大学课件_砌体结构设计培训讲义.pptx
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1、第6 章 砌体结构设计6.3 砌体房屋墙体设计6.4 砌体房屋水平构件设计6.5 砌体房屋的构造措施6.1 砌体结构布置6.2 砌体结构分析砌体结构6.1.1 结构种类6.1.2 组成与布置6.1 结构布置6.2 结构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造6.1 砌体结构布置砌体是把块体(包括粘土砖、空心砖、砌块、石材等)和砂浆通过砌筑而成的结构材料。砌体结构系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。“混合结构”房屋是由砌体墙、柱和其他材料楼屋盖组成的房屋。蒸压砖 按块体材料6.1.1 砌体结构种类砖砌体砌块砌体石砌体烧结粘土砖烧结煤矸石砖烧结页岩砖
2、烧结粉煤灰砖P型砖M型砖烧结普通砖(标准砖)烧结多孔砖(15%)蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖砼小型空心砌块砌体砼小型空心砌块灌孔砌体毛石料石按配筋情况无筋砌体配筋砌体配筋砌块砌体抗震墙水平配筋砌体竖向配筋砖砌体网状配筋砌体柱水平配筋砌体墙砂浆面层SnL1L2砼面层砖砌体砼构造柱组合墙l=(L1+L2)/2AnAcb山墙横墙内纵墙板外纵墙 按承重方案横墙承重竖向荷载的传递路线为:板横墙基础地基横墙承重体系特点:1.横墙为主要承重墙,间距较小(2.74.8m),结构整体性好,空间刚度大,有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。2.纵墙作为围护、隔断墙,其设置门窗洞口的限制较少,纵墙立面处理比较灵活,可
3、保证横墙的侧向稳定。3.楼盖的材料用量较少,但墙体的用料较多,施工方便。适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房间组成的办公楼等梁板山墙外纵墙纵墙承重竖向荷载的传递路线为:板梁纵墙基础地基纵墙承重体系特点:1.纵墙为主要承重墙,横墙数量相对较少,承重墙间距一般较大,房屋的空间刚度比横墙承重体系小;纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制。2.横墙为自承重墙,可保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度,房屋的划分比较灵活。3.楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少。适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。纵横墙承重内纵墙山墙横墙梁外纵墙竖向荷载的传递路线为:梁 纵墙 横墙 纵
4、横墙承重体系特点:兼有横墙和纵墙承重体系的特点,房屋平面布置比较灵活,空间刚度较好。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。内框架承重砼柱砼梁山墙砼板外纵墙外纵墙 纵墙基础柱 柱基础 竖向荷载的传递路线为:内框架承重体系特点:1.室内空间较大,梁的跨度并不相应增大。2.由于横墙少,房屋的空间刚度和整体性较差。3.由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同,结构易产生不均匀的竖向变形。4.框架和墙的变形性能相差较大,在地震时易由于变形不协调而破坏。底层框架砌体房屋竖向荷载传递路线:屋(楼)面荷载 上层墙体 墙梁 框架柱 基础 地基底层框架承重体系特点:1.底层使用空间较大。2.由于底层墙体较少,沿房屋
5、高度方向,结构空间刚度将发生变化。3.经过合理设计,可获得使用和抗震性能较好的底层框架结构体系,实现强柱弱梁的目标。适用于上部住宅底层商店或车库类房屋。6.1.1 结构种类6.1.2 组成与布置砌体结构6.1 结构布置6.2 结构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造组成上部结构6.1.2 砌体结构的组成与布置基础(墙下刚性基础、条形基础,筏板基础、桩基础)竖向承重构件(墙、柱)水平构件圈梁、构造柱过梁墙梁挑梁布置原则承重墙均匀对称,平面内对齐,竖向连续;总高度、层数和高宽比限值;墙体间距及局部尺寸限值;圈梁、构造柱设置。6.2 砌体结构分析砌体结构6.1 结构布置6.2 结
6、构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造6.2.1 静力计算模型6.2.2 刚性方案分析6.2.3 弹性和刚弹性方案分析6.2.4 其他多层房屋内力分析6.2.5 砌体房屋抗震分析计算单元竖向荷载传递:屋面板屋面大梁纵墙基础地基水平荷载传递:纵墙屋盖另一面纵墙基础地基基础6.2.1 静力计算模型一、平面计算模型 计算单元upup计算单元 计算简图upupmaxfmax二、房屋的空间作用如果房屋两端存在山墙则水平荷载传递:要风荷载 纵墙 地基 纵墙基础 有了山墙后风荷载不只是在纵墙和屋盖组成的平面排架内传递,而且在屋盖和山墙组成的空间结构中传递,结构存在空间作用。异反映了空间作
7、用的程度。如果用uP表示按平面计算模型算出的水平位移,用 us表示实际结构中的水平位移,则由于存在空间作用,us uP,两者的差usup屋(楼)盖的刚度(与屋盖类型有关);横(山)墙的间距;山墙刚度。越大(接近于1)说明空间作用越弱;反之说明空间作用越强。根据空间作用的强弱(即的大小)对平面排架的计算模型进行修正。三、静力计算方案 刚性方案 弹性方案 0usup=us 0 1us uP 刚弹性方案0 us uP 0 1实用中,在一定范围内即认为是某一种方案。例如第一类屋盖0.77 属弹性方案0.33 0.77 属刚弹性方案H4000umax 四、按刚性方案和刚弹性方案计算时对横墙的要求房屋的空
8、间刚度 除与楼盖类型和横墙间距有关外,还与横墙本身刚度有关。按刚性方案和刚弹性方案计算时对房屋的整体空间刚度有要求,因而对横墙提出要求。横墙中洞口的水平截面积不超过全截面的50%;横墙厚度不宜小于180mm;横墙长度不宜小于高度(单层)或总高度的一半(多层);纵横墙应同时砌筑,如不满足应采取其他措施。如果1、2、3条不能同时满足,要求对横墙的刚度进行验算:Hxumax=dx+GA=+P1P1H1如果墙顶作用 P ,则PxxEIHGPH 33EI1H P 101H011PA =水平截面上的平均剪应力;剪应力不均匀系数,对于弹性材料的矩形截面为1.2,此处取2.0;G 砌体剪切模量,可近似取 G=
9、E/2。1n2P =(R+W)横墙承受的水平荷载n1个开间n2个开间某一开间多层房屋的总侧移可逐层计算Wq1q2q1q2WR砌体结构6.1 结构布置6.2 结构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造6.2.1 静力计算模型6.2.2 刚性方案分析6.2.3 弹性和刚弹性方案分析6.2.4 其他多层房屋内力分析6.2.5 砌体房屋抗震分析6.2.2 刚性方案房屋的内力分析一、承重纵墙的计算单层房屋计算简图对符合刚性计算方案的墙体单元,取上端为不动铰支承、下端嵌固于基础的竖向杆件进行内力计算。计算单元有门窗洞口外纵墙,可取一个开间墙体为计算单元;无门窗洞口纵墙,可取1m长墙计算。
10、HPq轴线将产生偏心力矩)。荷载屋面荷载 N(屋盖自重、活载、雪载)对墙体可能有偏心矩eP ,因而产生偏心力矩 M P =N P eP风载(q1、2、W)墙体及门窗自重(如果是变截面,上阶部分自重对下 阶q1q2NPNPNP ePWNP eP根据计算简图及荷载情况,利用教材附表或结构力学方法求得结构内力。多层房屋计算单元计算多层房屋纵墙时,通常取荷载较大而截面较弱的墙段,截取一个开间墙体为计竖载下算单元。计算简图竖向荷载进一步简化的考虑:在竖向荷载下轴力是主要的,弯矩较小;楼盖嵌入墙体,使墙体传递弯距的能力受到削弱。墙、柱在每层高度范围内,可近似为两端铰支竖向构件;墙体在基础顶面处轴力大、弯矩
11、小,也假定为铰支座。水平载下水平荷载墙、柱计算简图可取为竖立多跨连续梁,屋盖和各层楼盖为连续梁不动铰支座,基础顶面处也视为不动铰支座。=N P(0.4a0)Nu 内力计算竖向荷载下(h2 h1)2N I =N P+NuM I =N P eP Nu euh22N II =N I +N dM II =0水平荷载下112ql2。按连续梁计算,也可近似取 M=多层刚性房屋满足以下三个条件可不考虑风荷载:洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3;层高和总高不超过表6-3的规定;屋面自重不小于0.8kN/m2。0.4a0MNNdh2h1NuNPa0ePeu二、承重横墙的计算纵墙间距一般较小,满足刚性方案的
12、要求,楼盖是横墙的不动铰支座;对于多层,可近似假定墙体在山墙横墙内纵墙板外纵墙楼盖处铰接;除山墙外,内横墙仅承受由楼面传来的竖向荷载;由于横墙承受均布荷载且洞口少,可取1米宽作为计算单元;当横墙沿房屋纵向均匀布置,且楼面的构造和使用荷载相同时,内横墙两边楼面传来的竖向荷载大小相等,作用位置对称,墙体按轴心受压计算;当两边的荷载大小不等或作用点不对称时,墙体按偏心受压计算。砌体结构6.1 结构布置6.2 结构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造6.2.1 静力计算模型6.2.2 刚性方案分析6.2.3 弹性和刚弹性方案分析6.2.4 其他多层房屋内力分析6.2.5 砌体房屋抗
13、震分析RHuPuPRuPuP (1-)uP (1-)ux=(1-)RP R uPuP6.2.3 弹性和刚弹性方案房屋的内力分析一、单层刚弹性方案uP:(1)uP=R:xx=(1)R计算步骤:首先在柱顶加上不动铰支座求出截面内力和不动铰支座的反力R(可利用附表);将反力R反方向作用于带弹性铰支座的排架柱顶,其结果相当于在排架柱顶作用R,求出其内力;将上面两种情况的内力叠加,即得到刚弹性方案的内力。R121R111R1R222R212R2二、多层刚弹性方案1、多层刚弹性方案的空间作用分析11 1 12 2 11 R R =(12 1R21 11=(12)规范采用综合空间性能影响系数(反映多层房屋的
14、空间性能)R2R1)RR1R2R1同理21)R1R22=(22 21R111R122R212R22R21R12、刚弹性多层房屋的静力计算方法R2R1在各层横梁与柱联结点处,加不动铰支座,计算其在水平荷载作用下内力和支座反力。2R21R1考虑房屋空间作用,将各支座反力乘以综合空间性能影响系数并反向加于节点,计算其内力。叠加上述两种情况求得的内力,即为所求结构内力。砌体结构6.1 结构布置6.2 结构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造6.2.1 静力计算模型6.2.2 刚性方案分析6.2.3 弹性和刚弹性方案分析6.2.4 其他多层房屋内力分析6.2.5 砌体房屋抗震分析RR
15、6.2.4 其他多层房屋内力分析一、上柔下刚多层房屋上柔下刚多层房屋是指顶层房屋横墙间距较大,只能满足刚弹性方案的要求;房屋下面各层的横墙间距可满足刚性方案的要求。计算方法:顶层可近似按单层刚弹性方案房屋进行分析;下面各层仍按刚性方案进行计算。二、底部框架砌体房屋 上部砌体部分的计算方法同一般多层砌体房屋;框架部分需承受上部各层的竖向荷载和水平荷载;水平荷载可以等效成作用在框架顶部的集中水平力和倾覆力矩。砌体结构6.1 结构布置6.2 结构分析6.3 墙体设计6.4 水平构件设计6.5 砌体构造6.2.1 静力计算模型6.2.2 刚性方案分析6.2.3 弹性和刚弹性方案分析6.2.4 其他多层
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