，對于剛性方案房屋，W已通過屋蓋直接傳至橫墻，再由橫墻傳至基礎(chǔ)后傳給地基，所以在縱墻上不產(chǎn)生內(nèi)力。墻面風(fēng)荷載為均布荷載q，應(yīng)考慮兩種風(fēng)向，即按迎風(fēng)面(壓力)、背風(fēng)面(吸力)分別考慮。在q作用下，墻體的內(nèi)力為(如圖5.14所示)式（5.9）。圖5.14風(fēng)荷載作用下內(nèi)力圖（5.8）（5.9）當時，。迎風(fēng)面，背風(fēng)面。

3.墻體自重

墻體自重包括砌體、內(nèi)外粉刷及門窗的自重，作用于墻體的軸線上。當墻柱為等截面時，自重不引起彎矩；當墻柱為變截面時，上階柱自重G1對下階柱各截面產(chǎn)生彎矩M1=G1e1(e1為上下階柱軸線間距離)。因M1在施工階段就已經(jīng)存在，應(yīng)按懸臂柱計算。4.控制截面及內(nèi)力組合

在進行承重墻、柱設(shè)計時，應(yīng)先求出多種荷載作用下的內(nèi)力，然后根據(jù)荷載規(guī)范考慮多種荷載組合．再找出墻柱的控制截面，求出控制截面的內(nèi)力組合，最后選出各控制截面的最不利內(nèi)力進行墻柱承載力驗算。墻截面寬度取窗間墻寬度。其控制截面為墻柱頂端I-I截面、墻柱下端Ⅱ-Ⅱ截面和風(fēng)荷載作用下的最大彎矩對應(yīng)的Ⅲ-Ⅲ截面(如圖5.15所示)。I-I截面既有軸力N又有彎矩M，按偏心受壓驗算承載力，同時還需驗算梁下的砌體局部受壓承載力；Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面均按偏心受壓驗算承載力。

設(shè)計時，應(yīng)先求出各種荷載單獨作用下的內(nèi)力，然后按照可能同時作用的荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進行組合，求出上述控制截面中的控制內(nèi)力，作為選擇墻柱截面尺寸和作為承載力驗算的依據(jù)。根據(jù)荷載規(guī)范，在一般混合結(jié)構(gòu)單層房屋中，采用下列三種荷載組合：(1)恒荷載+風(fēng)荷載。(2)恒荷載+活荷載(除風(fēng)荷載外的活荷載)。(3)恒荷載+0.9活荷載(包括風(fēng)荷載)。圖5.15控制截面

由于單層彈性方案房屋的橫墻間距大，空間剛度很小，因此墻、柱內(nèi)力可按屋架或屋面大梁與墻(柱)鉸接、不考慮空間作用的有側(cè)移的平面排架計算，并采用以下假定：(1)屋架(或屋面梁)與墻、柱頂端鉸接，下端嵌固于基礎(chǔ)頂面。(2)屋架(或屋面梁)可視為剛度無限大的系桿，在軸力作用下無拉伸或壓縮變形，故在荷載作用下，柱頂水平位移相等。取一個開間為計算單元，其計算簡圖如圖5.22所示，按有側(cè)移的平面排架進行內(nèi)力分析，計算步驟如下：(1)先在排架上端加一個假設(shè)的不動水平鉸支座，形成無側(cè)移的平面排架(圖5.24(b))，計算出此時假設(shè)的不動水平鉸支座的反力和相應(yīng)的內(nèi)力，其內(nèi)力分析和剛性方案相同。(2)把已求出的假設(shè)柱頂支座反力反向作用于排架頂端，求出這種受力情況下的內(nèi)力。(3)將上述兩種結(jié)果進行疊加，抵消了假設(shè)的柱頂反力，仍為有側(cè)移平面排架，可得到按彈性方案計算結(jié)果?，F(xiàn)以單層單跨等截面柱的彈性方案房屋為例，說明其內(nèi)力計算方法。二、單層彈性方案房屋承重縱墻的計算1.屋蓋荷載作用

如圖5.23所示的單層單跨等高房屋，當屋蓋荷載對稱時，排架柱頂將不產(chǎn)生側(cè)移。因此內(nèi)力計算與剛性方案相同，即式（5.19）所示。圖5.22單層彈性方案房屋計算簡圖圖5.23屋蓋荷載作用下的內(nèi)力2.風(fēng)荷載作用

在風(fēng)荷載作用下排架產(chǎn)生側(cè)移。假定在排架頂端加一個不動鉸支座(圖5.24(b))，與剛性方案相同。由圖5.24可得：圖5.24風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力（5.20）

將反力R反向作用于排架頂端，由圖5.24(c)可得：

(5.21)疊加式5.20和5.21可得內(nèi)力為：(5.22)

彈性方案房屋墻柱控制截面為柱頂I-I及柱底Ⅱ-Ⅱ截面，其承載力驗算與剛性方案相同。

在水平荷載作用下，剛彈性方案房屋墻頂將產(chǎn)生水平位移，但側(cè)移值比彈性方案房屋小，但不能忽略。因此計算時應(yīng)考慮房屋的空間工作，其計算簡圖采用在平面排架(彈性方案)的柱頂加一個彈性支座(圖5.25(a))。彈性支座剛度與房屋空間性能影響系數(shù)有關(guān)。三、單層剛彈性方案房屋承重縱墻的計算圖5.25單層剛彈性方案計算簡圖

當水平集中力作用于排架柱頂時，由于空間作用的影響，柱頂水平側(cè)移，較平面排架的柱頂水平側(cè)移減小，其差值為：(5.23)設(shè)x為彈性支座反力，根據(jù)位移與內(nèi)力成正比的關(guān)系可以求出此反力x，即

則(5.24)因此，對于剛彈性方案單層房屋的內(nèi)力計算，只需在彈性方案房屋的計算簡圖上，加上一個由空間作用引起的彈性支座反力的作用即可。剛彈性方案房屋墻柱內(nèi)力計算步驟如下(如圖5.26所示)：

(1)先在排架的頂端附加一個假設(shè)的不動鉸支座(圖5.26(b))，計算出假設(shè)的不動鉸支座反力R及相應(yīng)內(nèi)力(同彈性方案計算的第1步)。(2)把假設(shè)附加反力R反向作用于排架頂端，并與柱頂彈性支座反力進行疊加，即相當于在排架柱頂端反向作用的反力(圖5.26(c))，然后求出其墻柱內(nèi)力。為空間性能影響系數(shù)(查表取用)。(3)把上述兩種情況的內(nèi)力計算結(jié)果疊加，即得到按剛彈性方案房屋的內(nèi)力計算結(jié)果。現(xiàn)以單層單跨等截面柱的剛彈性方案房屋為例，說明其內(nèi)力計算方法。(a)(b)(c)

圖5.26剛彈性方案單層房屋的內(nèi)力計算1.屋蓋荷載

由于屋蓋荷載為對稱荷載，排架柱頂無水平位移，所以其內(nèi)力計算完全同彈性方案的計算方法。2.風(fēng)荷載

計算方法類似于彈性方案，由(圖5.20(b)、(c))兩部分內(nèi)力疊加得到：

(5.25)

剛彈性方案房屋墻柱控制截面為柱頂?-?及柱底Ⅱ-Ⅱ截面，其承載力驗算與剛性方案相同?！纠?】

某單跨倉庫采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋(帶壁柱磚墻承重)，房屋跨度為15m，長度為36m，壁柱間距離6m，兩端山墻厚180mm，從檐口到基礎(chǔ)頂面的距離為6.65m，屋架支承中心位于壁柱墻形心處。壁柱間有寬度3.0m的窗洞?；撅L(fēng)壓，。坡屋頂迎風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)；背風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)；墻面迎風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)；背風(fēng)面風(fēng)荷載體型系數(shù)(如圖2所示)。要求：(1)確定房屋的靜力計算方案。(2)確定帶壁柱墻的翼緣寬度。(3)風(fēng)荷載作用下柱底的彎矩設(shè)計值。單層房屋的墻體計算，

(a)倉庫及壁柱尺寸簡圖(b)計算單元及風(fēng)載體型系數(shù)圖2解：計算時，可按屋架與墻為鉸接的不考慮空間作用的平面排架計算，取中間一個柱距(6m)作為計算單元(圖2(b)所示)。1.房屋靜力計算方案的確定

根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定：當橫墻的厚度不宜小于180mm時，該墻可以作為剛性或剛彈性方案房屋的橫墻，本題橫墻厚度為180mm，故靜力計算方案為彈性方案房屋。2.帶壁柱墻的翼緣寬度的確定

根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定，帶壁柱墻的翼緣寬度應(yīng)取下列三種情況的較小值。(1)壁柱寬加2/3墻高：(2)窗間墻寬度：3000mm(3)相鄰壁柱間距離：6000mm所以帶壁柱墻的翼緣寬度3000mm3.風(fēng)荷載作用下柱底的彎矩設(shè)計值的確定

1)風(fēng)力分析由于房屋高度小于30m，故風(fēng)振系數(shù)1.0柱頂集中風(fēng)荷載由柱頂?shù)轿菁垢叨确秶?3.75m)內(nèi)的風(fēng)荷載組成，其值為：；迎風(fēng)墻面均布風(fēng)荷載；背風(fēng)墻面均布風(fēng)荷載；2)柱頂水平集中力作用下柱底端的彎矩用剪力分配法將分配給A、B兩柱的柱頂，由于A、B兩柱的剛度相等，所以A、B兩柱各分得的水平力為/2，所以柱底彎矩(如圖3所示)。；；圖3柱頂水平集中力作用下柱底端的彎矩圖3)左來風(fēng)作用下柱底端的彎矩先在排架頂端加一根水平支桿(如圖4所示)，在作用下支桿的反力：圖4

此時，柱A的柱頂剪力=5.86kN；柱B的柱頂剪力=0kN。把附加支桿反力反向作用于排架柱頂，這反力由A、B兩柱承擔(dān)，由于A、B兩柱的剛度相等，各分得一半，柱頂剪力；將上述兩步疊加起來，即得柱頂剪力。柱A的柱頂剪力柱B的柱頂剪力柱A的底端彎矩kN?m柱B的底端彎矩kN?m(如圖5所示)4)左來風(fēng)作用下柱底端的彎矩(如圖6所示)先在排架頂端加一根水平支桿，在作用下支桿的反力

此時，柱A的柱頂剪力=0kN；柱B的柱頂剪力=3.76kN把附加支桿反力反向作用于排架柱頂，這反力由A、B兩柱承擔(dān)，由于A、B兩柱的剛度相等，各分得一半，柱頂剪力；將上述兩步疊加起來，即得柱頂剪力。柱A的柱頂剪力柱B的柱頂剪力柱A的底端彎矩kN?m(如圖6所示)柱B的底端彎矩kN?m5)彎矩的組合A柱左來風(fēng)：kN?m；右來風(fēng)：M=52.93kN?mB柱左來風(fēng)：kN?m；右來風(fēng)：M=57.85kN?m圖5柱B的底端彎矩圖6柱A的底端彎矩

對多層民用房屋，如住宅、宿舍、教學(xué)樓、辦公樓等，由于橫墻間距較小，一般屬于剛性方案房屋。設(shè)計時，既需驗算墻體的高厚比，又要驗算承重墻的承載力。一、多層剛性方案房屋承重縱墻的計算5.5多層房屋的墻體計算1.計算單元的選取

混合結(jié)構(gòu)房屋縱墻一般較長，設(shè)計時可僅取一段有代表性的墻柱(一個開間)作為計算單元。一般情況下，計算單元的受荷寬度為一個開間，如圖5.16所示。有門窗洞口時，內(nèi)外縱墻的計算截面寬度B一般取一個開間的門間墻或窗間墻；無門窗洞口時，計算截面寬度B??；如壁柱間的距離較大且層高較小時，B可按下式取用。式中：b——壁柱寬度。(5.10)

圖5.16多層剛性方案房屋的計算單元2.豎向荷載作用下的計算

在豎向荷載作用下，多層剛性方案房屋的承重墻如同一豎向連續(xù)梁，屋蓋、樓蓋及基礎(chǔ)頂面作為連續(xù)梁的支承點。由于屋蓋、樓蓋中的梁或板伸入墻內(nèi)擱置，致使墻體的連續(xù)性受到削弱，因此在支承點處所能傳遞的彎矩很小。為了簡化計算，假定連續(xù)梁在屋蓋、樓蓋處為鉸接。在基礎(chǔ)頂面處的軸向力遠比彎矩大，所引起的偏心距也很小，按軸心受壓和偏心受壓的計算結(jié)果相差不大，因此，墻體在基礎(chǔ)頂面處也可假定為鉸接。這樣，在豎向荷載作用下，剛性方案多層房屋的墻體在每層高度范圍內(nèi)，均可簡化為兩端鉸接的豎向構(gòu)件進行計算。

按照上述假定，多層房屋上下層墻體在樓蓋支承處均為鉸接。在計算某層墻體時，以上各層荷載傳至該層墻體頂端支承截面處的彎矩為零；而所計算層墻體頂端截面處，由樓蓋傳來的豎向力則應(yīng)考慮其偏心距。圖5.18豎向荷載作用下墻體受力分析

以圖5.18三層辦公樓的第二層和第一層墻為例，來說明其在豎向荷載作用下內(nèi)力計算方法。(1)對第二層墻(如圖5.18a所示)。上端截面內(nèi)力：（5.11）下端截面內(nèi)力：

（5.12）式中：N1——本層墻頂樓蓋的梁或板傳來的荷載即支承力Nu——由上層墻傳來的荷載e1——N1對本層墻體截面形心線的偏心距G——本層墻體自重(包括內(nèi)外粉刷，門窗自重等)

(2)對底層，假定墻體在一側(cè)加厚，則由于上下層墻厚不同，上下層墻軸線偏離，因此，由上層墻傳來的豎向荷載將對下層墻產(chǎn)生彎矩(圖5.18b)。上端截面內(nèi)力：；（5.13）下端截面內(nèi)力：；（5.14）

式中：N1——本層墻頂樓蓋的梁或板傳來的荷載即支承力。Nu——由上層墻傳來的荷載。e1——N1對本層墻體截面形心線的偏心距。G——本層墻體自重(包括內(nèi)外粉刷，門窗自重等)。eu——Nu對本層墻體截面形心線的偏心距。N1對本層墻體截面形心線的偏心距e1可按下面方式確定：當梁、板支承在墻體上時，有效支承長度為a0，由于上部墻體壓在梁或板上面阻止其端部上翹，使N1作用點內(nèi)移。《規(guī)范》規(guī)定這時取N1作用點距墻體內(nèi)邊緣0.4a0

處(如圖5.17所示)。因此，N1對墻體截面產(chǎn)生的偏心距e1為：(5.15)式中：y——墻截面形心到受壓最大邊緣的距離，對矩形截面墻體y=h/2；h為墻厚，(如圖5.17所示)a0——梁、板有效支承長度，按前述有關(guān)公式計算。當墻體在一側(cè)加厚時，上下墻形心線間的距離為：(5.16)式中：h1、h2——分別為上下層墻體的厚度。3.水平荷載作用下的計算

由于風(fēng)荷載對外墻面相當于橫向力作用，所以在水平風(fēng)荷載作用下，計算簡圖仍為—豎向連續(xù)梁，屋蓋、樓蓋為連續(xù)梁的支承，并假定沿墻高承受均布線荷載(如圖5.19所示)，其引起的彎矩可近似按下式計算。

(5.18)

式中：ψ——沿樓層高均布風(fēng)荷載的設(shè)計值(kN/m)。Hi——第i層墻高，即第i層層高。計算時應(yīng)考慮左右風(fēng)，使得與風(fēng)荷載作用下計算的彎矩組合值絕對值最大。對于剛性方案多層房屋外墻，當符合下列要求時，靜力計算可不考慮風(fēng)荷載的影響。(1)洞口水平截面面積不超過全截面面積的2/3。(2)層高和總高不超過表5-5的規(guī)定。(3)屋面自重不小于0.8KN/m2。4.選擇控制截面進行承載力計算

每層墻取兩個控制截面，上截面可取墻體頂部位于大梁(或板)底的砌體截面Ⅰ-Ⅰ，該截面承受彎矩MI和軸力NI，因此需進行偏心受壓承載力和梁下局部受壓承載力驗算。下截面可取墻體下部位于大梁(或板)底稍上的砌體截面Ⅱ-Ⅱ，底層墻則取基礎(chǔ)頂面，該截面軸力N最大，僅考慮豎向荷載時彎矩為零按軸心受壓計算；若需考慮風(fēng)荷載，則該截面彎矩因此需按偏心受壓進行承載力計算。表5-5外墻不考慮風(fēng)荷載影響時的最大高度

當樓面梁支承于墻上時，梁端上下的墻體對梁端轉(zhuǎn)動有一定的約束作用，因而梁端也有一定的約束彎矩。當梁的跨度較小時，約束彎矩可以忽略；但當梁的跨度較大時，約束彎矩不可忽略。約束彎矩將在梁端上、下墻體內(nèi)產(chǎn)生彎矩，使墻體偏心距增大(曾出現(xiàn)過因梁端約束彎矩較大引起的事故)，為防止這種情況，《規(guī)范》規(guī)定：對于梁跨度大干9m的墻承重的多層房屋，除按上述方法計算墻體承載力外，宜再按梁兩端固結(jié)計算梁端彎矩，再將其乘以修正系數(shù)

后，按墻體線剛度分到上層墻底部和下層墻頂部。修正系數(shù)可按下列公式計算。

(5.17)

式中：a——梁端實際支承長度。h——支承墻體的墻厚，當上下墻厚不同時取下部墻厚，當有壁柱時取hT。此時Ⅱ-Ⅱ截面的彎矩不為零，不考慮風(fēng)荷載時也應(yīng)按偏心受壓計算。二、多層剛性方案房屋承重橫墻的計算

在以橫墻承重的房屋中，橫墻間距較小，縱墻間距(房間的進深)亦不大，一般情況均屬于剛性方案房屋。承載力計算按下列方法進行。1.計算單元和計算簡圖

剛性方案房屋的橫墻承受屋蓋和樓蓋傳來的均布線荷載，通常取單位寬度(b=1000mm)的橫墻作為計算單元；一般屋蓋和樓蓋構(gòu)件擱置在橫墻上，因而屋面板和樓板可視為橫墻的側(cè)向支承，另外，同于墻兩側(cè)樓板伸入墻身，較縱墻更加削弱了墻體在該處的整體性；而在底層墻與基礎(chǔ)連接處，墻體整體性雖未削弱，但由于上部傳來的軸向力與該處彎矩相比大很多，因此計算簡圖可簡化為每層橫墻視為兩端不動鉸接的豎向構(gòu)件(如圖5.20所示)，構(gòu)件的高度一般取為層高。但對于底層，取基礎(chǔ)頂面至樓板頂面的距離，基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪時，可取室外地面下500mm處；對于頂層為坡屋頂時，則取層高加上山墻高度的一半。圖5.20多層剛性方案房屋承重橫墻的計算簡圖

橫墻承受的荷載也和縱墻一樣，但對中間墻則承受兩邊樓蓋傳來的豎向力，即Nu、N11、N12、G(如圖5.20)，其中N11、N12分別為橫墻左、右兩側(cè)樓板傳來的豎向力。當由橫墻兩邊的恒載和活載引起的豎向力相同時，沿整個橫墻高度都承受軸心壓力，橫墻的控制截面應(yīng)取該層墻體的底部。否則，應(yīng)按偏心受壓驗算橫墻頂部的承載力。當橫墻上有洞口時應(yīng)考慮洞口削弱的影響。對直接承受風(fēng)荷載的山墻，其計算方法與縱墻相同。2.控制截面的承載力驗算

【例5-3】

如圖5.21所示一三層辦公樓，底層采用MU10單排孔混凝土小型空心砌塊、Mb7.5砂漿砌筑；2～3層采用MU7.5單排孔混凝土小型空心砌塊、Mb5砂漿砌筑，墻厚190mm；圖中梁L-1截面為250mm×600mm，兩端伸入墻內(nèi)190mm，窗寬1800mm，高1500mm，施工質(zhì)量控制等級為B級。試驗算各承重墻的承載力。

解：

1.

荷載計算1)

屋面荷載屋面恒載標準值：4.28kN/m2屋面活載標準值：0.5kN/m2；組合值系數(shù)Ψc=0.72)

樓面荷載樓面恒載標準值：3.19kN/m2樓面活載標準值：2.0kN/m2；組合值系數(shù)Ψc=0.73)

墻體荷載190mm厚混凝土小型空心砌塊墻體雙面塞規(guī)你砂漿粉刷20mm為2.96kN/m2。鋁合金窗為0.25kN/m2。4)L-1梁自重0.25×0.6×25=3.75kN/m(a)平面圖圖5.21三層辦公樓(b)剖面圖

2.確定靜力計算方案

采用裝配式鋼筋混凝土屋蓋，最大橫墻間距，查表知：屬于剛性方案房屋；且符合《規(guī)范》要求，外墻可以不考慮風(fēng)荷載影響。3.

高厚比驗算：詳見本章【例5.1】4.

縱墻內(nèi)力計算和截面承載力驗算1)

計算單元的確定外縱墻取一個開間為計算單元；根據(jù)圖5.21(a)，取圖中斜線部分為縱墻計算單元的受荷面積，窗間墻為計算截面?？v墻承載力由外縱墻控制，內(nèi)縱墻由于洞口面積較小，不起控制作用，因而不必計算。2)

控制截面

由于底層和二、三層砂漿等級不同，需驗算底層及二層墻體承載力，每層墻取兩個控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ(如圖5.21(b)所示)。二、三層砌體抗壓強度設(shè)計值，底層砌體抗壓強度設(shè)計值。每層墻的計算截面面積為：

3)各層墻體內(nèi)力標準值計算(1)計算各層墻重。女兒墻及頂層梁高范圍墻重：女兒墻高600mm，梁高600mm，屋樓面板厚120mm。

2～3層墻重(從上一層梁底面到下一層梁底面)。

底層墻重(大梁底面到基礎(chǔ)頂面)。(2)計算樓面梁支座反力。由恒載標準值傳來：由活載標準值傳來：有效支承長度a02=a03=187.3mm一層樓面梁有效支承長度：

4)

內(nèi)力組合

(1)

二層墻Ⅰ-Ⅰ截面。組合一：由可變荷載效應(yīng)控制的組合(；）。

組合二：由永久荷載效應(yīng)控制的組合(

；；）。

(2)

二層墻Ⅱ-Ⅱ截面。組合一：由可變荷載效應(yīng)控制的組合(；）。

組合二：由永久荷載效應(yīng)控制的組合(；；）。

(3)一層墻Ⅰ-Ⅰ截面(根據(jù)《規(guī)范》，考慮2～3樓面荷載折減系數(shù)0.85)。組合一：由可變荷載效應(yīng)控制的組合(；）。

組合二：由永久荷載效應(yīng)控制的組合(；；）。(4)

一層墻Ⅱ-Ⅱ截面組合一：由可變荷載效應(yīng)控制的組合(；)。組合二：由永久荷載效應(yīng)控制的組合(；；)。5)截面承載力驗算(1)

二層墻Ⅰ-Ⅰ截面。組合一：；；；；；查表有；滿足要求。組合二：；；；；；查表有

滿足要求。

(2)

二層墻Ⅱ-Ⅱ截面。按軸心受壓計算，取兩組組合中的較大軸力進行驗算。；查表有

(3)

一層墻Ⅰ-Ⅰ截面。組合一：；；；；；查表有

滿足要求。組合二：；；；；；

；查表有

滿足要求。(4)

一層墻Ⅱ-Ⅱ截面。按軸心受壓計算，取兩組組合中的較大軸力進行驗算。；查表有

6)大梁下局部受壓承載力驗算：(驗算略)。5.

橫墻內(nèi)力計算和截面承載力驗算取1m寬墻體作為計算單元，沿縱向取3.6m為受荷寬度，計算截面面積由于房屋開間、荷載均相同，因此近似按軸心受壓驗算。(1)

二層墻Ⅱ-Ⅱ截面組合一：由可變荷載效應(yīng)控制的組合(1.2；1.4)。

組合二：由永久荷載效應(yīng)控制的組合(1.35；1.4；0.7)。

取N=71.5kN

；查表有

(2)一層墻Ⅱ-Ⅱ截面組合一：由可變荷載效應(yīng)控制的組合(1.2；1.4)。

組合二：由永久荷載效應(yīng)控制的組合(1.35；1.4；0.7)。

取N=109.97kN

；查表有

三、多層剛彈性方案房屋的計算1.多層剛彈性方案房屋的靜力計算方法

多層房屋由屋蓋、樓蓋和縱、橫墻組成空間承重體系，除了在縱向各開間有空間作用之外，各層之間亦有相互約束的空間作用。

在水平風(fēng)荷載作用下，剛彈性方案多層房屋墻、柱的內(nèi)力分析，可仿照單層剛彈性方案房屋，考慮空間性能影響系數(shù)(查表，與單層方案房屋取值相同)，取多層房屋的一個開間為計算單元，作為平面排架的計算簡圖(圖5.30(a))，按下述方法進行。(1)在平面排架的計算簡圖