1、砌体结构构件及混合结构房屋砌体结构构件及混合结构房屋执教教师：XXX第八章第八章 砌体结构构件及混合砌体结构构件及混合结构房屋结构房屋学习目标：学习目标： 了解房屋静力计算方案；掌握高厚比的概了解房屋静力计算方案；掌握高厚比的概念及验算公式；掌握无筋砌体受压承载力计念及验算公式；掌握无筋砌体受压承载力计算方法；了解砌体局部受压应采取的构造措算方法；了解砌体局部受压应采取的构造措施；掌握砌体构造要求。施；掌握砌体构造要求。砌体结构在我国历史悠久，如闻名中外的“万里长城”、“河北赵县安济桥”、“西安大雁塔”等均为砌体结构建造。楼盖和屋盖用钢筋混凝土结构，而墙体及基础采用砌体结构建造的房屋通常称为混
2、合结构房屋，它广泛用于各种中小型工业与民用建筑中，如住宅、办公、商店、学校、仓库等。混合结构房屋具有构造简单、施工方便、工程总造价低等特点。墙体是混合结构房屋中的主要承重构件，按墙体在房屋中的位置，可分为内墙和外墙，按墙体在房屋中的方向，可分为纵墙和横墙；按墙体在房屋中的受力情况，又有承重墙和自承重墙之分（自承重墙只承受其本身的自重和水平力；承重墙除承受本身的自重和水平力外，还承受楼面、屋面传来的垂直荷载），墙体类型见图。 图墙体类型 第一节墙体承重体系及房屋的静力计算方案第一节墙体承重体系及房屋的静力计算方案一、墙体承重体系根据结构的承重体系及荷载传递路线的不同，房屋承重墙体的布置一般有以下
3、三种方案。1.横墙承重方案楼（屋）盖荷载主要由横墙承受，纵墙主要起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。其荷载传递路线是：楼（屋）盖荷载板横墙基础地基。这类结构布置方案的优点是：楼盖横向刚度较大，整体性很好，施工方便。一般适用于住宅、宿舍等开间较小的房屋。2.纵墙承重方案楼板铺设在大梁上，大梁则支承在纵墙上，楼（屋）盖荷载大部分由纵墙承受。其荷载传递路线为：楼（屋）盖荷载板梁纵墙基础地基。这类布置方案的优点是：结构平面布置灵活，室内空间较大。一般适用于教学楼、实验楼等要求建筑空间较大、横墙间距较大的建筑。墙体承重体系3.纵横墙承重方案楼板一部分搁置在横墙上，另一部分搁置在大梁上，而大梁搁置在纵墙上
4、，纵墙和横墙均为承重墙，则为纵横墙承重方案。其荷载传递路线为：楼（屋）盖荷载板梁纵墙纵墙基础 地基 。 横墙横墙基础这类布置方案的特点介于前述两种承重方案之间。一般适用于点式住宅楼、教学楼、医院等。 二、房屋的静力计算方案试验表明，房屋的空间刚度主要受屋（楼）盖的水平刚度、横墙间距和墙体本身刚度的影响。根据房屋空间刚度大小的不同，将混合结构房屋的静力计算方案分为以下三种类型：1、刚性方案房屋横墙间距较小，屋（楼）盖水平刚度较大，则房屋的空间刚度也较大，在水平荷载作用下房屋的水平侧移较小，可将屋盖或楼盖视为纵墙或柱的不动铰支座，即忽略房屋的水平位移这种房屋称为刚性方案房屋。2、弹性方案房屋的横墙
5、间距较大，屋（楼）盖的水平刚度较小，则房屋的空间刚度也较小，在水平荷载作用下房屋的水平侧移较大这种房屋称为弹性方案房屋。3、刚弹性方案房屋的空间刚度介于刚性方案和弹性方案之间的房屋称为刚弹性方案房屋。 混合结构房屋的计算简图 按照上述原则,砌体结构设计规范将房屋按屋盖或楼盖的刚度不同划分为三种类型。实际使用时，由房屋的横墙间距S及屋（楼）盖类别查表81确定其静力计算方案。屋盖或楼盖类别刚性方案刚弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖S3232S72S722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖S2020S48S483瓦材屋
6、面的木屋盖和轻钢屋盖S1616S36S36表81 刚性、刚弹性和弹性方案房屋的横墙间距s（单位：m） 注：横墙必须同时满足下列要求：1、横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%;2、横墙的厚度不宜小于180；3、单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于其总高度的一半。第二节 墙、柱的高厚比验算一、高厚比的概念及验算目的1.高厚比验算的目的混合结构房屋的墙柱除承载力必须满足要求外，还必须保证其稳定性。砌体结构设计规范规定用验算高厚比的方法来进行墙柱的稳定性验算，其目的是：防止墙柱在施工期间出现的轴线偏差过大，从而保证施工安全；防止墙柱在使用期间出现的侧
7、向挠曲变形过大，从而保证结构具有足够的刚度。2.高厚比高厚比是指墙、柱的计算高度H。与墙厚（或矩形柱边长）h的比值，用表示，即有：= )。高厚比与受压构件长细比有类似的物理概念。墙、柱的高厚比越大，其稳定性就越差，就越容易在砌筑时因墙身略有歪斜或受到偶然的撞击等影响而产生倒塌。 3.允许高厚比允许高厚比即高厚比的限值。目前规范采用的主要根据实践经验确定。允许高厚比的大小与砂浆的强度等级、构件类型和砌体种类等因素有关。 4、影响墙柱稳定性的因素 砂浆强度等级 砂浆强度等级愈高，允许高厚比相应增大，则砌体构件的侧向刚度和稳定性愈好。 静力计算方案 刚性方案房屋的刚性好，稳定性好；而刚弹性和弹性方案
8、房屋的稳定性较差。 墙体门窗洞口 门窗洞口对墙体削弱得愈多，对墙体的稳定和侧向刚性愈不利。 砌体截面厚度 砌体截面厚度愈厚，砌体构件的稳定性和侧向刚度愈好。 横墙间距 相邻横墙距离愈近，墙体的稳定性和侧向刚度愈好 砌体类型 毛石墙比一般砌体墙允许高厚比低，刚度差；而组合砌体的刚度好。构造柱间距及截面 构造柱间距愈小，截面愈大，对墙体的约束愈大，因此，墙体的稳定性愈好。构件的重要性 自承重构件是房屋的次要构件，允许高厚比可适当放宽。二、一般墙、柱高厚比验算1一般墙、柱高厚比验算的含义及公式高厚比应小于允许高厚比与有关修正系数1、2之积。用下面公式表示： 12 式中 H0 墙、柱的计算高度；h 墙
9、厚或矩形柱与H0 相对应的边长，在进行柱高厚比验算时，矩形柱用短边边长；1自承重墙修正系数（承重墙1=1）2门窗洞口修正系数构件高度H示意图 受压构件的计算高度H0 建筑物类别柱带壁柱墙或周边拉结墙排架方向垂直排架方向S2H2HSHSH无吊车的房屋单跨弹性方案1.50H1.0H1.50H单跨刚弹性方案1.20H1.0H1.20H多跨弹性方案1.25H1.0H1.25H多跨刚弹性方案1.10H1.0H1.10H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4S+0.2H0.6S注:1.表中符号含义:H构件高度（图8-4），在房屋底层为楼板顶面到构件下端支点的距离，下端支点的位置可取在基础顶面，当埋置较深且
10、有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处；在房屋的其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离；对于山墙，可取层高加山墙尖高度的一半；对于山墙壁柱，可取壁柱处的山墙高度。S房屋相邻横墙的距离。2.对于上端为自由端的构件H0=2H。3.对于独立砖柱,当无柱间支撑时,柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用。2.若高厚比不满足要求即12 时应采取的措施 降低墙体、柱的高度。 提高砌筑砂浆的强度等级。 减小洞口宽度。 增大墙厚（或柱截面尺寸）h。 采用带壁柱墙（如实际工程中的围墙，带壁柱的厂房等）或带构造柱墙。 采用组合砖砌体（可提高20%）。 三、带壁柱墙高厚比验算带壁柱墙一般采用T形截面或
11、十字形截面，其高厚比验算分两步进行： 图8-6 带壁柱墙 1.整片墙高厚比验算为保证两横墙之间的整体墙身稳定，在高厚比验算时，以横墙作为不动支点，墙身长度S就是相邻横墙间的距离，按公式计算：= 12 式中hT是带壁柱墙的折算厚度，hT=3.5i=3.5 ，I是截面惯性矩，A是截面面积，其余符号意义同前。 (a) T形截面带壁柱墙 (b)十字形截面带壁柱墙 (c) 折算为矩形截面图带壁柱墙的折算厚度图带壁柱墙的折算厚度2.壁柱间墙高厚比验算为保证两壁柱之间的墙身稳定，在高厚比验算时，以壁柱作为不动支点，这时墙为矩形截面，墙厚是h，按式（8-1）计算。在确定计算高度H0时，静力计算方案一律按刚性方
12、案考虑，墙长S取相邻壁柱间的距离。 四、带构造柱墙的高厚比验算（图8-9） 图8-9 带构造柱墙 1、整片墙的高厚比验算大量实验证明：墙中设钢筋混凝土构造柱时可提高墙体使用阶段的稳定性和刚度。其高厚比验算公式为： = 12c (8-2)式中 c带构造柱墙允许高厚比提高系数，按下式计算: C=1+ （8-3）式中 系数，见表8-5； bC构造柱沿墙长方向的宽度； 构造柱的间距。 当 0.25时取 =0.25，当0.05时取 =0。其余符号意义同(8-1) 。砌体材料类别r细料石、半细料石砌体0混凝土砌块、粗料石、毛料石、毛石砌体1.0其他砌体1.5表8-5 系数r 2、构造柱间墙的高厚比验算以构
13、造柱作为不动支点，墙长S取相邻构造柱间的距离。这时墙为矩形截面，墙厚是h，按式（8-1）计算。在确定计算高度H0时，静力计算方案一律按刚性方案考虑。 例8-1 某混合结构房屋底层层高为4.2m，室内承重砖柱截面尺寸为370490mm，采用M2.5混合砂浆砌筑。房屋静力计算方案为刚性方案，试验算砖柱的高厚比是否满足要求。（砖柱自室内地面至基础顶面距离为500mm）。 解 由表8-3，当房屋静力计算方案为刚性方案时，砖柱计算高度为： H0=1.0H=1.0(4.2+0.5)=4.7m 由表8-1, 当砂浆强度等级为M2.5时，柱允许高厚比=15，同时有 1=1（承重砖柱），2=1（无洞口），由公式
14、（8-1）则： = = =12.7S=10 m H=5.1 m 查表 H0=0.4S+0.2H=0.410+0.25.1=4+1.02=5.02m 承重墙修正系数 1=1砌筑砂浆M0.4混合砂浆，毛石砌体允许高厚比=12.8（旧规范） 门窗洞口修正系数 2=1-0.4 =0.82外纵墙墙厚h=400mm,其高厚比： = = =12.5512=10.8212.8=10.5 高厚比不满足要求。施工质量差 主要表现在以下几个方面：施工时偷工减料极为严重 砂浆中几乎没有水泥，掺了很多泥土，复检时部分砂浆强度为零，因而墙体粘结极差，裂缝很多，高厚比更不能满足要求。砌筑质量差 多处有“夹皮墙”现象，砌体整
15、体性更差。施工负责人赶工期 在回填土过程中，已发现基础墙体向外倾斜，墙体开裂，有失稳的预兆，但施工负责人只求尽早完工，对可见裂缝用砂浆抹平，仍坚持继续施工。其他原因钢筋混凝土大梁断面太小；填土土侧压力过大等。第三节第三节 受压构件受压构件一、无筋砌体受压构件承载力计算公式1.基本计算公式试验表明：在轴心压力作用下，短粗的构件其截面应力分布均匀，破坏时的最大压力就是砌体的抗压强度f。同样在轴心压力作用下，细长构件的承载力随高厚比的加大而减小；而在偏心压力作用下，细长构件还会发生侧向挠曲，其承载力会进一步减小。砌体受压承载力的基本计算公式为：N fA （85）式中 N轴向力设计值； f砌体抗压强度
16、设计值，按附表采用； A砌体截面面积，对各类砌体可按毛截面计算； 承载力影响系数，1。2、承载力影响系数 是构件的高厚比和轴向力偏心矩e对受压构件承载力的影响系数，它与下列三项因素有关：构件的高厚比：对矩形截面 = r （86） 对T形截面 = r （87）式中 r不同砌体材料的高厚比修正系数，按表8-5采 用； Ho受压构件的计算高度； h矩形截面轴心力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长； hTT形截面折算厚度，hT=3.5 ，I是截面惯性矩。在其他条件不变的情况下，构件的高厚比越大，值越小。 表8-6 高厚比修正系数r 砌体材料类别r烧结普通砖、烧结多孔砖1.0混凝土及轻骨料混凝土砌块1.1蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石1.2粗料石、毛石1.5轴向力的偏心矩e（e= ）在其他条件不变的情况下，截面的相对偏心距 （矩形截面）或 （T形截面）越大，值越小。砂浆强度等级 一般来说，在其他条件不变的情况下，构件的砂浆强度等级越高，值越大。在实际工程中，值由、 （或） 及砂浆强度等级查附表得到。3.公式的适用条件公式（85）的应用范围为e0.6y，其中Y是截面重心到轴心力
