第五、六章配筋砌体与混合房屋墙体设计

5、6章配筋砌体与混合房屋墙体设计5.1配筋砌体承载力计算一、网状配筋砖砌体采取措施阻止砌体横向变形的发展，可大大提高构件承担轴心荷载的能力。连弯钢筋网方格钢筋网1、钢筋网的形式网状配筋砖砌体的破坏特征，在本质上不同于无筋砖砌体。配置横向钢筋提高了砌体的初裂荷载——在灰缝中的钢筋提高了单砖的抗弯、抗剪能力。避免了被竖向裂缝分割的小柱失稳破坏——钢筋的拉结作用。在偏心荷载作用下，截面中压应力分布很不均匀，在压应力较小的区域钢筋作用难以发挥；对于高厚比较大的构件，整个构件失稳破坏的因素越来越大，此时横向钢筋的作用难以施展。

《砌体规范》规定，网状配筋砌体只适用于高厚比不大于16的轴心受压构件和偏心荷载作用在截面核心范围内的偏心受压构件，对于矩形截面，要求e/h≤0.17。2、网状配筋受力特点3、网状配筋砖砌体受压构件——承载力表达式网状配筋砖砌体矩形截面单向偏心受压构件承载力的影响系数可按下式计算：网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于0.1%，并不应大于1%。采用钢筋网时,钢筋的直径宜采用3～4mm；当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不应大于8mm。钢筋网中网格间距离应不大于120mm，并不应小于30mm。钢筋网的竖向间距不应大于5皮砖，并不应大于400mm。为了避免钢筋的锈蚀和提高钢筋与砖砌体的粘结力，所用砂浆强度等级应不低于M7.5。钢筋网应设置在砌估的水平灰缝中，灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm厚的砂浆层。4、网状配筋砖砌体受压构件——构造要求5.2、组合砖砌体构件组合砖砌体组合墙一、组合砌体构件承载力计算轴心受压构件的承载力

偏心受压构件的承载力受压区高度按下式确定二、组合砖砌体的构造要求面层砼强度等级宜采用C20；面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10，砌筑砂浆强度等级不低于M7.5；竖向受力钢筋保护层厚度及距砖砌体表面的距离；砂浆面层厚度，一般采用30～45mm。大于45mm宜采用砼；竖向受力钢筋等级及配筋率；箍筋的直径及间距；当组合砖砌体构件一侧的受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋；对于截面长短边相差较大的构件，应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋，同时设置水平分布钢筋；组合砖砌体构件的顶部及底部，以及牛腿部位，必须设置钢筋砼垫块，受力钢筋伸入垫块的长度必须满足锚固要求。5.3、组合墙

砂浆强度等级不应低于M5，构造柱的砼强度等级不宜低于C20。柱内竖向受力钢筋保护层厚度。构造柱的截面尺寸不宜小于240mm×240mm，其厚度不应小于墙厚，边柱、角柱的截面宽度宜适当加大。竖向受力钢筋直径不宜大于16mm。箍筋在一般部位宜采用φ6@200。组合砖墙砌体结构房屋，应在纵横墙交接处、墙端部和较大洞口的洞边设置构造柱，其间距不宜大于4m。基础顶面及有组合墙的楼层处，设置现浇钢筋砼圈梁，其截面高度不宜小于240mm。砖砌体与构造柱的连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋，且每边深入墙内不宜小于600mm。组合砖墙的施工程序应为先砌墙后浇砼构造柱。砌体房屋的结构布置横墙——沿房屋平面较短方向布置的墙；纵墙——沿房屋较长方向布置的墙横墙承重方案特点：外纵墙立面处理较方便；房屋的空间刚度大，整体性很好；楼板跨度小，比较经济合理。缺点：房间布置受到限制；北方地区外纵墙强度利用不充分，砌体材料用量相对较多。第六章混合结构房屋墙体设计6.1混合结构房屋的结构布置

纵墙承重方案特点：房间的空间可以较大，用利于使用上的灵活隔断；在纵墙上开门、开窗的大小和位置受到一定的限制；楼盖的材料用量较多，墙体材料用量较少。适用于使用上要求有较大空间的房屋或隔断墙位置可以变化的房间。

纵横墙混合承重方案特点：结构受力较为均匀能避免局部墙体承载过大；楼板（屋面板）可依据使用功能灵活布置，能较好地满足使用要求；结构的整体性能较好。适宜于建筑使用功能较为多样的房屋，如综合楼。

内框架承重方案特点：以柱代替内承重墙在使用上可取得较大空间；横墙少，房屋的空间刚度较差；柱和墙的材料不同，基础沉降不易一致；对于抗震设防地区，宜采用多排柱的内框架结构体系。一般用于食堂、旅馆、商店等。方案的选择应根据各方面具体条件综合考虑，有时还应进行多方案的比较分析。此外，在一个比较复杂的混合结构中依据建筑功能区的不同，还可以考虑同时采用不同的结构布置方案。6.2混合结构房屋按空间刚度的分类1、砌体房屋的静力计算方案

一幢房屋在荷载作用下是一个空间工作的体系。房屋的空间刚度就是指各组成构件参加共同工作的程度。1）无山墙单跨房屋的受力状态及计算简图：外纵墙承重，钢筋砼平屋顶由预制板和大梁组成。2）有山墙单跨房屋在水平力作用下的变形情况

砌体结构房屋的静力计算方案与楼、屋盖在自身平面内的弯曲程度，即与v值的大小直接相关，分为三种静力计算方案：弹性方案；刚弹性方案；刚性方案。

弹性方案：山（横）墙间距大，楼、屋盖的水平截面抗弯刚度小，则水平位移v大，房屋中部附近各计算单元的计算简图可按平面铰接排架进行计算。刚弹性方案：山（横）墙间距不太大，楼、屋盖的水平截面抗弯刚度不太小，则水平位移v不大，山墙对约束房屋中部计算单元的水平位移有一些帮助。刚性方案：山（横）墙间距很小，楼、屋盖的水平截面抗弯刚度比较大，△+v≈0，可认为屋面受风荷载后没有水平位移。屋面结构可看成外纵墙的不动铰支座。比较以上三种房屋，刚性方案最好，一般应尽量设计成刚性方案。《规范规定》混合结构房屋静力计算方案划分如下：对装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或楼盖，当屋面板未与屋架或大梁焊接时，按表中第二类考虑，楼板采用混凝土空心楼板时，则可按表中第一类考虑。对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，则按弹性方案考虑。屋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楼盖S<3232<S<72S>722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和木屋盖或楼板S<2020<S<48S>483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖S<1616<S<36S>362、刚性和刚弹性方案房屋的横墙

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%；横墙的厚度，一般不小于180mm；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H/2（H为横墙总高度）。当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。当门窗洞口的水平截面面积不超过横墙截面积的75%时，可按一集中力作用于悬臂横墙顶点的计算简图，求出顶点弯曲变形与剪切变形之和，该值即为最大水平位移值，若不超过H/4000时，仍可视为刚性和刚弹性方案房屋的横墙。在刚性和刚弹性方案房屋中，横墙是保证房屋具备足够的抗侧能力的重要构件，《砌体规范》规定，这些横墙必须同时满足下列要求：6.3混合结构房屋的构造措施6.3.1墙、柱的允许高厚比房屋类别柱带壁柱墙或周边拉结的墙排架方向垂直排架方向s＞2H2H≥s＞Hs≤H有吊车的单层房屋变截面柱上段弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性、刚弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊车的单层和多层房屋单跨弹性方案1.5H1.0H1.5H刚弹性方案1.2H1.0H1.2H多跨弹性方案1.25H1.0H1.25H刚弹性方案1.10H1.0H1.1H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s受压构件的计算高度H0表注：表中Hu为变截面柱的上段高度；Hl为变截面柱的下段高度；对于上端为自由端的构件，H0＝2H；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；

s--房屋横墙间距；自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定。

墙、柱高厚比验算是保证砌体结构在施工和使用阶段稳定性和房屋空间刚度的重要构造措施。墙、柱高厚比——计算高度H0与墙厚或柱截面边长h的比值。墙、柱的允许高厚比限值砂浆强度等级墙柱M2.52215M52416≥M7.52617注：毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%；组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于28;验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。一、影响允许高厚比的因素1.砂浆强度等级；2.横墙的间距；3.砌体的类型及截面形式；4.支撑条件和承重情况，如刚性方案允许高厚比可以大一些，弹性和刚弹性方案可以小一些；5.构件重要性和房屋使用情况。这些因素在计算中通过修正允许高厚比或对计算高度进行修正来体现二、矩形截面墙、柱的高厚比β的计算当洞口高度小于等于墙高的1/5时，可取=1.0。值小于0.7时，取0.7。 式中，—为宽度s范围内的门窗洞口的宽度；

s—为相邻窗间墙或壁柱之间的距离。

当与墙连接的相邻两横墙间的距离s≤μ1μ2［β］时，墙的高度可不受上式的限制；

三、带壁柱的高厚比验算在确定带壁柱墙截面的回转半径时，墙截面的翼缘宽度

对多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼缘的宽度可取壁柱高度的1/3;对单层房屋，可取壁柱宽加2/3墙高，但不大于空间墙宽度和相邻壁柱间的距离。1、整片墙的验算（T形截面）确定计算高度时，s应当取相邻横墙的间距；2、验算局部高厚比对壁柱之间的墙厚进行高厚比计算；壁柱可视为墙的侧向不动铰支座；计算H0时s取壁柱间的距离。壁柱或构造柱间墙的高厚比验算构造可按一般墙的高厚比验算公式进行。s取相邻壁柱或相邻构造柱间的距离；计算高度H0一律按刚性方案考虑。

设有钢筋砼圈梁的带壁柱或带构造柱墙，当圈梁宽度和相邻壁柱或相邻构造柱间距离的比值b/s≥1/30时，即圈梁在水平方向的抗弯线刚度比较大时，圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点。如不允许增大圈梁宽度，可按圈梁在水平方向的抗弯线刚度相等的原则来增加圈梁高度，以满足壁柱间墙或构造柱间墙不动铰支点的要求。

四、设有构造柱整片墙的高厚比验算h——取墙厚s——取相邻横墙间距离µc——考虑设置构造柱后的有利作用，允许高厚比乘以提高系数

由前述分析可知，单层房屋为刚性方案时，其纵墙顶端的水平位移在静力分析时可以认为为零。内力计算可采用下列假定:单层房屋的墙体计算一、单层刚性方案房屋承重纵墙的计算

(1)纵墙、柱下端在基础顶面处固接，上端与屋面大梁(或屋架)铰接。

(2)屋盖结构可视为纵墙上端的不动铰支座。根据上述假定，每片纵墙就可以按上端支承在不动铰支座和下端支承在固定支座上的竖向构件单独进行计算，使计算工作大为简化。作用于结构上的荷载及内力计算如下所示:6.4砌体房屋墙、柱设计计算1.屋面荷载作用屋面荷载包括屋盖构件自重，屋面活荷载或雪荷载，这些荷载通过屋架或屋面大梁以集中力的形式作用于墙体顶端。2.风荷载作用风荷载包括作用于屋面上和墙面上的风荷载两部分组成。屋面上的风荷载(包括作用在女儿墙上的风荷载)一般简化为作用于墙、柱顶端的集中荷载W，对于刚性方案房屋，W已通过屋盖直接传至横墙，再由横墙传至基础后传给地基，所以在纵墙上不产生内力。1.2.风荷载作用3.墙体自重墙体自重包括砌体、内外粉刷及门窗的自重，作用于墙体的轴线上。当墙柱为等截面时，自重不引起弯矩；当墙柱为变截面时，上阶柱自重G1对下阶柱各截面产生弯矩M1=G1e1

(e1为上下阶柱轴线间距离)。因M1在施工阶段就已经存在，应按悬臂柱计算。4.控制截面及内力组合在进行承重墙、柱设计时，应先求出多种荷载作用下的内力，然后根据荷载规范考虑多种荷载组合．再找出墙柱的控制截面，求出控制截面的内力组合，最后选出各控制截面的最不利内力进行墙柱承载力验算。

墙截面宽度取窗间墙宽度。其控制截面为墙柱顶端I-I截面、墙柱下端截面Ⅲ-Ⅲ和风荷载作用下的最大弯矩对应的Ⅱ-Ⅱ截面(如图4.14所示)。

6.4砌体房屋墙、柱设计计算6.4.1多层承重纵墙计算1计算简图：设计时取一段具有代表性的一段进行计算.计算简图如下竖向荷载作用下的计算简图为竖向的简支梁。由于楼板端部翘起作用，使梁端反力产生偏心，偏心距距墙边为0.4a0，所以墙体受弯；由于楼板使墙体截面削弱，故可以将该处简化成铰支座，以便于计算；水平荷载作用下简化成连续梁。2最不利截面的位置及内力计算控制截面：所计算楼层墙上端楼盖大梁底面、窗口上端、窗台以及墙下端亦即下层楼盖大梁稍上的截面。I-I截面，楼盖大梁的底面：如果上下墙体的厚度相同，则，则纵向力的偏心距为：设计值产生的纵向力该处的弯矩最大II-II截面处，该处的弯矩虽然不是最大，但是截面面积较小。该截面的纵向力为纵向力偏心距为该处的弯矩为III-III截面即窗口下边缘处该截面的弯矩为该截面的纵向力为纵向力偏心距为IV-IV截面处即下层楼盖大梁底面处注意：截面面积：为偏于安全，当上述几处的截面面积均以窗间墙计算时，把图中Ⅰ-Ⅰ、Ⅳ-Ⅳ截面作为控制截面。3截面承载力计算按最不利荷载组合，确定控制截面的轴向力N及偏心距e，就可按受压构件承载力计算公式进行计算。4、刚性方案外纵墙在水平荷载作用下的计算方法在水平风荷载作用下：计算单元可以看作一个竖向的连续梁，跨中和支座处的弯矩可以近似为对于刚性方案外墙：当洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3时，其层高和总高不超过下表要求，屋面自重不小于，可以不考虑风荷载的影响。基本风压值层高(m)总高（m）0.44.0280.54.0240.64.0180.73.518刚性方案多层房屋外墙不考虑风荷载影响的最大高度/m水平荷载作用下产生的弯矩应与竖向荷载作用下的弯矩进行组合，风荷载取正风压（压力）还是取负风压（吸力）应以组合后弯矩的代数和增大来决定。当风荷载、永久荷载、可变荷载进行组合时，应按《建筑结构荷载规范》的有关规定考虑组合系数。对于刚性方案的单层房屋同样可以认为屋盖结构是纵墙的不动铰支座。在单层房屋纵墙底端处的轴力与多层房屋相比要小得多，而弯矩比较大，因此，纵墙下端可认为嵌固于基础顶面。在水平风荷载及纵向偏心力作用下分别计算内力，两者叠加就是墙体最终的内力图。6.4.2多层房屋承重横墙计算刚性构造方案房屋由于横墙间距不大，在水平荷载作用下，纵墙传给横墙的水平力对横墙的承载力计算影响很小，因此，横墙只需计算垂直荷载作用下的承载力。1计算简图刚性方案的计算简图取1米宽的墙体作为计算单元。楼板削弱了墙体，将连接处视为铰支座。底层层高取墙柱下端点到条形基础顶面，如基础埋深较大时，一般可取地坪标高±0.00m以下300～500mm。

横墙承载虽有偏心，但产生的弯矩通常较小，轴心力较大，故在实际计算中，各层均可按轴心受压构件计算。2最不利截面位置及内力计算由于承重横墙是按轴心受压构件计算的，又因《砌体规范》规定沿层高各截面取用相同的纵向力影响系数，所以应取每层轴向力最大的下端部截面作为控制截面进行计算。3截面承载力计算在求得每层控制截面处的轴向力