砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目8砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算任務(wù)8.4軸心受拉、受彎、受剪構(gòu)件設(shè)計(jì)任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定8.1.1混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置方案多層混合結(jié)構(gòu)房屋的主要承重結(jié)構(gòu)為屋蓋、樓蓋、墻體（柱）和基礎(chǔ)，其中墻體的布置是整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)布置的重要環(huán)節(jié)。墻體的布置與房屋的使用功能和房間的面積有關(guān)，而且影響建筑物的整體剛度。房屋的結(jié)構(gòu)布置可分為四種方案。１．橫墻承重體系屋面板及樓板沿房屋的縱向放置在橫墻上，形成了縱墻起圍護(hù)作用，橫墻起承重作用的結(jié)構(gòu)方案。由于橫墻的數(shù)量較多且間距小，同時(shí)橫墻與縱墻間有可靠的拉結(jié)，因此，房屋的整體性好，空間剛度大，對(duì)抵抗作用在房屋上的風(fēng)荷載及地震作用等水平荷載十分有利。下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定橫墻承重體系豎向荷載主要傳遞路線是：板→橫墻→基礎(chǔ)→地基。橫墻承重體系的特點(diǎn)：（１）橫墻是主要承重墻。此種體系對(duì)縱墻上門窗位置、大小等的限制較少。（２）橫墻間距很?。ㄒ话阍冢玻贰矗担碇g），房屋的空間剛度大，整體性好。這種體系對(duì)抵抗風(fēng)、地震等水平作用和調(diào)整地基不均勻沉降等方面，較縱墻承重體系有利得多。（３）這種體系房屋的樓蓋（或屋蓋）結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，施工方便，材料用量較少，但墻體的材料用量較多。橫墻承重體系由于橫墻間距小，房間大小固定，故適用于宿舍、住宅等居住建筑。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定２．縱墻承重體系縱墻承重體系豎向荷載主要傳遞路線是：板→縱墻→基礎(chǔ)→地基；板→梁→縱墻→基礎(chǔ)→地基?？v墻承重體系的特點(diǎn)如下：（１）縱墻是房屋的主要承重墻，橫墻的間距可以相當(dāng)大。這種體系室內(nèi)空間較大，有利于使用上靈活隔斷和布置。（２）由于縱墻承受的荷載較大，因此縱墻上門窗的位置和大小要受到一定限制。（３）縱墻承重體系樓蓋（屋蓋）的材料用量較多，而墻體材料用量較少。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定縱墻承重體是適用于使用上要求有較大室內(nèi)空間的房屋，或室內(nèi)隔斷墻位置有靈活變動(dòng)要求的房屋，如教學(xué)樓、辦公樓、圖書館、試驗(yàn)樓、食堂、中小型工業(yè)廠房等。３．縱、橫墻混合承重體系當(dāng)建筑物的功能要求房間的大小變化較多時(shí)，為了結(jié)構(gòu)布置的合理性，通常采用縱橫墻布置方案。縱橫墻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，縱、橫兩個(gè)方向的空間剛度均比較好，便于施工，所以適用于教學(xué)樓、辦公樓、多層住宅等建筑。此類房屋的荷載傳遞路線為：上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定４．內(nèi)框架承重體系這種體系房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土柱與樓蓋（或屋蓋）梁組成內(nèi)框架，與外墻共同承重，因此稱為內(nèi)框架承重體系。內(nèi)框架承重體系豎向荷載的主要傳遞路線是：板→梁→外縱墻→外縱墻基礎(chǔ)→地基；板→梁→柱→柱基礎(chǔ)→地基。內(nèi)框架承重體系的特點(diǎn)如下：（１）外墻和柱都是主要承重構(gòu)件，以柱代替承重內(nèi)墻，取得較大的室內(nèi)空間而不增加梁的跨度。（２）由于主要承重構(gòu)件材料性質(zhì)不同，墻和柱的壓縮性不同；基礎(chǔ)形式不同易產(chǎn)生不均勻沉降。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定若設(shè)計(jì)處理不當(dāng)，會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力。（３）由于橫墻較少，房屋的空間剛度較差，因而抗震性能也較差。內(nèi)框架承重體系可用于旅館、商店和多層工業(yè)建筑，某些建筑（如底層為商店的住宅）的底層也采用。8.1.2房屋的靜力計(jì)算方案混合結(jié)構(gòu)房屋是由屋蓋、樓蓋、墻、柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的一個(gè)空間受力體系，一方面承受著作用在房屋上的各種豎向荷載；另一方面還承受著墻面和屋面?zhèn)鱽淼乃胶奢d。由于各種構(gòu)件之間是相互連系的，不僅直接承受荷載的構(gòu)件起著抵抗荷載的作用，而且與其相連接的其他構(gòu)件也不同程度地參與工作，因此整個(gè)結(jié)構(gòu)體系處于空間工作狀態(tài)。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定圖８-１（ａ）所示的無山墻和橫墻的單層房屋，其屋蓋支承在外縱墻上。如果從兩個(gè)窗口中間截取一個(gè)單元，則這個(gè)單元的受力狀態(tài)與整個(gè)房屋的受力狀態(tài)是一樣的。可以用這個(gè)單元的受力狀態(tài)來代表整個(gè)房屋的受力狀態(tài)，這個(gè)單元稱為計(jì)算單元，如圖８-１（ａ）、（ｂ）所示。在水平風(fēng)荷載作用下，房屋各個(gè)計(jì)算單元將會(huì)產(chǎn)生相同的水平位移，沿房屋縱向各個(gè)單元之間不存在相互制約的空間作用，這種房屋的計(jì)算簡(jiǎn)圖為一單跨平面排架［圖８-１（ｄ）］。水平荷載傳遞路線為：風(fēng)荷載→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基。圖８-２為兩端加設(shè)了山墻的單層房屋，由于山墻的約束，在均布水平荷載作用下，整個(gè)房屋墻頂?shù)乃轿灰撇辉傧嗤?，距離山墻越近的墻頂受到山墻的約束越大，水平位移越小。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定水平荷載傳遞路線為：風(fēng)荷載→縱墻→縱墻基礎(chǔ)（或屋蓋結(jié)構(gòu)→山墻→山墻基礎(chǔ)）→地基。通過試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，房屋空間工作性能的主要影響因素為樓蓋（屋蓋）的水平剛度和橫墻間距的大小?；旌辖Y(jié)構(gòu)房屋是一個(gè)空間受力體系，各承載構(gòu)件不同程度地參與工作，共同承受作用在房屋上的各種荷載作用。在進(jìn)行房屋的靜力分析時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)房屋空間性能不同，分別確定其靜力計(jì)算方案，再進(jìn)行靜力分析。根據(jù)屋（樓）蓋類型不同以及橫墻間距的大小不同，在混合結(jié)構(gòu)房屋內(nèi)力計(jì)算中，根據(jù)房屋的空間工作性能，可有三種靜力計(jì)算方案，即剛性方案、彈性方案、剛彈性方案。１．剛性方案上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定當(dāng)房屋的橫墻間距較小、樓蓋（屋蓋）的水平剛度較大時(shí)，房屋的空間剛度較大，在荷載作用下，房屋的水平位移很小，可視墻、柱頂端的水平位移等于零。在確定墻、柱的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，可將樓蓋或屋蓋視為墻、柱的水平不動(dòng)鉸支座，墻、柱內(nèi)力按不動(dòng)鉸支承的豎向構(gòu)件計(jì)算［圖８-３（ａ）］，按這種方法進(jìn)行靜力計(jì)算的方案為剛性方案，按剛性方案進(jìn)行靜力計(jì)算的房屋為剛性方案房屋。一般，多層住宅、辦公樓、醫(yī)院的靜力計(jì)算方案都是這種方案。２．彈性方案當(dāng)房屋橫墻間距較大，樓蓋（屋蓋）水平剛度較小時(shí)，房屋的空間剛度較小，在荷載作用下房屋的水平位移較大。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定在確定計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，不能忽略水平位移的影響，不能考慮空間工作性能，如此進(jìn)行靜力計(jì)算的方案為彈性方案［圖８-３（ｂ）］，按彈性方案進(jìn)行靜力計(jì)算的房屋為彈性方案房屋。一般的單層廠房、倉庫、禮堂的靜力計(jì)算方案多屬此種方案。靜力計(jì)算時(shí)，可按屋架或大梁與墻（柱）鉸接、不考慮空間工作性能的平面排架計(jì)算。３．剛彈性方案房屋空間剛度介于剛性方案和彈性方案之間。在荷載作用下，房屋的水平位移也介于兩者之間。在確定計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，按在墻、柱有彈性支座（考慮空間工作性能）的平面排架計(jì)算。如此進(jìn)行靜力計(jì)算的方案為剛彈性方案［圖８-３（ｃ）］，按剛彈性方案進(jìn)行靜力計(jì)算的房屋為剛彈性方案房屋。上一頁下一頁返回任務(wù)8.1靜力計(jì)算方案確定根據(jù)以上分析，房屋的空間剛度不同，其靜力計(jì)算方案也不相同。而房屋的空間剛度主要取決于橫墻的剛度和間距，同時(shí)也與屋蓋、樓蓋的水平剛度有關(guān)。因此，在橫墻滿足了強(qiáng)度及穩(wěn)定要求時(shí)，可根據(jù)屋蓋及樓蓋的類別、橫墻間距，按表８-１確定房屋的靜力計(jì)算方案。上一頁返回任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算砌體結(jié)構(gòu)房屋中，作為受壓構(gòu)件的墻、柱，除了滿足承載力要求之外，還必須滿足高厚比的要求。墻、柱的高厚比驗(yàn)算是保證砌體房屋施工階段和使用階段穩(wěn)定性與剛度的一項(xiàng)重要構(gòu)造措施?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003—2011）中墻、柱允許高厚比［β］的確定，是根據(jù)我國長(zhǎng)期的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過大量調(diào)查研究得到的，同時(shí)也進(jìn)行了理論校核。砌體墻、柱的允許高厚比見表８-２。墻、柱高厚比應(yīng)按下式驗(yàn)算：下一頁返回任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算當(dāng)按式（８-２）計(jì)算得到的μ２的值小于０．７時(shí)，應(yīng)采用０．７，當(dāng)洞口高度等于或小于墻高的１/５時(shí)，可取μ２＝１。表８-３中的構(gòu)件高度H應(yīng)按下列規(guī)定采用：（１）在房屋底層，H為樓板頂面到構(gòu)件下端支點(diǎn)的距離。下端支點(diǎn)可取在基礎(chǔ)頂面。當(dāng)埋置較深且有剛性地坪時(shí)，可取室外地面下５００ｍｍ處。（２）在房屋其他層次，H為樓板或其他水平支點(diǎn)間的距離。（３）對(duì)于無壁柱的山墻，可取層高加山墻尖高度的１／２；對(duì)于帶壁柱的山墻，可取壁柱處的山墻高度。上一頁下一頁返回任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算（４）對(duì)有吊車的房屋，當(dāng)荷載組合不考慮吊車作用時(shí)，變截面柱上段的計(jì)算高度可按表８-３規(guī)定采用。8.2.1帶壁柱墻的高厚比驗(yàn)算帶壁柱的高厚比的驗(yàn)算包括兩部分內(nèi)容：帶壁柱墻的高厚比驗(yàn)算和壁柱之間墻體局部高厚比的驗(yàn)算。１．帶壁柱整片墻體高厚比的驗(yàn)算視壁柱為墻體的一部分，整片墻截面為Ｔ形截面，將Ｔ形截面墻按慣性矩和面積相等的原則換算成矩形截面，折算厚度hＴ＝３．５i，其高厚比驗(yàn)算公式為上一頁下一頁返回任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算Ｔ形截面的翼緣寬度bｆ，可按下列規(guī)定采用：（１）多層房屋，當(dāng)有門窗洞口時(shí)，口可取窗間墻寬度；當(dāng)無門窗洞口時(shí)，口每側(cè)可取壁柱高度的１／３。（２）單層房屋可取壁柱寬加２／３壁柱高，但不得大于窗間墻寬度和相鄰壁柱之間的距離。上一頁下一頁返回任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算２．壁柱之間墻局部高厚比驗(yàn)算驗(yàn)算壁柱之間墻體的局部高厚比時(shí)，壁柱視為墻體的側(cè)向不動(dòng)支點(diǎn)，計(jì)算H0

時(shí)，s取壁柱之間的距離，且不管房屋靜力計(jì)算方案采用何種方案，在確定計(jì)算高度H0時(shí)，都按剛性方案考慮。8.2.2帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗(yàn)算帶構(gòu)造柱墻的高厚比的驗(yàn)算包括兩部分內(nèi)容：整片墻高厚比的驗(yàn)算和構(gòu)造柱之間墻體局部高厚比的驗(yàn)算。１．整片墻體高厚比的驗(yàn)算考慮設(shè)置構(gòu)造柱對(duì)墻體剛度的有利作用，墻體允許高厚比［β］可以乘以提高系數(shù)μｃ：上一頁下一頁返回任務(wù)8.2墻、柱高厚比驗(yàn)算需注意的是，構(gòu)造柱對(duì)墻體允許高厚比的提高只適用于構(gòu)造柱與墻體形成整體后的使用階段，并且構(gòu)造柱與墻體有可靠的連接。２．構(gòu)造柱間墻體高厚比的驗(yàn)算構(gòu)造柱間墻體的高厚比仍按式（8-1）驗(yàn)算，驗(yàn)算時(shí)仍視構(gòu)造柱為柱間墻的不動(dòng)鉸支點(diǎn)，計(jì)算H0時(shí)，取構(gòu)造柱間距，并按剛性方案考慮。上一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算8.3.1砌體材料8.3.1.1塊材１．磚磚的規(guī)格如圖８-６所示。砌體結(jié)構(gòu)常用的磚有燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚等。普通磚及多孔磚是由黏土頁巖等為主要材料焙燒而成的。硅酸鹽磚是用硅酸鹽材料加壓成型并經(jīng)高壓釜養(yǎng)而成的。普通磚和蒸壓磚具有全國統(tǒng)一的規(guī)格，其尺寸為２４０ｍｍ×１１５ｍｍ×５３ｍｍ。多孔磚的主要規(guī)格有１９０ｍｍ×１９０ｍｍ×１９０ｍｍ、２４０ｍｍ×１１５ｍｍ×９０ｍｍ、２４０ｍｍ×１８０ｍｍ×１１５ｍｍ等?？锥绰室话悴簧儆冢玻担ァＯ乱豁摲祷厝蝿?wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算磚的強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)受壓試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度（以Ｎ/ｍｍ２或ＭＰａ計(jì)）來劃分的。《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５０００３—２０１１）規(guī)定，磚的強(qiáng)度等級(jí)劃分為ＭＵ３０、ＭＵ２５、ＭＵ２０、ＭＵ１５和ＭＵ１０五級(jí)，其中ＭＵ表示砌體中的塊體，其后數(shù)字表示塊體的抗壓強(qiáng)度值，單位為ＭＰａ。２．砌塊砌塊材料如圖８-７所示。砌塊一般指混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊及硅酸鹽實(shí)心砌塊。此外還有用黏土、煤矸石等為原料，經(jīng)焙燒而制成的燒結(jié)空心砌塊。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算砌塊按尺寸大小可分為小型、中型和大型三種，我國通常把砌塊高度為１８０～３５０ｍｍ的稱為小型砌塊；高度為３６０～９００ｍｍ的稱為中型砌塊；高度大于９００ｍｍ的稱為大型砌塊。混凝土空心砌塊的強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，按毛截面面積計(jì)算的極限抗壓強(qiáng)度值來劃分的?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５０００３—２０１１）規(guī)定，混凝土砌塊的強(qiáng)度等級(jí)為ＭＵ２０、ＭＵ１５、ＭＵ１０、ＭＵ７．５和ＭＵ５五個(gè)等級(jí)。３．石材石材主要來源于重質(zhì)巖石和輕質(zhì)巖石。天然石材分為料石和毛石兩種。料石按其加工后外形的規(guī)則程度又分為細(xì)料石、半細(xì)料石、粗料石和毛料石。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５０００３—２０１１）規(guī)定，石材的強(qiáng)度等級(jí)分為ＭＵ１００、ＭＵ８０、ＭＵ６０、ＭＵ５０、ＭＵ４０、ＭＵ３０和ＭＵ２０七個(gè)等級(jí)。8.3.1.2砌筑砂漿砂漿是由膠凝材料（石灰、水泥）和細(xì)集料（砂）加水?dāng)嚢瓒傻幕旌喜牧?。砂漿的作用是將砌體中的單個(gè)塊體連成整體，并抹平塊體表面，從而促使其表面均勻受力，同時(shí)填滿塊體間的縫隙，減少砌體的透氣性，提高砌體的保溫性能和抗凍性能。１．砂漿的分類上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算砂漿有水泥砂漿、混合砂漿和非水泥砂漿三種類型。（１）水泥砂漿是由水泥、砂子和水?dāng)嚢瓒?，其?qiáng)度高，耐久性好，但和易性差，一般用于對(duì)強(qiáng)度有較高要求的砌體中。（２）混合砂漿是在水泥砂漿中摻入適量的塑化劑，如水泥石灰砂漿、水泥黏土砂漿等。這種砂漿具有一定的強(qiáng)度和耐久性，同時(shí)，其和易性與保水性較好，是一般墻體中常用的砂漿類型。（３）非水泥砂漿有石灰砂漿、黏土砂漿和石膏砂漿。這類砂漿強(qiáng)度不高，有些耐久性也不夠好，故只能用在受力小的砌體或簡(jiǎn)易建筑、臨時(shí)性建筑中。２．砂漿的強(qiáng)度等級(jí)上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算砂漿的強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)其試塊的抗壓強(qiáng)度確定，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用同類塊體為砂漿試塊底模，由邊長(zhǎng)為７０．７ｍｍ的立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊，在溫度為１５℃～２５℃環(huán)境下硬化、齡期２８ｄ（石膏砂漿為７ｄ）的抗壓強(qiáng)度來確定。燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚砌體采用的普通砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為Ｍ１５、Ｍ１０、Ｍ７、Ｍ５和Ｍ２．５，其中Ｍ表示砂漿，其后數(shù)字表示砂漿的強(qiáng)度大?。▎挝粸椋停校幔?。３．砂漿的性能要求為滿足工程質(zhì)量和施工要求，砂漿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)有較好的和易性與保水性。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算和易性好，則便于砌筑、保證砌筑質(zhì)量和提高施工工效；保水性好，則不致在存放、運(yùn)輸過程中出現(xiàn)明顯的泌水、分層和離析，以保證砌筑質(zhì)量。水泥砂漿的和易性與保水性不如混合砂漿好，在砌筑墻體、柱時(shí)，除有防水要求外，一般采用混合砂漿。8.3.2砌體的種類及力學(xué)性能8.3.2.1砌體的種類砌體按照所用材料不同，可分為磚砌體、砌塊砌體及石砌體；按砌體中有無配筋，可分為無筋砌體與配筋砌體；按實(shí)心與否，可分為實(shí)心砌體與空斗砌體；按在結(jié)構(gòu)中所起的作用，可分為承重砌體與自承重砌體等。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算１．磚砌體由磚和砂漿砌筑而成的整體材料，稱為磚砌體。在房屋建筑中，磚砌體常用作一般單層和多層工業(yè)與民用建筑的內(nèi)外墻、柱、基礎(chǔ)等承重結(jié)構(gòu)以及多高層建筑的圍護(hù)墻與隔墻等自承重結(jié)構(gòu)等。標(biāo)準(zhǔn)砌筑的實(shí)心墻體厚度常為240ｍｍ（一磚）、370ｍｍ（一磚半）、４９０ｍｍ（二磚）、６２０ｍｍ（二磚半）、７４０ｍｍ（三磚）等。有時(shí)為節(jié)省材料，墻厚可不按半磚長(zhǎng)而按１/４磚長(zhǎng)的倍數(shù)設(shè)計(jì)，即砌筑成所需的１８０ｍｍ、３００ｍｍ、４２０ｍｍ等厚度的墻體。２．砌塊砌體由砌塊和砂漿砌筑而成的整體材料稱為砌塊砌體。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算目前，國內(nèi)外常用的砌塊砌體以混凝土空心砌塊砌體為主，其中包括以普通混凝土為塊體材料的普通混凝土空心砌塊砌體和以輕集料混凝土為塊體材料的輕集料混凝土空心砌塊砌體。砌塊按尺寸大小的不同，分為小型、中型和大型三種，主要用作住宅、辦公樓及學(xué)校等建筑以及一般工業(yè)建筑的承重墻或圍護(hù)墻。３．石砌體由天然石材和砂漿（或混凝土）砌筑而成的整體材料，稱為石砌體。用作石砌體塊材的石材分為毛石和料石兩種。根據(jù)石材的分類，石砌體又可分為料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體等。用石材建造的砌體結(jié)構(gòu)物具有很高的抗壓強(qiáng)度、良好的耐磨性和耐久性，而且石砌體表面經(jīng)加工后美觀且富于裝飾性。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算另外，石砌體中的石材資源分布廣，蘊(yùn)藏量豐富，便于就地取材，生產(chǎn)成本低，故古今中外在修建城垣、橋梁、房屋、道路和水利等工程中多有應(yīng)用。４．配筋砌體為提高砌體強(qiáng)度、減少其截面尺寸、增加砌體結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）的整體性，可在砌體中配置鋼筋或鋼筋混凝土，即采用配筋砌體。配筋砌體可分為配筋磚砌體和配筋砌塊砌體。8.3.2.2砌體的力學(xué)性能１．砌體的受壓性能砌體的受壓破壞特征試驗(yàn)研究表明，砌體軸心受壓從加載直到破壞，按照裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展和最終破壞，大致經(jīng)歷如下三個(gè)階段。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算第一階段：從砌體受壓開始，當(dāng)壓力增大至50％～70％的破壞荷載時(shí)，砌體內(nèi)出現(xiàn)第一條（批）裂縫。對(duì)于磚砌體，在此階段，單塊磚內(nèi)產(chǎn)生細(xì)小裂縫，而且多數(shù)情況下裂縫有數(shù)條，但一般均不穿過砂漿層，如果不再增加壓力，單塊磚內(nèi)的裂縫也不繼續(xù)發(fā)展，如圖８-８（ａ）所示。對(duì)于混凝土小型空心砌塊，在此階段，砌體內(nèi)通常只產(chǎn)生一條細(xì)小裂縫，但裂縫往往在單個(gè)塊體的高度內(nèi)貫通。第二階段：隨著荷載的增加，當(dāng)壓力增大至８０％～９０％的破壞荷載時(shí)，單個(gè)塊體內(nèi)的裂縫將不斷發(fā)展，裂縫沿著豎向灰縫通過若干皮磚或砌塊，并逐漸在砌體內(nèi)連接成一段段較連續(xù)的裂縫。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算此時(shí)，荷載即使不再增加，裂縫仍會(huì)繼續(xù)發(fā)展，砌體已臨近破壞，在工程實(shí)踐中可視為處于十分危險(xiǎn)狀態(tài)，如圖８-８（ｂ）所示。第三階段：隨著荷載的繼續(xù)增加，砌體中的裂縫迅速延伸、寬度擴(kuò)展，連續(xù)的豎向貫通裂縫把砌體分割成小柱體，砌體個(gè)別塊體材料可能被壓碎或小柱體失穩(wěn)，從而導(dǎo)致整個(gè)砌體的破壞，如圖８-８（ｃ）所示。２．影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素通過對(duì)磚砌體在軸心受壓時(shí)的受力分析及試驗(yàn)結(jié)果表明，影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素有：上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算（１）塊體與砂漿的強(qiáng)度等級(jí)。塊體與砂漿的強(qiáng)度等級(jí)是確定砌體強(qiáng)度最主要的因素。單個(gè)塊體的抗彎、抗拉強(qiáng)度在某種程度上，決定了砌體的抗壓強(qiáng)度。一般來說，強(qiáng)度等級(jí)高的塊體，抗彎、抗拉強(qiáng)度也較高，因而相應(yīng)砌體的抗壓強(qiáng)度也高，但并不與塊體強(qiáng)度等級(jí)的提高成正比；而砂漿的強(qiáng)度等級(jí)越高，砂漿的橫向變形越小，砌體的抗壓強(qiáng)度也有所提高。(2)塊體的尺寸與形狀。塊體的尺寸、幾何形狀及表面的平整程度對(duì)砌體的抗壓強(qiáng)度也有較大的影響。高度大的塊體，其抗彎、抗剪及抗拉能力增大；塊體長(zhǎng)度較大時(shí)，塊體在砌體中引起的彎、剪應(yīng)力也較大。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算因此，砌體強(qiáng)度隨塊體厚度的增大而加大，隨塊體長(zhǎng)度的增大而降低，而塊體的形狀越規(guī)則，表面越平整，則塊體的受彎、受剪作用越小，可推遲單塊塊材內(nèi)豎向裂縫的出現(xiàn)，因而提高砌體的抗壓強(qiáng)度。（３）砂漿的流動(dòng)性、保水性及彈性模量的影響。砂漿的流動(dòng)性大與保水性好時(shí)，容易鋪成厚度和密實(shí)性較均勻的灰縫，因而可減少單塊磚內(nèi)的彎剪應(yīng)力而提高砌體強(qiáng)度。純水泥砂漿的流動(dòng)性較差，所以同一強(qiáng)度等級(jí)的混合砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度要比相應(yīng)純水泥砂漿砌體高；砂漿彈性模量的大小對(duì)砌體強(qiáng)度亦具有決定性的作用，砂漿的彈性模量越大，相應(yīng)地，砌體的抗壓強(qiáng)度越高。（４）砌筑質(zhì)量。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算砌筑質(zhì)量是指砌體的砌筑方式、灰縫砂漿的飽滿度、砂漿層的鋪砌厚度等。砌筑質(zhì)量與工人的技術(shù)水平有關(guān)，砌筑質(zhì)量不同，則砌體強(qiáng)度不同。３．砌體的受拉、受彎和受剪性能在實(shí)際工程中，因砌體具有良好的抗壓性能，故多將砌體用作承受壓力的墻、柱等構(gòu)件。與砌體的抗壓強(qiáng)度相比，砌體的軸心抗拉、彎曲抗拉以及抗剪強(qiáng)度都低很多。有時(shí)也用它來承受軸心拉力、彎矩和剪力，如磚砌的圓形水池、承受土壤側(cè)壓力的擋土墻以及拱或磚過梁支座處承受水平推力的砌體等。（１）砌體的受拉性能。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算砌體軸心受拉時(shí)，依據(jù)拉力作用于砌體的方向，有三種破壞形態(tài)。當(dāng)軸心拉力與砌體水平灰縫平行時(shí)，砌體可能沿灰縫Ⅰ－Ⅰ齒狀截面（或階梯形截面）破壞，即為砌體沿齒狀灰縫截面軸心受拉破壞，如圖８-９（ａ）所示；在同樣的拉力作用下，砌體也可能沿塊體和豎向灰縫Ⅱ－Ⅱ較為整齊的截面破壞，即為砌體沿塊體（及灰縫）截面的軸心受拉破壞，如圖８-９（ａ）所示；當(dāng)軸心拉力與砌體的水平灰縫垂直時(shí)，砌體可能沿Ⅲ－Ⅲ通縫截面破壞，即為砌體沿水平通縫截面軸心受拉破壞，如圖８-９（ｂ）所示。砌體的抗拉強(qiáng)度主要取決于塊材與砂漿連接面的粘結(jié)強(qiáng)度，由于塊材和砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度主要取決于砂漿強(qiáng)度等級(jí)，所以砌體的軸心抗拉強(qiáng)度可由砂漿的強(qiáng)度等級(jí)來確定。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算（２）砌體的受彎性能。砌體結(jié)構(gòu)彎曲受拉時(shí)，按其彎曲拉應(yīng)力使砌體截面破壞的特征，同樣存在三種破壞形態(tài)，即可分為沿齒縫截面受彎破壞、沿塊體與豎向灰縫截面受彎破壞以及沿通縫截面受彎破壞三種形態(tài)。沿齒縫和通縫截面的受彎破壞與砂漿的強(qiáng)度有關(guān)。（３）砌體的受剪性能。砌體在剪力作用下的破壞均為沿灰縫的破壞，故單純受剪時(shí)砌體的抗剪強(qiáng)度主要取決于水平灰縫中砂漿及砂漿與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度。４．砌體的彈性模量砌體為彈塑性材料，隨應(yīng)力增大，塑性變形在變形（總量）中所占比例增大。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算試驗(yàn)表明，砌體受壓后的變形由空隙的壓縮變形、塊體的壓縮變形和砂漿層的壓縮變形三部分所組成，其中砂漿層的壓縮是主要部分。為實(shí)用上的簡(jiǎn)便，規(guī)范對(duì)砌體彈性模量采用了較為簡(jiǎn)化的結(jié)果，按砂漿的不同強(qiáng)度等級(jí)，取彈性模量與砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值成正比。由于石材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與彈性模量均遠(yuǎn)高于砂漿的相應(yīng)值，砌體的受壓變形主要取決于水平灰縫內(nèi)砂漿的變形。因此，對(duì)于石砌體的彈性模量可僅由砂漿的強(qiáng)度等級(jí)來確定，見表８-４。５．砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)采用的強(qiáng)度值。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算施工質(zhì)量控制等級(jí)為Ｂ級(jí)、齡期為２８ｄ、以毛截面計(jì)算的各類砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值及抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可查表取得。8.3.3無筋砌體局部受壓承載力計(jì)算砌體構(gòu)件的整體性較差，因此砌體構(gòu)件在受壓時(shí)，縱向彎曲對(duì)砌體構(gòu)件承載力的影響較其他整體構(gòu)件顯著；同時(shí)，又因?yàn)楹奢d作用位置的偏差、砌體材料的不均勻性以及施工誤差，軸心受壓構(gòu)件產(chǎn)生附加彎矩和側(cè)向撓曲變形。砌體結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（ＧＢ５０００９—２０１２）規(guī)定，把軸向力偏心距和構(gòu)件的高厚比對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響采用同一系數(shù)來考慮。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（ＧＢ５０００９—２０１２）規(guī)定，對(duì)無筋砌體軸心受壓構(gòu)件、偏心受壓承載力均按下式計(jì)算：應(yīng)按下式計(jì)算：對(duì)矩形截面上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算對(duì)Ｔ形截面高厚比β和軸向力偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)。高厚比β和軸向力的偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)φ可按下式計(jì)算：上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算8.3.4無筋砌體局部受壓承載力計(jì)算局部受壓是工程中常見的情況，其特點(diǎn)是壓力僅僅作用在砌體的局部受壓面上，如獨(dú)立柱基的基礎(chǔ)頂面、屋架端部的砌體支承處、梁端支承處的砌體均屬于局部受壓的情況。若砌體局部受壓面積上壓應(yīng)力呈均勻分布，則稱為局部均勻受壓。通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，磚砌體局部受壓可能有三種破壞形態(tài)：（１）因縱向裂縫的發(fā)展而破壞［圖８-１１（ａ）］。在局部壓力作用下有豎向裂縫、斜向裂縫，其中，部分裂縫逐漸向上或向下延伸并在破壞時(shí)連成一條主要裂縫。（２）劈裂破壞［圖８-１１（ｂ）］。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算在局部壓力作用下產(chǎn)生的縱向裂縫少而集中，且初裂荷載與破壞荷載很接近，在砌體局部面積大而局部受壓面積很小時(shí)，有可能產(chǎn)生這種破壞形態(tài)。（３）與墊板接觸的砌體局部破壞［圖８-１１（ｃ）］。墻梁的墻高與跨度之比較大，砌體強(qiáng)度較低時(shí)，有可能產(chǎn)生梁支承附近砌體被壓碎的現(xiàn)象。8.3.4.1砌體局部均勻受壓時(shí)的承載力計(jì)算砌體截面中受局部均勻壓力作用時(shí)的承載力應(yīng)按下式計(jì)算：上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算由于砌體周圍未直接受荷部分對(duì)直接受荷部分砌體的橫向變形起著約束的作用，因而砌體局部抗壓強(qiáng)度高于砌體抗壓強(qiáng)度?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５０００３—２０１１）用局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)γ來反映砌體局部受壓時(shí)抗壓強(qiáng)度的提高程度。砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)，按下式計(jì)算：A0——影響砌體局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積，按圖８-１２規(guī)定采用。8.3.4.2梁端支承處砌體的局部受壓承載力計(jì)算１．梁支承在砌體上的有效支承長(zhǎng)度上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算當(dāng)梁支承在砌體上時(shí)，由于梁的彎曲會(huì)使梁末端有脫離砌體的趨勢(shì)，因此，梁端支承處砌體局部壓應(yīng)力是不均勻的。將梁端底面沒有離開砌體的長(zhǎng)度稱為有效支承長(zhǎng)度a0，因此，有效支承長(zhǎng)度不一定等于梁端搭入砌體的長(zhǎng)度。理論和研究證明，梁和砌體的剛度是影響有效支承長(zhǎng)度的主要因素，經(jīng)過簡(jiǎn)化后的有效支承長(zhǎng)度a0為２．上部荷載對(duì)局部受壓承載力的影響梁端砌體的壓應(yīng)力由兩部分組成：一部分為局部受壓面積Al上由上部砌體傳來的均勻壓應(yīng)力σ0；另一部分為由本層梁傳來的梁端非均勻壓應(yīng)力，其合力為Nl。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算當(dāng)梁上荷載增加時(shí)，與梁端底部接觸的砌體產(chǎn)生較大的壓縮變形，此時(shí)如果上部荷載產(chǎn)生的平均壓應(yīng)力σ0較小，梁端頂部與砌體的接觸面將減小，甚至與砌體脫開，試驗(yàn)時(shí)可觀察到有水平縫隙出現(xiàn)，砌體形成內(nèi)拱來傳遞上部荷載，引起內(nèi)力重分布。σ0的存在和擴(kuò)散對(duì)梁下部砌體有橫向約束作用，對(duì)砌體的局部受壓是有利的，但隨著σ0的增加，上部砌體的壓縮變形增大，梁端頂部與砌體的接觸面也增加，內(nèi)拱作用減小，σ0的有利影響也減小，規(guī)范規(guī)定A0/Al≥３時(shí)，不考慮上部荷載的影響。上部荷載折減系數(shù)可按下式計(jì)算：上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算３．梁端支承處砌體的局部受壓承載力計(jì)算公式8.3.4.3梁端下設(shè)有剛性墊塊的砌體局部受壓承載力計(jì)算當(dāng)梁端局部受壓承載力不足時(shí)，可在梁端下設(shè)置剛性墊塊（圖8-13），設(shè)置剛性墊塊不但增大了局部承壓面積，而且可以使梁端壓應(yīng)力比較均勻地傳遞到墊塊下的砌體截面上，從而改善了砌體受力狀態(tài)。剛性墊塊分為預(yù)制剛性墊塊和現(xiàn)澆剛性墊塊，在實(shí)際工程中往往采用預(yù)制剛性墊塊。為了計(jì)算簡(jiǎn)化，《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５０００３—２０１１）規(guī)定，兩者可采用相同的計(jì)算方法。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算剛性墊塊下的砌體局部受壓承載力應(yīng)按下式計(jì)算：剛性墊塊的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：（１）剛性墊塊的高度不宜小于１８０ｍｍ，自梁邊算起的挑出長(zhǎng)度不宜大于墊塊高度tｂ。（２）剛性墊塊伸入墻內(nèi)的長(zhǎng)度ab可以與梁的實(shí)際支承長(zhǎng)度a相等或大于a。上一頁下一頁返回任務(wù)8.3受壓構(gòu)件承載力計(jì)算（３）在帶壁柱墻的壁柱內(nèi)設(shè)置剛性墊塊時(shí)，其計(jì)算面積應(yīng)取壁柱范圍內(nèi)的面積，而不應(yīng)計(jì)入翼緣部分，同時(shí)壁柱上墊塊深入翼墻內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于１２０ｍｍ。（４）當(dāng)現(xiàn)澆墊塊與梁端整體澆筑時(shí)，墊塊可在梁高范圍內(nèi)設(shè)置。梁端設(shè)有剛性墊塊時(shí)，梁端有效支承長(zhǎng)度a0應(yīng)按下式確定：

δ１———?jiǎng)傂詨|塊的影響系數(shù)，可按表８-１６采用。上一頁返回任務(wù)8.4心受拉、受彎、受剪構(gòu)件設(shè)計(jì)8.4.1軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算8.4.2受彎構(gòu)件承載力計(jì)算受彎構(gòu)件需進(jìn)行受彎承載力及受剪承載力兩項(xiàng)計(jì)算：8.4.3受剪構(gòu)件承載力計(jì)算受剪承載力隨作用在砌體截面上的壓力所產(chǎn)生的摩擦力而提高，沿通縫受剪構(gòu)件的承載力按下式計(jì)算：下一頁返回任務(wù)8.4心受拉、受彎、受剪構(gòu)件設(shè)計(jì)當(dāng)γＧ＝１．２時(shí),當(dāng)γＧ＝１．３５時(shí)，上一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)8.5.1單層剛性方案房屋計(jì)算8.5.1.1單層房屋承重縱墻的計(jì)算１．靜力計(jì)算假定剛性方案的單層房屋，由于其屋蓋剛度較大，橫墻間距較密，其水平變位可不計(jì)，內(nèi)力計(jì)算時(shí)有以下基本假定：（１）縱墻、柱下端與基礎(chǔ)固結(jié)，上端與大梁（屋架）鉸接；（２）屋蓋剛度等于無限大，可視為墻、柱的水平方向不動(dòng)鉸支座。２．計(jì)算單元計(jì)算單層房屋承重縱墻時(shí)，一般選擇有代表性的一段或荷載較大以及截面較弱的部位作為計(jì)算單元。下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)有門窗洞口的外縱墻，取一個(gè)開間為計(jì)算單元，無門窗洞口的縱墻，?。保黹L(zhǎng)的墻體為計(jì)算單元。其受荷寬度為該墻左右各１/２的開間寬度。３．計(jì)算簡(jiǎn)圖單層剛性方案房屋計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力示意圖如圖８-１６所示。４．縱墻、柱的荷載（１）屋面荷載：屋面荷載包括屋蓋構(gòu)件自重、屋面活荷載或雪荷載，這些荷載以集中力（Nl)的形式通過屋架或大梁作用于墻、柱頂部，對(duì)屋架，其作用點(diǎn)一般距墻體中心線１５０ｍｍ；對(duì)屋面梁，Nl距墻體邊緣的距離為０．４a0，則其偏心距el＝h2－０．４a0，a0為梁端的有效支承長(zhǎng)度。上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)因此，作用于墻頂部的屋面荷載通常由軸向力（Nl）和彎矩組成。（２）風(fēng)荷載：包括作用于屋面上和墻面上的風(fēng)荷載，屋面上（包括女兒墻上）的風(fēng)荷載可簡(jiǎn)化為作用于墻、柱頂部的集中荷載的W，作用于墻面上的風(fēng)荷載為均布荷載ω。（３）墻體荷載：墻體荷載（NG）包括砌體自重、內(nèi)外墻粉刷和門窗等自重，作用于墻體軸線上。等截面柱（墻）不產(chǎn)生彎矩，若為變截面，則上柱（墻）自重對(duì)下柱產(chǎn)生彎矩。５．內(nèi)力計(jì)算（１）在屋蓋荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算。在屋蓋荷載作用下，該結(jié)構(gòu)可按一次超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)力，其計(jì)算結(jié)果為：上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)（２）在風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算。由于由屋面風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的集中力W，將由屋蓋傳給山墻再傳到基礎(chǔ)，因此計(jì)算時(shí)將不予考慮，而僅僅只考慮墻面風(fēng)荷載ω。上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)在離上端x處彎矩：對(duì)迎風(fēng)面，ω＝ω

1；對(duì)背風(fēng)面，ω＝ω2。６．墻、柱控制截面與內(nèi)力組合控制截面為內(nèi)力組合最不利處，一般指梁的底面、窗頂面和窗臺(tái)處，其組合有：（１）Mmax與相應(yīng)的N和V；上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)（２）Mmin與相應(yīng)的N和V；（３）Nmax與相應(yīng)的M和V；（４）Nmin與相應(yīng)的M和V。8.5.1.2單層房屋承重橫墻的計(jì)算單層剛性方案房屋采用橫墻承重時(shí)，可將屋蓋視為橫墻的不動(dòng)鉸支座，其計(jì)算與承重縱墻相似。8.5.2多層剛性方案房屋計(jì)算8.5.2.1多層房屋承重縱墻的計(jì)算１．計(jì)算單元上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)在進(jìn)行多層房屋縱墻的內(nèi)力及承載力計(jì)算時(shí)，通常選擇有代表性的一段或荷載較大以及截面較弱的部位作為計(jì)算單元。計(jì)算單元的受荷寬度為(l1＋l2)/2，如圖８-１７所示。一般情況下，對(duì)有門窗洞口的墻體，計(jì)算截面寬度取窗間墻寬度；對(duì)無門窗洞口的墻體，計(jì)算截面寬度取(l1＋l2)/2；對(duì)無門窗洞口且受均布荷載的墻體，?。保韺挼膲w計(jì)算。２．計(jì)算簡(jiǎn)圖（１）豎向荷載作用下墻體的計(jì)算簡(jiǎn)圖。對(duì)多層民用建筑，在豎向荷載作用下，多層房屋的墻體相當(dāng)于一豎向連續(xù)梁，由于樓蓋嵌砌在墻體內(nèi)，墻體在樓蓋處被削弱，使此處墻體所能傳遞的彎矩減小，上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)可假定墻體在各樓蓋處均為不連續(xù)的鉸支承［圖８-１８（ａ）］，在剛性方案房屋中，墻體與基礎(chǔ)連接的截面豎向力較大，彎矩值較小，按偏心受壓遠(yuǎn)軸心受壓計(jì)算結(jié)果相差很小。為簡(jiǎn)化計(jì)算，也假定墻鉸支于基礎(chǔ)頂面［圖８-１８（ｂ）］，因此在豎向荷載作用下，多層砌體房屋的墻體可假定為以樓蓋和基礎(chǔ)為鉸支的多跨簡(jiǎn)支梁。計(jì)算每層內(nèi)力時(shí)，分層按簡(jiǎn)支梁分析墻體內(nèi)力，其計(jì)算高度等于每層層高，底層計(jì)算高度要算至基礎(chǔ)頂面。因此，豎向荷載作用下多層剛性方案房屋的計(jì)算原則為：１）上部各層荷載沿上一層墻體的截面形心傳至下層；上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)２）在計(jì)算某層墻體彎矩時(shí)，要考慮梁、板支承壓力對(duì)本層墻體產(chǎn)生的彎矩，當(dāng)本層墻體與上層墻體形心不重合時(shí)，要考慮上層墻體傳來的荷載對(duì)本層墻體產(chǎn)生的彎矩，其荷載作用位置如圖８-１９所示。３）每層墻體的彎矩按三角形變化，上端彎矩最大，下端為零。（２）水平荷載作用下墻體的計(jì)算簡(jiǎn)圖。作用于墻體上的水平荷載是指風(fēng)荷載，在水平風(fēng)載作用下，縱墻可按連續(xù)梁分析其內(nèi)力，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖８-２０所示。由風(fēng)荷載引起的縱墻的彎矩可近似按下式計(jì)算：上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)在迎風(fēng)面，風(fēng)荷載表現(xiàn)為壓力，在背風(fēng)面，風(fēng)荷載表現(xiàn)為吸力。在一定條件下，風(fēng)荷載在墻截面中產(chǎn)生的彎矩很小，對(duì)截面承載力影響不顯著，因此風(fēng)荷載引起的彎矩可以忽略不計(jì)?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ＧＢ５０００３—２０１１）規(guī)定，剛性方案多層房屋的外墻符合下列要求時(shí)，靜力計(jì)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）層高和總高度不超過表８-１８的規(guī)定；３）屋面自重不小于０．８ｋＮ/ｍ2。對(duì)于多層砌塊房屋190mm厚的外墻，當(dāng)層高不大于2.8ｍ，總高不大于19.6ｍ，基本風(fēng)壓不大于0.7kＮ/ｍ2時(shí)，可不考慮風(fēng)荷載的影響。上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)３．控制截面與截面承載力驗(yàn)算對(duì)于多層砌體房屋，如果每一層墻體的截面與材料強(qiáng)度都相同，則只需驗(yàn)算底層墻體承載力，如有截面或材料強(qiáng)度的變化，則還需要驗(yàn)算變截面處墻體的承載力。對(duì)于梁下支承處，尚應(yīng)進(jìn)行局部受壓承載力驗(yàn)算。每層墻體的控制截面有樓蓋大梁底面處、窗口上邊緣處、窗口下邊緣處、下層樓蓋大梁底面處，如圖８-２１所示。求出墻體最不利截面的內(nèi)力后，按受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式進(jìn)行截面承載力驗(yàn)算。上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)8.5.2.2多層剛性方案房屋承重橫墻的計(jì)算橫墻承重的房屋，橫墻間距一般較小，所以通常屬于剛性方案房屋。房屋的樓蓋和屋蓋均可視為橫墻的不動(dòng)鉸支座，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖８-２２所示。１．計(jì)算單元與計(jì)算簡(jiǎn)圖一般沿墻長(zhǎng)取５００ｍｍ寬為計(jì)算單元，每層橫墻視為兩端為不動(dòng)鉸接的豎向構(gòu)件，構(gòu)件高度為每層層高，頂層若為坡屋頂，則構(gòu)件高度取頂層層高加上山尖高度犺的平均值，底層算至基礎(chǔ)頂面或室外地面以下５００ｍｍ處。２．內(nèi)力分析要點(diǎn)上一頁下一頁返回任務(wù)8.5剛性方案房屋墻柱設(shè)計(jì)作用在橫墻上的本層樓蓋荷載或屋蓋荷載的作用點(diǎn)均作用于距墻邊０．４a0處。如果橫墻兩側(cè)開間相差不大，則視橫墻為軸心受壓構(gòu)件，如果相差懸殊或只是一側(cè)承受樓蓋傳來的荷載，則橫墻為偏心受壓構(gòu)件。承重橫墻的控制截面一般取該層墻體截面Ⅱ－Ⅱ，如圖８-２３所示，此處的軸向力最大。上一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)8.6.1過梁8.6.1.1過梁的分類及構(gòu)造要求過梁是砌體結(jié)構(gòu)門窗洞口上常用的構(gòu)件，用以承受門窗洞口以上砌體自重以及其上梁板傳來的荷載，主要有鋼筋混凝土過梁、鋼筋磚過梁、磚砌平拱過梁和磚砌弧拱過梁等幾種形式，如圖８-２６所示。由于磚砌過梁延性較差，跨度不宜過大。因此，對(duì)有較大振動(dòng)荷載或可能產(chǎn)生不均勻沉降的房屋，應(yīng)采用鋼筋混凝土過梁。鋼筋混凝土過梁端部支承長(zhǎng)度不宜小于２４０ｍｍ。磚砌平拱過梁跨度不應(yīng)超過１．８ｍ，其厚度等于墻厚。豎磚砌筑部分高度不應(yīng)小于２４０ｍｍ。下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)鋼筋磚過梁跨度不應(yīng)超過１．５ｍ，過梁底面砂漿層厚度不宜小于３０ｍｍ，砂漿層內(nèi)配置不少于Φ５@１２０的縱向受力鋼筋，鋼筋錨固于支座內(nèi)的長(zhǎng)度不宜小于２４０ｍｍ。砂漿不宜低于Ｍ５。8.6.1.2過梁上的荷載過梁上的荷載有兩種，一種是僅承受墻體荷載；另一種是除承受墻體荷載外，還承受其上梁板傳來的荷載。１．墻體荷載試驗(yàn)表明，如過梁上的砌體采用水泥混合砂漿砌筑，當(dāng)磚砌體的砌筑高度接近跨度的一半時(shí)，跨中撓度的增加明顯減小。此時(shí)，過梁上砌體的當(dāng)量荷載相當(dāng)于高度等于１／３跨度時(shí)的墻體自重。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)這是由于砌體砂漿隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸硬化，參加工作的砌體高度不斷增加，使砌體的組合作用不斷增強(qiáng)。當(dāng)過梁上墻體有足夠高度時(shí)，施加在過梁上的豎向荷載將通過墻體內(nèi)的拱作用直接傳給支座。因此，過梁上的墻體荷載應(yīng)按如下要求取用。(1)對(duì)磚砌體，當(dāng)過梁上的墻體高度hw＜ln/３時(shí)，應(yīng)按墻體的均布自重采用［圖8-27（ａ）］，其中l(wèi)n為過梁的凈跨。當(dāng)墻體高度hw≥ln/３時(shí)，應(yīng)按高度為ln/３墻體的均布自重采用［圖８-２７（ｂ）］。（２）對(duì)混凝土砌塊砌體，當(dāng)過梁上的墻體高度hw＜ln/２時(shí)，應(yīng)按墻體的均布自重采用［圖８-２７（ｃ）］。當(dāng)墻體高度hw≥ln/２時(shí)，應(yīng)按高度為ln/２墻體的均布自重采用［圖８-２７（ｄ）］。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)２．梁板荷載對(duì)梁板傳來的荷載，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)在砌體高度等于跨度的0.8倍左右的位置施加外荷載時(shí)，過梁的撓度變化已很微小。因此可認(rèn)為，在高度等于跨度的位置上施加外荷載時(shí)，荷載將全部通過拱作用傳遞，而不由過梁承受。對(duì)過梁上部梁、板傳來的荷載，我國規(guī)定：對(duì)磚和小型砌塊砌體，當(dāng)梁、板下的墻體高度hw＜ln時(shí)，應(yīng)計(jì)入梁、板傳來的荷載；當(dāng)梁、板下的墻體高度hw≥ln時(shí)，可不考慮梁、板荷載。8.6.1.3過梁的承載力計(jì)算鋼筋磚過梁的工作機(jī)理類似于帶拉桿的三鉸拱，有兩種可能的破壞形式：正截面受彎破壞和斜截面受剪破壞。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)當(dāng)過梁受拉區(qū)的拉應(yīng)力超過磚砌體的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則在跨中受拉區(qū)會(huì)出現(xiàn)垂直裂縫；當(dāng)支座處斜截面的主拉應(yīng)力超過磚砌體沿齒縫的抗拉強(qiáng)度時(shí)，在靠近支座處會(huì)出現(xiàn)斜裂縫，在砌體材料中表現(xiàn)為階梯形斜裂縫，如圖８-２８（ａ）所示。磚砌平拱過梁的工作機(jī)理類似于三鉸拱，除可能發(fā)生受彎破壞和受剪破壞，在跨中開裂后，還會(huì)產(chǎn)生水平推力。此水平推力由兩端支座處的墻體承受。當(dāng)此墻體的灰縫抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，會(huì)發(fā)生支座滑動(dòng)而破壞，這種破壞易發(fā)生在房屋端部的門窗洞口處墻體上，如圖８-２８（ｂ）所示。由過梁的破壞形式可知，應(yīng)對(duì)過梁進(jìn)行受彎、受剪承載力驗(yàn)算。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)對(duì)磚砌平拱還應(yīng)按其水平推力驗(yàn)算端部墻體的水平受剪承載力。１．磚砌平拱過梁的承載力計(jì)算（１）正截面受彎承載力可按下式計(jì)算：過梁的截面計(jì)算高度取過梁底面以上的墻體高度，但不大于ln/３。磚砌平拱中由于存在支座水平推力，過梁垂直裂縫的發(fā)展得以延緩，受彎承載力得以提高。因此，公式的ftm取沿齒縫截面的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。（２）斜截面受剪承載力可按下式計(jì)算：上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)一般情況下，磚砌平拱的承載力主要由受彎承載力控制。２．鋼筋磚過梁的承載力計(jì)算（１）正截面受彎承載力可按下式計(jì)算：（２）鋼筋磚過梁的受剪承載力計(jì)算與磚砌平拱過梁相同。３．鋼筋混凝土過梁的承載力計(jì)算上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)鋼筋混凝土過梁按受彎構(gòu)件計(jì)算，要進(jìn)行正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力以及梁下砌體的局部受壓承載力驗(yàn)算。鋼筋混凝土過梁的截面高度h＝（１/１４～１/８）l0，l0為過梁計(jì)算跨度，取l0＝１．０５ln（ln為過梁凈跨度），截面寬度取為墻厚或Ｌ形。（１）受彎承載力。鋼筋混凝土過梁按最大彎矩設(shè)計(jì)值所在正截面的平衡條件，求出受拉鋼筋面積As。按下列公式進(jìn)行計(jì)算：上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)（２）受剪承載力。鋼筋混凝土過梁，其截面取值一般較大而荷載相對(duì)較小，通常V＜0.7ftbh0，因此按構(gòu)造配箍筋。（３）過梁下砌體局部受壓承載力驗(yàn)算。過梁下砌體局部受壓承載力驗(yàn)算，可不考慮上部荷載的影響，由于過梁與其上砌體共同工作，構(gòu)成剛度極大的組合深梁，變形極小，故其有效支承長(zhǎng)度可取過梁的實(shí)際支承長(zhǎng)度，同時(shí)η＝１，按公式Nl≤γfAl進(jìn)行驗(yàn)算。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)8.6.2挑梁在砌體結(jié)構(gòu)房屋中，為了撐承挑廊、陽臺(tái)、雨篷等，常設(shè)有埋入砌體墻內(nèi)的鋼筋混凝土懸臂構(gòu)件，即挑梁。當(dāng)埋入墻內(nèi)的長(zhǎng)度較大且梁相對(duì)于砌體的剛度較小時(shí)，梁發(fā)生明顯的撓曲變形，將這種挑梁稱為彈性挑梁，如陽臺(tái)挑梁、外廊挑梁等；當(dāng)埋入墻內(nèi)的長(zhǎng)度較短，埋入墻內(nèi)的梁相對(duì)于砌體剛度較大，撓曲變形很小，主要發(fā)生剛體轉(zhuǎn)動(dòng)變形，將這種挑梁稱為剛性挑梁。嵌入磚墻內(nèi)的懸臂雨篷梁屬于剛性挑梁。8.6.2.1挑梁的受力特點(diǎn)與破壞形態(tài)埋置于墻體中的挑梁是與砌體共同工作的。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)在墻體上的均布荷載P和挑梁端部集中力F作用下經(jīng)歷了彈性工作、帶裂縫工作和破壞階段。（１）彈性工作階段。挑梁在未受外荷載之前，墻體自重及其上部荷載在挑梁埋入墻體部分的上、下界面產(chǎn)生初始?jí)簯?yīng)力［圖８-２９（ａ）］，當(dāng)挑梁端部施加外荷載F后，隨著F的增加，壓應(yīng)力將首先達(dá)到墻體通縫截面的抗拉強(qiáng)度而出現(xiàn)水平裂縫［圖８-２９（ｂ）］，出現(xiàn)水平裂縫時(shí)的荷載為傾覆時(shí)的外荷載的２０％～３０％，此為第一階段。（２）帶裂縫工作階段。隨著外荷載犉的繼續(xù)增加，最開始出現(xiàn)的水平裂縫①將不斷向內(nèi)發(fā)展，同時(shí)挑梁埋入端下界面出現(xiàn)水平裂縫②并向前發(fā)展。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)隨著上、下界面的水平裂縫的不斷發(fā)展，挑梁埋入端上界面受壓區(qū)和墻邊下界面受壓區(qū)也不斷減小，從而在挑梁埋入端上角砌體處產(chǎn)生裂縫。隨著外荷載的增加，此裂縫將沿砌體灰縫向后上方發(fā)展為階梯形裂縫③，此時(shí)的荷載約為傾覆時(shí)外荷載的８０％。斜裂縫的出現(xiàn)預(yù)示著挑梁進(jìn)入傾覆破壞，在此過程中，也可能出現(xiàn)局部受壓裂縫④。（３）破壞階段。破壞階段挑梁可能發(fā)生下列三種破壞：１）挑梁傾覆破壞［圖８-２９（ｃ）］。當(dāng)挑梁埋入端的砌體強(qiáng)度較高且埋入段長(zhǎng)l1較短，則可能在挑梁尾端處的砌體中產(chǎn)生階梯形斜裂縫。如挑梁砌入端斜裂縫范圍內(nèi)的砌體及其他上部荷載不足以抵抗挑梁的傾覆力矩，此斜裂縫將繼續(xù)發(fā)展，直至挑梁產(chǎn)生傾覆破壞。上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)發(fā)生傾覆破壞時(shí)，挑梁繞其下表面與砌體外緣交點(diǎn)處稍向內(nèi)移的一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。２）挑梁下砌體局部受壓破壞［圖８-２９（ｄ）］。當(dāng)挑梁埋入端的砌體強(qiáng)度較低且埋入段長(zhǎng)度l1較長(zhǎng)，在斜裂縫發(fā)展的同時(shí)，下界面的水平裂縫也在延伸，使挑梁下砌體受壓區(qū)的長(zhǎng)度減小、砌體壓應(yīng)力增大。若壓應(yīng)力超過砌體的局部抗壓強(qiáng)度，則挑梁下的砌體將發(fā)生局部受壓破壞。３）挑梁彎曲破壞或剪切破壞。挑梁由于正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不足引起彎曲破壞或剪切破壞。8.6.2.2挑梁的承載力計(jì)算上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)對(duì)于挑梁，需要進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算、挑梁下砌體的局部承壓驗(yàn)算以及挑梁本身的承載力驗(yàn)算。１．抗傾覆驗(yàn)算砌體墻中鋼筋混凝土挑梁的抗傾覆應(yīng)按下式驗(yàn)算。挑梁的抗傾覆力矩設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算：Gr——挑梁的抗傾覆荷載，為挑梁尾端上部４５°擴(kuò)散角的陰影范圍（其水平長(zhǎng)度為l3）內(nèi)本層的砌體與樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值之和，如圖８-３０所示；上一頁下一頁返回任務(wù)8.6過梁、挑梁與圈梁設(shè)計(jì)（１）當(dāng)l1≥2.2hb時(shí)，x0＝０．３hb且不大于０．１３l1。（２）當(dāng)l1＜2.2hb時(shí)，x0＝０．１３l1。當(dāng)挑梁下有構(gòu)造柱時(shí)，計(jì)算傾覆點(diǎn)到墻外邊緣的距離