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第五章混合結(jié)構(gòu)房屋墻、柱設(shè)計概述結(jié)構(gòu)布置靜力計算方案墻柱設(shè)計計算構(gòu)造措施5.1概述定義:屋蓋、樓蓋等水平構(gòu)件采用鋼筋混凝土或木材,而墻柱、基礎(chǔ)等豎向構(gòu)件采用砌體材料的房屋,稱為混合結(jié)構(gòu)房屋。墻-砌體柱-砌體、鋼筋混凝土樓蓋、屋蓋-鋼筋混凝土樓板、木樓蓋在砌體結(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(qiáng)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。5.2房屋的結(jié)構(gòu)布置砌體結(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:1、橫墻承重體系2、縱墻承重體系3、縱橫墻承重體系4、內(nèi)框架承重體系承重墻體的布置不僅影響房屋平面的劃分和空間的大小,而且還影響房屋的空間剛度,并決定了荷載傳遞路徑。1、橫墻承重體系定義:主要由橫墻直接承受屋面、樓面荷載的結(jié)構(gòu)布置方案。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。荷載傳遞路線:地基屋(樓)面荷載橫墻基礎(chǔ)特點橫墻是主要承重墻,縱墻上開設(shè)門窗洞口靈活。橫墻間距較小,一般為3~4.5m,同時又有縱向拉結(jié),房屋的橫向剛度大。結(jié)構(gòu)布置合理,經(jīng)濟(jì),施工方便,樓面結(jié)構(gòu)材料用量少,墻體材料用量多。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。2、縱墻承重體系定義:是指縱墻直接承受屋面、樓面荷載的結(jié)構(gòu)布置方案。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,由縱墻直接承受樓面或屋面荷載,從而形成縱墻承重方案。荷載傳遞路線:板梁(或屋架)縱向承重墻基礎(chǔ)縱墻承重體系特點:承重墻間距一般較大,房屋的空間剛度比橫墻承重體系小;縱墻上門窗洞口的大小和位置受到限制。橫墻為自承重墻,可保證縱墻的側(cè)向穩(wěn)定和房屋的整體剛度,房屋的劃分比較靈活。樓蓋的材料用量較多,墻體的材料用量較少。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(jì)上或適用性上都不合理。
適用于開間較大的教學(xué)樓、圖書館、食堂、俱樂部、中小型工業(yè)廠房等單層和多層房屋。3、縱橫墻承重體系定義:由縱墻和橫墻混合承受屋(樓)面荷載,形成縱橫墻承重的結(jié)構(gòu)布置方案。荷載傳遞路線:屋(樓)面荷載梁→縱墻
橫墻基礎(chǔ)地基特點:兩個相互垂直方向的剛度均大,抗風(fēng)能力強(qiáng)。開間較靈活。砌體應(yīng)力分布均勻。適用于適用于教學(xué)樓、辦公樓、醫(yī)院、多層塔式住宅等建筑。
4、內(nèi)框架承重體系
定義:由房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土框架和外部砌體墻、柱構(gòu)成的結(jié)構(gòu)布置方案。當(dāng)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。荷載傳遞路線:板
梁外縱墻外縱墻基礎(chǔ)
柱柱基礎(chǔ)地基特點:房屋開間大,平面布置靈活,但空間剛度差。與全框架結(jié)構(gòu)相比,節(jié)省材料。由于鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性能不同,基礎(chǔ)形式亦不同,結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生不均勻的豎向變形。框架和墻的變形性能相差較大,在地震時易由于變形不協(xié)調(diào)而破壞不同施工過程,會給施工組織帶來一定麻煩。內(nèi)框架承重方案一般用于多層工業(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。內(nèi)框架承重體系與其他體系相結(jié)合就成為混合承重體系
5、底層框架承重體系
傳力路線:屋(樓)面荷載→上層墻體→墻梁→框架柱→基礎(chǔ)→地基適用于上部住宅底層商店或車庫類房屋。
墻體布置的一般原則在滿足使用要求的前提下,盡可能采用橫墻承重體系。當(dāng)確有困難時,也應(yīng)盡可能地減小橫墻間的距離,以增加房屋的整體剛度。承重墻布置力求簡單、規(guī)則。縱墻宜拉通,避免斷開和轉(zhuǎn)折,每隔一定距離設(shè)置一道橫墻,將內(nèi)外縱橫墻拉結(jié)在一起,形成空間受力體系,增加房屋的空間剛度和增強(qiáng)調(diào)整地基不均勻沉降的能力。承重墻所承受的荷載,力求明確。荷載傳遞的途徑應(yīng)簡捷、直接。當(dāng)墻體有門窗或各種管道的洞口時,應(yīng)該使各層洞口上下對齊,有助于各層荷載的直接傳遞。結(jié)合樓蓋、屋蓋的布置,使墻體避免承受偏心距過大的荷載或過大的彎矩。在混合結(jié)構(gòu)房屋中采用哪種承重體系,應(yīng)根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、施工的具體情況綜合考慮,并要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和抗震設(shè)防要求。當(dāng)建筑要求比較復(fù)雜時,尚可將建筑物用變形縫分成若干區(qū)段,分別采用不同的承重體系,以使整個結(jié)構(gòu)安全適用、經(jīng)濟(jì)合理。5.3房屋的靜力計算方案砌體結(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、高厚比驗算。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。計算簡圖要盡量符合結(jié)構(gòu)實際受力情況且使計算簡單。一、房屋的空間工作性能二、房屋靜力計算方案的分類三、靜力計算方案的確定一、房屋的空間工作性能混合結(jié)構(gòu)中的縱墻、橫墻、屋蓋、樓蓋和基礎(chǔ)等主要承重構(gòu)件組成了空間受力體系。影響空間受力性能的因素有:屋(樓)蓋復(fù)合梁在自身平面內(nèi)的剛度、橫墻或山墻間距以及平面內(nèi)的剛度。無山墻或橫墻間距很大的單層房屋,在水平荷載作用下,每個計算單元縱墻頂上的水平位移都一樣,從其中任意取出一單元。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。風(fēng)荷載→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基平面受力體系傳力途徑:有山墻的單層房屋,縱墻頂上的水平位移沿縱向是變化的:兩端小,中間大。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)。屬于空間受力體系。外墻上水平荷載→縱墻↗屋蓋→山墻→山墻基礎(chǔ)→地基↘縱墻基礎(chǔ)↗空間受力體系傳力途徑:空間性能影響系數(shù)η
:反映房屋空間作用的大小。η值越大,空間剛度越差η值越小,空間剛度越好平面受力體系中排架的側(cè)移考慮空間作用時縱墻頂最大側(cè)移η又稱為考慮空間作用后的側(cè)移折減系數(shù)。屋蓋剛度越大,兩山墻的距離越近,山墻剛度越大,房屋的空間剛度越大。房屋各層的空間性能影響系數(shù)η屋蓋或樓蓋類別橫墻間距s(m)1620242832364044485256606468721————0.330.390.450.500.550.60.640.680.710.740.772—0.350.450.540.610.680.730.780.82——————30.370.490.600.680.750.81—————————備注
屋蓋或樓蓋的類別中,1類為整體式、裝配整體和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋,2類為裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋,3類為冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋。二、房屋靜力計算方案的分類縱橫向墻體、屋蓋、樓蓋和基礎(chǔ)等構(gòu)件相互連接,構(gòu)成一個空間受力體系。各構(gòu)件不同程度地參加工作,抵抗分擔(dān)的荷載。根據(jù)樓蓋(屋蓋)的水平剛度和橫墻間距的大小,空間工作性能不同,房屋的靜力計算可分為:1、剛性方案2、彈性方案3、剛彈性方案1、剛性方案當(dāng)房屋橫墻間距較小,屋蓋的水平剛度相對較好,因而房屋的水平位移較小。η<0.33-0.37,可忽略水平位移,確定墻、柱計算簡圖時,可將樓蓋或屋蓋視為墻、柱的水平不動鉸支座。一般來說,砌體房屋均應(yīng)設(shè)計成剛性方案。圖為單層剛性方案墻體計算簡圖:2、彈性方案當(dāng)房屋橫墻間距較大,甚至無橫墻(山墻)時,房屋的水平位移較大。η>0.77-0.82,確定計算簡圖時應(yīng)考慮水平位移對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,即不考慮空間工作性能,屬于彈性方案。多層砌體房屋應(yīng)避免采用。一般的單層廠房、倉庫、禮堂多屬此種方案。墻頂水平位移大,墻內(nèi)有較大彎矩,如圖為單層房屋剛彈性方案墻體計算簡圖:3、剛彈性方案房屋的空間剛度介于兩種方案這間。
0.33<η<0.82,水平位移比彈性方案要小,能起一定的空間作用。用空間性能影響系數(shù)來考慮空間工作的排架來計算。如圖為單層房屋剛彈性方案墻體計算簡圖:三、房屋靜力計算方案的確定屋蓋或樓蓋類別剛性方案剛彈性方案彈性方案1整體式、裝配整體和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋s<3232≤s≤72s>722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋s<2020≤s≤48s>483冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋s<1616≤s≤36s>36備注S為房屋橫墻間距,其長度單位為m;對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋,應(yīng)按彈性方案考慮。主要影響因素:1)屋(樓)蓋剛度、2)橫墻間距s(包括橫墻剛度)。
橫墻剛度也影響房屋空間性能,因此應(yīng)具有足夠抗側(cè)剛度,確定剛性和剛彈性方案的房屋時橫墻還應(yīng)同時符合下列條件:①橫墻中開有洞口時,洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%;②橫墻的厚度不宜小于180mm;③單層房層的橫墻長度不宜小于其高度H,多層房屋的橫墻長度不宜小于橫墻總高度的一半。
當(dāng)橫墻不能同時符合上述要求時,應(yīng)對橫墻的剛度進(jìn)行驗算。要求橫墻保證墻頂最大水平位移式中:——作用于橫墻頂端的水平集中荷載,P1=nP/2,且P=W+R。
n——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Α?/p>
H——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0.5。
A——橫墻毛截面面積。
G——砌體的剪變模量,。5.4砌體房屋的墻、柱設(shè)計計算一、剛性方案的承重縱墻計算二、剛性方案的承重橫墻計算三、單層彈性方案房屋墻柱計算四、單層剛彈性方案房屋墻柱計算五、多層剛彈性方案房屋墻柱計算墻體計算單元:無洞墻段(單位寬)有洞墻段(窗間墻之間墻段長度)薄弱墻段(荷載較大而截面較小的墻段)一、剛性方案的承重縱墻計算由于剛性方案無側(cè)向位移,因此可分別按單片墻計算。縱墻承受:豎向荷載(樓、屋蓋荷載及墻體自重)、水平荷載(風(fēng)荷載)。1、豎向荷載作用下的計算計算單元內(nèi)的墻體如同一豎向連續(xù)梁,屋蓋、各層樓蓋與基礎(chǔ)頂面作為該豎向連續(xù)梁的支承點。由于樓蓋的梁或板削弱了墻體的截面,連續(xù)性受到影響,可假定為鉸接,即簡化為各層墻體按豎向簡支構(gòu)件獨(dú)立計算。層高:基礎(chǔ)頂面至上層樓蓋大梁底。上層樓蓋大梁底至下層樓蓋大梁底距離。梁跨度大于9m的墻承重的多層房屋,還應(yīng)考慮梁端約束彎矩對墻體受力的影響,即需按梁兩端固結(jié)計算梁端彎矩,將其值乘以修正系數(shù)γ后,按墻體線性剛度分到上層墻底部和下層墻頂部。a:梁端實際支承長度;h:支承墻體的厚度,當(dāng)上下墻厚不同時取下部墻厚,當(dāng)有壁柱時取hT。若按簡支計算,設(shè)材料為MU10、M5,則:控制截面Ⅰ-Ⅰ:彎矩最大;Ⅱ-Ⅱ:截面最小;Ⅲ-Ⅲ:截面最小;Ⅳ-Ⅳ:軸力最大。取最小截面面積為計算截面面積,則最不利截面為Ⅰ-Ⅰ、Ⅳ-Ⅳ截面(底層墻則取基礎(chǔ)頂面)。截面Ⅰ-Ⅰ承受彎矩MI
和軸力NI
,因此需進(jìn)行偏心受壓承載力和梁下局部受壓承載力驗算。截面Ⅳ-Ⅳ按軸心受壓承載力驗算。例2、水平荷載作用下的計算仍視墻體為一豎向連續(xù)梁。由風(fēng)荷載引起的彎矩可按下式簡化計算式中:w——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。荷載效應(yīng)組合:風(fēng)荷載、永久荷載、可變荷載、地震作用,考慮組合系數(shù)。由于剛性方案無側(cè)向位移,因此將同一方向的墻分別按單片墻計算。對于剛性方案多層房屋外墻,當(dāng)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中的規(guī)定。(3)屋面自重不小于0.8kN/m2
。外墻不考慮風(fēng)荷載影響時的最大高度單層剛性方案房屋的計算底端看為嵌固于基礎(chǔ)頂面。二、剛性方案的承重橫墻計算水平力對橫墻的承載力影響很小,因此橫墻只需計算豎向荷載作用下的承載力。取1m寬墻體作為計算單元,樓屋蓋看成是不動鉸支座。控制截面除山墻為,其它橫墻均可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。橫墻的控制截面應(yīng)取該層墻體的底部(軸力最大截面)。計算單元橫墻長度取1m作為計算單元。各層層高的取值和縱墻相同,但對坡屋頂?shù)捻攲樱瑢痈呷≈辽綁ι郊飧叨纫话胩帯.?dāng)橫墻上有洞口時,應(yīng)取洞口中心間的墻體為計算單元。三、單層彈性方案房屋墻柱計算不考慮空間作用。假定墻柱下端嵌固于基礎(chǔ)頂面,屋架或屋面大梁與墻柱頂部鉸接屋架或屋面大梁的軸向變形可忽略。結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析同鋼筋混凝土單層廠房。如果中柱為鋼筋混凝土柱,應(yīng)將邊柱砌體墻按彈性模量比折算成混凝土柱,再進(jìn)行計算。四、單層剛彈性方案房屋墻柱計算考慮部分空間作用,墻柱頂在水平方向的側(cè)移受到一定約束,在柱頂加上一個彈性支座。五、多層剛彈性方案房屋墻柱計算1、豎向荷載作用下的內(nèi)力計算可忽略水平位移對內(nèi)力的影響,近似按多層剛性方案房屋計算其內(nèi)力.2、水平荷載作用下的內(nèi)力計算5.5混合結(jié)構(gòu)房屋的構(gòu)造措施一、墻、柱計算高度的確定二、墻、柱的高厚比驗算三、防止和減輕墻體開裂的主要措施一、墻、柱計算高度的確定計算高度的確定條件墻柱端部約束支承情況房屋的類別(靜力計算方案)
確定計算高度H0時,S取相鄰橫向墻間(若驗算的為縱墻則為橫墻的距離,若驗算的為橫墻則為縱墻的距離)壁柱間或相鄰構(gòu)造柱間的距離。房屋類別柱帶壁柱墻或周邊拉結(jié)墻排架方向垂直排架方向S>2H2H≥3S>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1.10H1.0H1.1H剛性方案1.0H1.0H1.0H0.4S+0.2H0.6S注:1.表中Hu為變截面柱的上段高度,Hl為變截面的下段高度;
2.上端為自由端的構(gòu)件,H0=2H;
3.無柱間支撐的獨(dú)立磚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
4.S為房屋橫墻間距;
5.自承重墻的計算高度應(yīng)根據(jù)周邊支承或拉結(jié)條件確定。構(gòu)件高度H的確定
房屋底層為樓頂面到基礎(chǔ)頂面或剛性室外地面以下300-500mm;其他層為樓板或其他水平支點間的距離;無壁柱的山墻取層高加山墻尖高度的1/2;帶壁柱山墻可取壁柱頂處的山墻高度。對有吊車的房屋,當(dāng)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(dāng)時,取無吊車房屋的H0。
(2)當(dāng)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(dāng)時,取無吊車房屋的H0;但在確定b
值時,應(yīng)采用上柱截面。二、墻、柱的高厚比驗算1、墻柱的允許高厚比2、墻柱的高厚比驗算1、墻\柱的允許高厚比[b]定義:墻柱高厚比的允許極限值。其確定與墻、柱承載力無關(guān),主要根據(jù)房屋中墻柱的剛度條件和穩(wěn)定性,由實踐經(jīng)驗從構(gòu)造要求確定。是砌體結(jié)構(gòu)滿足正常使用極限狀態(tài)要求的重要構(gòu)造措施之一。允許高厚比的影響因素:1)砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度是影響允許高厚比的重要因素。砂漿強(qiáng)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20%,而組合砌體由于鋼筋混凝土的剛度好,允許高厚比可提高20%。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.4)構(gòu)件重要性
非承重墻僅受自重作用,要求適當(dāng)放低,采用修正系數(shù)μ1來考慮此項影響。5)砌體截面剛度
當(dāng)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)μ2來考慮此項影響。6)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)μc來考慮。砂漿強(qiáng)度等級柱墻M2.52215M5.02416M7.52617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,墻的允許高厚比取14,柱取11。墻、柱的允許高厚比2、墻柱的高厚比驗算1)矩形截面墻柱的高厚比驗算2)帶壁柱墻或帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗算整片墻的高厚比驗算壁柱間墻的高厚比驗算帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗算1)矩形截面墻柱的高厚比驗算應(yīng)滿足墻柱的計算高度墻厚或矩形柱與H0對應(yīng)的邊長h當(dāng)相鄰兩橫墻間的距離很小,滿足S≤μ1μ2[b]h時,墻的高度不受高厚比的限制。非承重墻的修正系數(shù)有門窗洞口墻的修正系數(shù)當(dāng)μ2值小于0.7時,應(yīng)取μ2=0.7;
當(dāng)洞口高度小于墻高的1/5時,可取μ2=1.0。
相鄰窗間墻或壁柱間的距離2)帶壁柱墻的高厚比驗算整片墻的高厚比驗算確定H0時,s取相鄰橫墻間的距離
翼緣寬度bf取法:多層房屋有門窗洞時取窗間墻寬度,否則每側(cè)取1/3壁柱高;單層房屋取壁柱寬加2/3墻高,但不大于窗間墻寬或相鄰壁柱間距。壁柱間墻的高厚比驗算按無壁柱墻驗算,H0一律按剛性方案取值確定H0時均按剛性方案考慮。
s取壁柱間的距離墻、柱高厚比驗算中應(yīng)注意:
1)當(dāng)墻高H大于或等于相鄰橫墻或壁柱間的距離S時,應(yīng)按H0=0.6S驗算高厚比。2)當(dāng)與墻連接的相鄰兩橫墻間的距離h時,可不作高厚比驗算。3)變截面柱的高厚比可按上、下截面分別驗算。3)帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗算考慮構(gòu)造柱可提高穩(wěn)定性和剛度,允許高厚比的提高系數(shù)g——系數(shù)。對細(xì)料石、半細(xì)料石砌體,
g=0;對混凝土砌塊、粗料石、毛料石及毛砌體,g=1.0;其他砌體,g=1.5。bc——構(gòu)造柱沿墻長方向的寬度。l——構(gòu)造柱間距。當(dāng)bc/l>0.25時,取bc/l=0.25;bc/l<0.05時,取bc/l=0總結(jié)驗算墻體的高厚比是為了防止施工過程和使用過程中墻體出現(xiàn)過大的撓曲和喪失穩(wěn)定,滿足高厚比限值的要求是從構(gòu)造上保證墻體穩(wěn)定的重要措施,也是確保墻體應(yīng)具有足夠剛度的前提。高厚比限值與下列因素有關(guān):砂漿強(qiáng)度、砌體類別,砌體構(gòu)件支承條件、截面形狀、尺寸與開洞大小,承重墻與非承重墻以及施工技術(shù)水平現(xiàn)狀等。墻體高厚比不滿足時,可采取哪些措施?
提高砂漿強(qiáng)度等級、加壁柱、增加墻厚,減小開洞面積、減小所驗算墻體兩端拉結(jié)墻的距離等。
例:1、某混合結(jié)構(gòu)房屋的頂層山墻高度為4.1m(取山墻頂和檐口的平均高度),山墻為用Mb7.5砌塊砌筑砂漿砌筑的單排孔混凝土小型空心砌塊墻,厚190mm,長8.4m。房屋按剛性方案,試驗算其高厚比:(1)不開門窗洞口時;(2)開有三個1.2m寬的窗洞口時。[解]S=8400>2H=2×4100=8200mm查表,H0=1.0H=4100mm查表,[β]=26(1)不開門窗洞口(2)有門窗洞口滿足要求。滿足要求。2、某單跨房屋墻的壁柱間距為4m,中間開有寬為1.8m的窗,壁柱高度(從基礎(chǔ)頂面開始計算)5.5m,房屋屬剛彈性方案。試驗算帶壁柱墻的高厚比(砂漿強(qiáng)度等級M2.5)。(1)求壁柱截面的折算厚度A=240×2200+370×250=620500mm2y2=(240+250)-156.5=333.5mmhT=3.5i=3.5×111.7=391mm(2)確定計算高度查表得H0=1.2H=1.2×5500=6600mm(3)整片墻高厚比驗算查表得[β]=22,墻上開有門窗滿足要求。(4)壁柱間墻高厚比驗算S=4000<H=5500(mm)查表H0=0.6S=0.6×4000=2400mm滿足要求。3、某辦公樓平面布置如圖,采用鋼筋混凝土樓蓋,為剛性方案房屋。縱向墻均為240mm厚,砂漿為M5,底層墻高4.6m(算至基礎(chǔ)頂面)。隔墻厚120mm,砂漿M2.5,高3.6m。試驗算各種墻的高厚比。[解]橫墻間距S=4×4=16m,承重墻h=240mm,[β]=24;非承重墻h=l20mm。(1)縱墻高厚比驗算
橫墻間距S>2H,查表,H0=1.0H=4.6m相鄰窗間墻間距S=4m,且bs=2m滿足要求。(2)橫墻高厚比驗算縱墻間距S=6m,2H>S>HH0=0.4S+0.2H=0.4×6000+0.2×4600=3320mm滿足要求。(3)隔墻高厚比驗算因隔墻上端砌筑時一般只能用斜放立磚頂住樓板,應(yīng)按頂端為不動鉸支座考慮,兩側(cè)與縱橫拉結(jié)不好,按兩側(cè)無拉結(jié)考慮。則取其計算高度為H0=1.0H=6m。隔墻是非承重墻,滿足要求。4、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4.10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4-2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。三、防止和減輕墻體開裂的主要措施1、溫度變化引起的墻體裂縫2、過大的地基不均勻沉降引起的裂縫(b)沉降裂縫(a)溫度裂縫(a)正八字形裂縫(b)倒八字形裂縫(c)斜向裂縫(d)垂直裂縫地基不均勻沉降裂縫示意
溫度引起的正八字形裂縫和倒八字形裂縫示意溫度引起的垂直裂縫示意溫度引起的垂直裂縫示意因溫差引起的女兒墻水平裂縫示意因溫差引起的外墻包角和水平裂縫示意因溫差引起的外墻水平裂縫示意地基凍脹引起的墻體裂縫示意由于墻體受到反復(fù)作用的剪力所引起的“X”形裂縫地震引起水平裂縫示意地震引起垂直裂縫示意防止或減輕墻體開裂的原理合理的結(jié)構(gòu)布置加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的整體剛度設(shè)置沉降縫設(shè)置收縮縫防止或減輕墻體開裂的措施:在保證收縮縫間距的基礎(chǔ)上,為了防止或減輕房屋頂層墻體的裂縫,可根據(jù)房屋具體情況分別采取“防、放、抗”措施:1.為減少屋面與頂層墻體溫差,防止墻頂產(chǎn)生裂縫,屋面應(yīng)設(shè)置保溫、隔熱層。2.為釋放或降低溫差應(yīng)力,屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)置分隔縫,分隔縫間距不宜大于6m,并與女兒墻隔開,其縫寬不小于30mm。受溫差影響較大地區(qū)可適當(dāng)選用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋和瓦材屋蓋。在鋼筋
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