砌体结构第二章

1、1绪 论2.1 2.1 砌体房屋结构的受力特点砌体房屋结构的受力特点2.2 2.2 结构的布置及竖向荷载传递结构的布置及竖向荷载传递2.3 2.3 混合结构房屋的静力计算方案混合结构房屋的静力计算方案2.4 2.4 各种方案结构的计算各种方案结构的计算2 2、砌体房屋结构形式和内力分析、砌体房屋结构形式和内力分析22.1 2.1 砌体房屋结构的受力特点砌体房屋结构的受力特点v无筋砌体属刚性材料，在受力上无筋砌体属刚性材料，在受力上应受压应受压，尽可能尽可能避免受拉避免受拉。v1、竖向作用竖向作用力作用在力作用在核心区内核心区内或偏心矩不能太大或偏心矩不能太大34Z 以一单片墙为例，如以一单片墙

2、为例，如使墙不出现拉应力对地使墙不出现拉应力对地震力，整理后有：震力，整理后有：06/2bBPHbBGNGNPkBHv 2、水平作用、水平作用5由上述分析由上述分析: :1 1、侧向力应作用在墙水平截面较宽的方向，、侧向力应作用在墙水平截面较宽的方向，这样对同样的墙体才能造出较高的高度；这样对同样的墙体才能造出较高的高度；2 2、在设计结构时，可认为墙在平面外所承受、在设计结构时，可认为墙在平面外所承受的水平力很小，可以略而不计。的水平力很小，可以略而不计。672.2 2.2 砌体结构的布置及竖向荷载传递砌体结构的布置及竖向荷载传递一、一、砌体结构的布置砌体结构的布置v砌体结构房屋一般由墙（砌

3、体）、柱（砌砌体结构房屋一般由墙（砌体）、柱（砌体或钢混）及楼盖（钢混或木、钢木等）体或钢混）及楼盖（钢混或木、钢木等）组成；组成；v平面布置常为矩形。平面布置常为矩形。81、横墙承重体系、横墙承重体系9 纵墙的作用主要是围护、隔断以及联系横纵墙的作用主要是围护、隔断以及联系横墙，保证横墙的侧向稳定；对纵墙上设置门窗墙，保证横墙的侧向稳定；对纵墙上设置门窗洞口的限制较少，洞口的限制较少，外纵墙的立面处理比较灵活。外纵墙的立面处理比较灵活。 横墙间距较小横墙间距较小(3(34.5m)4.5m)，纵、横墙及楼，纵、横墙及楼屋盖一起形成屋盖一起形成刚度很大的空间受力体系刚度很大的空间受力体系，整体，

4、整体性好。对抵抗沿横墙方向的水平作用性好。对抵抗沿横墙方向的水平作用( (风、地风、地震震) )较为有利，也有利于调整地基的不均匀沉较为有利，也有利于调整地基的不均匀沉降。降。10结构简单，施工方便，楼盖的材料用量较结构简单，施工方便，楼盖的材料用量较少，但墙体的用料较多。少，但墙体的用料较多。 楼屋盖的荷载主要传递到横墙，横墙承重楼屋盖的荷载主要传递到横墙，横墙承重体系开间较小，适用于体系开间较小，适用于宿舍、住宅、旅馆宿舍、住宅、旅馆等等居住建筑和由小房间组成的办公楼等。居住建筑和由小房间组成的办公楼等。因墙体密度较大，承载能力有潜力，应用因墙体密度较大，承载能力有潜力，应用于建造于建造较

5、高的房屋较高的房屋。112、纵墙承重体系、纵墙承重体系12 横墙的设置主要是满足房间的使用要求，横墙的设置主要是满足房间的使用要求，保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度。这使保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度。这使得得房屋的划分比较灵活房屋的划分比较灵活。 由于纵墙承受的荷载较大，在纵墙上设置由于纵墙承受的荷载较大，在纵墙上设置的的门窗洞口的大小和位置都受到一定的限制门窗洞口的大小和位置都受到一定的限制。纵墙间距一般较大，横墙数量相对较少，房纵墙间距一般较大，横墙数量相对较少，房屋的屋的空间刚度比横墙承重体系小空间刚度比横墙承重体系小。13 与横墙承重体系相比，楼盖的材料用量与横墙承重体系相比，

6、楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。较多，墙体的材料用量较少。 纵墙承重体系适用于纵墙承重体系适用于教学楼、图书馆教学楼、图书馆等等使用上要求有较大空间的房屋，纵墙承重的使用上要求有较大空间的房屋，纵墙承重的房屋，其墙体材料承载力被利用的程度较高，房屋，其墙体材料承载力被利用的程度较高，故故层数不宜过多层数不宜过多。143、纵横墙承重体系、纵横墙承重体系 楼、屋盖的主要荷载既传递到横墙也传楼、屋盖的主要荷载既传递到横墙也传递到纵墙，平面布置比较灵活，既可使房递到纵墙，平面布置比较灵活，既可使房间有较大的空间，也可有较好的空间刚度。间有较大的空间，也可有较好的空间刚度。适用于适用于教学楼、办

7、公楼及医院教学楼、办公楼及医院等建筑。等建筑。154、内框架承重体系、内框架承重体系 外墙采用砌体承重，内部设柱与楼盖主梁构外墙采用砌体承重，内部设柱与楼盖主梁构成钢筋混凝土框架。成钢筋混凝土框架。16可以有大的空间，且梁的跨度并不相应增可以有大的空间，且梁的跨度并不相应增大。大。由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差。差。由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，且柱基础和墙基础的沉降量也不易一致，故且柱基础和墙基础的沉降量也不易一致，故结构易产生不均匀的竖向变形。结构易产生不均匀的竖向变形。框架和墙的变形性能相差较大，在

8、地震时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。易由于变形不协调而破坏。 17混合承重体系混合承重体系18二、竖向荷载的传递二、竖向荷载的传递1、楼盖、楼盖墙或柱墙或柱基础基础地基。地基。梁传下来的荷载为梁传下来的荷载为集中荷载集中荷载，板传下来的为，板传下来的为分布荷载分布荷载。2 2、梁传来的集中荷载的作用点、梁传来的集中荷载的作用点1 1）作用反力的分布：）作用反力的分布：与梁的刚度有关与梁的刚度有关刚性梁刚性梁( (如深梁如深梁): ): 近似矩形分布；近似矩形分布；19 弹性梁弹性梁: : 三角形分布。三角形分布。 对弹性梁对弹性梁, ,可由公式计算集中荷载的可由公

9、式计算集中荷载的作用位置；作用位置； 也可以通过专门的构造，强迫梁传下也可以通过专门的构造，强迫梁传下的荷载为均匀分布。的荷载为均匀分布。2021222 2）梁端支承有效长度）梁端支承有效长度 压应力图形一般在矩形和三角形之间呈压应力图形一般在矩形和三角形之间呈曲曲线分布线分布。若把这种偏离矩形分布的程度用压。若把这种偏离矩形分布的程度用压应力图形完整系数应力图形完整系数 来描述，则可按矩形分来描述，则可按矩形分布的情况进行分析。设墙边缘的压缩位移为布的情况进行分析。设墙边缘的压缩位移为则有则有 为梁端转角。为梁端转角。tgay0max23假定与梁底相接触处的砌体的竖向位移与假定与梁底相接触处

10、的砌体的竖向位移与该点的压应力成正比，则砌体边缘处的最大该点的压应力成正比，则砌体边缘处的最大压应力为压应力为 梁端支承处砌体的压缩刚度系数。梁端支承处砌体的压缩刚度系数。maxmaxkyk24由力的平衡条件有由力的平衡条件有: :由试验得由试验得: :所以所以bftgNbftgNall38692. 010000btgkabakybaNl200max0max1692. 0/mmfkkbtgNal025v对承受均布荷载对承受均布荷载q、跨度为、跨度为l的钢筋混凝的钢筋混凝土梁可取土梁可取2/qlNlcBqltg243111lhccccIEB3 . 02/5 .2520mmkNECc26所以所以f

11、hbhqlbfqlacc10125 .253 . 02412383303 3）集中力距梁内边缘的距离）集中力距梁内边缘的距离: : 屋面梁屋面梁: 0.33: 0.33a a0 0 楼面梁楼面梁: 0.4: 0.4a a0 027v弯矩弯矩MM以下部受拉为正以下部受拉为正v剪力剪力V V、转角、转角、曲率、曲率均以顺时针为正均以顺时针为正v荷载荷载q q、位移、位移y y以坐标轴为正以坐标轴为正此坐此坐标系标系下的下的符号符号规定规定28EIMqxqlV2122121)(qxqlxxMq2/ql29各项之间的关系各项之间的关系)(xfy VqxqldxydEIdxdM2133qxqlV21yE

12、IyEIM y22121)(qxqlxxM33dxydEIdxdMV44dxydEIdxdVqqdxydEIdxdV44qdxydEIdxdV4430cBqltg243yEIyEIM y11)(1CdxxMEICdxy22121)(qxqlxxM3112)2121(1)(CdxqxqlxEIx0)2(l1202)2121(1)2(CdxqxqlxEIll边界条件边界条件32EIqldxqxqlxEIx24)2121(1)(32EIqldxqxqlxEI24)2121(1)0(3002EIqlCCEIqll24024)2(3113cBqlEIql242433332.3 2.3 混合结构房屋的静力

13、计算方案混合结构房屋的静力计算方案一、墙体结构计算主要内容：一、墙体结构计算主要内容：v内力计算和截面验算。内力计算和截面验算。v计算图形既要尽量符合结构的实际受力情计算图形既要尽量符合结构的实际受力情况，又要使计算尽可能地简单，以减少计况，又要使计算尽可能地简单，以减少计算工作量。算工作量。二二、静力计算方案、静力计算方案34无山墙无山墙1 1、无山墙、无山墙3536风荷载风荷载 纵墙纵墙 基础基础 地基地基水平荷载传递路线水平荷载传递路线（无山墙）（无山墙） 属于平面受力体系属于平面受力体系, ,平面排架平面排架, ,侧侧向位移和房屋长度无关向位移和房屋长度无关, ,可任取计算可任取计算单

14、元。单元。37maxmaxfuus2 2、有山墙、有山墙max山墙的水平位移山墙的水平位移;fmax屋盖沿纵向复合梁的最大水平位移屋盖沿纵向复合梁的最大水平位移38水平荷载传递路线水平荷载传递路线（有山墙）（有山墙）属于空间受力体系属于空间受力体系39 的大小取决于纵墙平面外的刚度的大小取决于纵墙平面外的刚度 的大小除取决于纵墙平面外的刚度的大小除取决于纵墙平面外的刚度外，还取决于两山墙平面内的刚度、山外，还取决于两山墙平面内的刚度、山墙间距及屋盖的水平刚度墙间距及屋盖的水平刚度平面受力体系平面受力体系: :pu空间受力体系空间受力体系: :sups40 如令如令 为空间性能影响系数为空间性能

15、影响系数psuu413 3、按房屋空间刚度的大小、按房屋空间刚度的大小, ,静力计算时划静力计算时划分为三种方案分为三种方案: :0s1 1）刚性方案）刚性方案空间刚度好、屋盖可作为纵墙上段的不动空间刚度好、屋盖可作为纵墙上段的不动铰支座，墙、柱内力可按下图计算：铰支座，墙、柱内力可按下图计算：37. 033. 0042墙墙( (柱柱) )楼板楼板多层房屋静力计算简图多层房屋静力计算简图43ps空间刚度很小、墙顶的最大水平位移空间刚度很小、墙顶的最大水平位移接近于平面体系，墙、柱内力可按下接近于平面体系，墙、柱内力可按下图计算：图计算：2 2）弹性方案）弹性方案82. 077. 044梁端设刚

16、性垫块、支撑长度较小或采取了梁端设刚性垫块、支撑长度较小或采取了构造措施（梁下设软垫层或梁顶留空隙）构造措施（梁下设软垫层或梁顶留空隙）梁支撑梁支撑长度较长度较大或与大或与圈梁整圈梁整浇浇45ps0受力介于刚性、弹性方案之间，受力介于刚性、弹性方案之间，墙、柱内力可按下图计算：墙、柱内力可按下图计算：3 3）刚弹性方案）刚弹性方案82. 033. 046刚弹性方案计算简图刚弹性方案计算简图474 4）静力计算方案的划分）静力计算方案的划分v为便于计算，经实测及数理统计分析，为便于计算，经实测及数理统计分析，静力计算方案可经静力计算方案可经横墙间距横墙间距、屋盖类屋盖类型型确定确定。4849A

17、刚性方案和刚弹性方案的房屋的横墙（刚刚性方案和刚弹性方案的房屋的横墙（刚性横墙）应同时符合下列几条：性横墙）应同时符合下列几条：v横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的积不应超过横墙截面面积的5050；v横墙的厚度不宜小于横墙的厚度不宜小于180mm180mm；v单层房层的横墙长度不宜小于其高度，单层房层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横墙总高度多层房屋的横墙长度不宜小于横墙总高度的一半。的一半。50v横墙不符合刚性横墙要求时，可经验横墙不符合刚性横墙要求时，可经验算确认即算确认即：符合上式要求的其他构件也可视为刚符合上

18、式要求的其他构件也可视为刚性横墙（如框架）。性横墙（如框架）。4000maxHu51GAPHEIPH33vbmaxP和和单位力单位力作用下作用下弯矩、剪力图弯矩、剪力图考虑墙体剪应力分布不考虑墙体剪应力分布不均匀和墙体洞口影响的均匀和墙体洞口影响的折减系数，取折减系数，取0.552补充P的计算532.4 2.4 各种方案结构的计算各种方案结构的计算单层单层多层多层纵墙纵墙计算单元计算单元计算简图计算简图竖向荷载竖向荷载水平荷载水平荷载控制截面及控制截面及内力计算内力计算横墙横墙54一、刚性方案一、刚性方案1 1、单层房屋墙和柱的计算、单层房屋墙和柱的计算55v单层房屋一般层高较大单层房屋一般层

19、高较大, ,计算时常计算时常需考虑需考虑风荷载风荷载，因而弯矩较大；，因而弯矩较大；v单层房屋墙体与基础顶面交接处截面的轴单层房屋墙体与基础顶面交接处截面的轴向力和弯矩都是最大的，不能把弯矩作为向力和弯矩都是最大的，不能把弯矩作为次要因素而忽略。次要因素而忽略。 因此，在单层房屋计算简图中，假定因此，在单层房屋计算简图中，假定墙体在墙体在基础顶面处为固结基础顶面处为固结。562 2、多层房屋墙体的计算、多层房屋墙体的计算1 1）计算单元的选取）计算单元的选取（1 1）纵墙纵墙: : 在平面图上取有代表性的一段在平面图上取有代表性的一段( (通常为一个开间通常为一个开间) )；对有门窗洞口的纵墙

20、，；对有门窗洞口的纵墙，其计算截面取窗间墙截面其计算截面取窗间墙截面. .（2 2）横墙横墙: : 通常在平面图上取单位宽通常在平面图上取单位宽（1m1m）的一段。）的一段。5758592 2）竖向荷载作用下的计算）竖向荷载作用下的计算（1 1）纵纵 墙墙 v计算简图计算简图v楼楼( (屋屋) )盖的偏心荷载传至下层时，都已成为均盖的偏心荷载传至下层时，都已成为均匀分布匀分布( (弯矩为零弯矩为零) )。v由于楼盖的梁或板搁置在墙内，使墙体的连由于楼盖的梁或板搁置在墙内，使墙体的连续性和承受弯矩的能力受到削弱。续性和承受弯矩的能力受到削弱。60墙墙(柱柱)楼板楼板多层刚性房屋静力计算简图多层刚

21、性房屋静力计算简图61近似地视作两端铰支的竖向构件近似地视作两端铰支的竖向构件此处的轴力很此处的轴力很大而弯矩较小，大而弯矩较小，故偏心距也较故偏心距也较小，按铰接处小，按铰接处理误差不理误差不 大，大，且不需求解超且不需求解超静定结构静定结构62纵墙的控制截面及内力计算纵墙的控制截面及内力计算v每层墙取每层墙取I-II-I和和-两个控制截面。两个控制截面。I-I截面位于该层墙体顶部大梁截面位于该层墙体顶部大梁( (或板或板) )底底面；面；-截面位于该层墙体下部大梁截面位于该层墙体下部大梁( (或板或板) ) 底面稍上的截面底面稍上的截面; ;对于底层墙的对于底层墙的-截面取基础顶面处的截面

22、取基础顶面处的截面。截面。63在在I-I截面处应按截面处应按偏心受压偏心受压验算承载力，验算承载力，并验算梁底砌体的并验算梁底砌体的局部受压局部受压承载力。承载力。在在-截面处应按截面处应按轴心受压轴心受压验算承载力。验算承载力。v构件的截面一般构件的截面一般取窗间墙的截面并按等截取窗间墙的截面并按等截面考虑面考虑，即在控制截面处均取窗问墙的截，即在控制截面处均取窗问墙的截面。面。 显然，若多层砌体房屋中几层墙体的显然，若多层砌体房屋中几层墙体的计算截面和砌体的抗压强度都相同，则只计算截面和砌体的抗压强度都相同，则只需验算其中最下一层即可。需验算其中最下一层即可。64GNNNeNMNNNlll

23、luIIIuI:IIII:II截面截面截面截面上下层墙厚相同时上下层墙厚相同时:65上下层墙厚不同时上下层墙厚不同时:GNNNeNeNMNNNluIIullIluI:IIII:II0截截面面截截面面66（2 2）横横 墙墙v计算简图计算简图v每层横墙视为每层横墙视为两端铰支两端铰支的竖向构件。的竖向构件。v每层构件高度每层构件高度H的取值的取值与纵墙相同，楼板底至上层楼板底；与纵墙相同，楼板底至上层楼板底；当顶层为坡顶时，其层高取为层高加山当顶层为坡顶时，其层高取为层高加山墙尖高的墙尖高的1/2。底层墙柱下端支点取至条形基础顶面，底层墙柱下端支点取至条形基础顶面，若 基 础 埋 深 较 大 ，

24、 可 取 地 坪 标 高若 基 础 埋 深 较 大 ， 可 取 地 坪 标 高（0.00m）以下）以下300500mm。67当两边房间跨度不等时当两边房间跨度不等时, ,左左右两侧传来的荷载不相等。右两侧传来的荷载不相等。横墙的控制截面横墙的控制截面和内力计算和内力计算683 3）水平荷载作用下的计算）水平荷载作用下的计算（1 1）规范规定，当刚性方案多层房屋的外墙）规范规定，当刚性方案多层房屋的外墙符合下列要求时，在静力计算中可不考虑风符合下列要求时，在静力计算中可不考虑风荷载的影响：荷载的影响：v洞口水平截面积不超过全截面面积的洞口水平截面积不超过全截面面积的2/3；v层高和总高不超过的规定；层高和总高不超过的规定；v屋面自重不小于屋面自重不小于0.8kN/m2。69（2 2）当必须考虑风荷载时，可按）当必须考虑风荷载时，可按竖向连续竖向连