结构设计（十三）（新版）

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页第十三讲（三）梁端设有刚性垫块的砌体局部抗压承载力倘若梁端支承处砌体局部抗压承载力不足时，可以在梁端下面设置预制垫块或与梁现浇成整体的垫块，以增大局部受压面积，提高砌体局部抗压承载力。(1)设置刚性垫块下的砌体局部抗压承载力应按下列公式计算式中：N0——垫块面积Ab内上部轴向力设计值(N)；——垫块上N0及Nl合力的影响系数，应采用β<3时的值；Υl——垫块外砌体面积的有利影响系数，Υl应为0.8Υ，但不小于1．O，Υ为砌体局部抗压强度提高系数，按式(16-253)以Ab代替Al计算；Ab——垫块面积(mm2)；ab——垫块伸入墙内的长度(mm)；bb——垫块的宽度(mm)。(2)刚性垫块应符合下列构造要求：①刚性垫块的高度不宜小于180mm，自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度tb；②在带壁柱墙的壁柱内设刚性垫块时（见图16-28），其计算面积应取壁柱范围内的面积，而不计算翼缘部分，同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm；③当现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置。(3)梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度a0应按下式决定式中：δ1——刚性垫块的影响系数，按表16-41采用。垫块上Nf作用点的位置可取0.4a0处。注：表中其间的数值可采用插入法求得。（四）梁下设有垫梁的砌体局部抗压承载力梁下设有长度大于πh0垫梁的砌体局部抗压承载力应按下列公式计算（见图16-29）式中：No——垫梁上部轴向力设计值(N)；bb——垫梁在墙厚方向的宽度(mm)；δ2——系数，当荷载沿墙厚方向匀称分布时δ2取1．O，不匀称时可取0.8；ho——垫梁折算高度(mm)；Eb、Ib——分离为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩；hb——垫梁的高度(mm)；E——砌体的弹性模量。垫梁上梁端有效支承长度a0可按式(16-262)计算。习题41截面尺寸，砂浆和块体强度等级均相同的砌体受压构件，下面说法准确的是()。①承载力随高厚比的增大而减小②承载力随偏心距的增大而减小③承载力与砂浆的强度等级无关④承载力随相邻横墙间距的增强而增大A．①②B．①②③C．①②③④D．①③④提醒：计算公式中的是高厚比和偏心距对受压构件承载力的影响系数，同时与砂浆的强度等级有关。答案：A42截面尺寸为240mm×370mm的砖砌短柱，轴向压力的偏心距如图所示，其抗压承载力的大小顺序是()。A．①>②>③>④B．③>①>②>④c．④>②>③>①D．①>③>④>②提醒：抗压承载力与e/h成反比，其中e为偏心距，h为偏心方向的截面尺寸，①、②、③、④的e/h分离为0.17、0.3、0.2、0.24。答案：D16-43如图所示，截面尺寸为240mm×250mm的钢筋混凝土柱，支承在490mm厚的砖墙上，墙采用MU10砌块.M2.5混合砂浆砌筑，可能最先发生局部受压破坏的是()。提醒：砌体局部抗压调节系数，其中Ai为局部受压面积，A0为影响砌体局部抗压强度的计算面积。应注重不同情况下Υ的最大取值，见现行《砌体规范》第5.2.2条。答案：A第十六节混合结构房屋设计混合结构房屋通常是指屋盖、楼盖等水平构件采用钢筋混凝土材料或木材，而墙、柱、基础等竖向构件采用砌体材料的房屋。混合结构房屋设计包括结构布置，房屋静力计算，墙、柱设计及构造设计。一、结构布置（一）结构布置计划按结构的承重体系与荷载的传统路线，房屋的结构布置计划可分为下列四种类型：1．横墙承重体系它是由横墙直接承受屋盖、楼盖荷载的结构承重体系。其特点是：(1)房屋横向刚度较大，整体性好。外纵墙不承重，便于设置洞口大的门窗，外墙面的装点也容易处理。(2)楼盖结构较容易，施工方便，楼盖的材料用量较少，但墙体材料用量较多。这种体系适用于横墙间距较密的多层住所、宿舍和旅馆等建造。2.纵墙承重体系它是由纵墙直接承受屋盖、楼盖荷载的结构承重体系。其特点是：(1)横墙较少，楼盖跨度较大，建造平面布置较灵便。但楼盖材料用量较多，纵墙承受的荷载较大，往往要设扶壁柱，且纵墙上门窗洞口尺寸和位置受到一定的限制。其墙体材料用量较横墙承重体系少。(2)房屋的横向刚度较横向承重体系差。这种体系适用于要求空间较大的教学楼、办公楼、实验楼、影剧院和仓库等建造。3.纵横墙承重体系它是由纵墙和横墙混合承受屋盖、楼盖荷载的结构承重体系，兼有上述两种承重体系的优点。在多层房屋中普通采用这种承重体系。4.底层框架或多层内框架承重体系它是指底层为钢筋混凝土框架而上面各层仍为混合结构，或由房屋内部的钢筋混凝土框架和外部砌体墙、柱构成的承重体系（见图16-30）。其特点是：（1）房屋或房屋底层开间大，平面布置较为灵便，但横墙或房屋底层的横墙较少，房屋刚度或底层刚度较差。，(2)多层内框架房屋由钢筋混凝土和砌体两种性能不同的材料组成，在荷载作用下墙、柱将产生不同的压缩变形，从而在结构中引起较大的附加内力，抵御地基不匀称沉降和抗震能力较弱。对于底层为框架上层为混合结构的房屋，其抗震性能也较差。因此，在抗震设防地区选用这种承重体系时，应注重限制层数、总高度及抗震墙的最大间距。(3)与钢筋混凝土框架结构承重钓房屋相比，可节约材料。二、房屋的静力计算（一）划分房屋静力计算计划的根据主要是房屋、楼盖的刚度及横墙的刚度与间距。对于不同屋盖或楼盖的房屋，当横墙间距，符合表16-45的规定，即可把房屋划分为三种静力计算计划：刚性计划、刚弹性计划、弹性计划。注：对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性计划考虑。对于刚性和刚弹性计划房屋的横墙，应符合下列规定：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%。横墙厚度不宜小于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横墙总高度的1/2。当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙或其他结构构件（如框架等），也可视作刚性或刚弹性计划房屋的横墙。(5)凡符合上述第(4)项刚度要求的一段横墙或其他结构构件（如框架等），也可视作刚性或刚弹性计划房屋的横墙。（二）计算单元划分对承重纵墙普通选取一段有代表性的，宽度等于一个开间的竖条墙、柱为计算单元，受荷宽度为相邻两开间宽度之和的一半。当计算截面有窗洞时，取窗间墙宽度内的截面面积；无窗洞时，取一个开间宽度内的墙截面面积。对承重横墙，普通可沿横墙取宽度为1m的墙作为计算单元，受荷范围为计算单元1m内的两侧各二分之一开间内的所有荷载。计算截面取每层墙顶的大梁底面及墙底截面。2．多层房屋墙、柱内力计算主意多层刚弹性计划房屋墙、柱内力分析步骤与上述单层的内力分析步骤没有原则上的区别，只是首先需按照相应层的楼盖（或屋盖）类别和横墙最大间距决定房屋各层的空间性能影响系数ηi。对于上柔下刚计划或上刚下柔计划的多层房屋，可采用下述近似分析主意。1)上柔下刚计划多层房屋如顶层为会议室而底层为办公室的房屋，有可能属上柔下刚计划，其顶层按单层房屋（空间性能影响系数为日）举行内力计算,下面各层按刚性计划计算内力(见图16-35)。2)上刚下柔计划多层房屋如底层为商场，而上面各层为办公室或住所的房屋，有可能属上刚下柔计划。其内力计算步骤如图16-36所示。三、构造砌体结构设计时，为了保证房屋的耐久性，提高房屋的空间刚度和整体性能，墙、柱应满意高厚比及其他构造要求。（三）耐久性规定设计使用年限为50年时，砌体材料的耐久性应符合下列规定：(1)地面以下或防潮层以下的砌体、湿润房间的墙，所用材料的最低强度等级应符合表16-48的规定。I注：1.在冻胀地区，地面以下或防漏层以下的砌体，不宜采用多孔砖；如采用时，孔洞应用不低于Ml0的水泥砂浆预洗灌实，采用混凝土空心砌块时，其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土预先灌实。2．对安全等级为一级或设计使用年限大于，50年的房屋，表中材料强度等级应至少提高一级。(2)处于有侵蚀性介质的砌体材料应符合下列规定：①不应采用蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖；②应采用实心砖，砖的强度等级不应低于MU20，水泥砂浆的强度等级不应低于Ml0；⑧混凝土砌块的强度等级不应低于MU15；灌孔混凝土的强度等级不应低于Cb30，砂浆的强度等级不应低于Mbl0。（四）普通构造要求为了保证房屋的空间刚度和良好的整体性，墙、柱除应举行高厚比验算外，还应满意以下构造要求。1．沉降缝设置(1)为防止因地基不匀称沉降而浮上裂缝，在房屋下列部位宜设置沉降缝；①建造平面有转折的部位；②建造物高度差异或荷载差异较大的分界处；③房屋的长度超过规定的温度缝间距时，在房屋中部适当部位；④地基土的压缩性有显著差异处；⑤在不同建造结构形式或不同基础类型的分界处；⑥在分期建造房屋的交界处。(2)沉降缝的构造是缝两侧的结构从基础至屋顶所有分开，可以各自自由沉降为不发生碰撞。(3)对于建造在刚强地基或不匀称地基上的砌体房屋，宜采用下列措施增强整体刚度和强度，以减小房屋的沉降和不匀称沉降：①对于i层和三层以上的房屋，其长高比L/H,宜小于或等于2.5；当房屋的长高比2.5<L/Hf≤3.0时，宜做到纵墙不转折或少转折，并应控制其内横墙间距或增强基础刚度和强度。当房屋的预估最大沉降量小于或等于120mm时，其长高比可不受此限制。②墙体内宜设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁。③在墙体上开洞时，宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强。2．圈梁设置为增强房屋的整体刚度，防止因为地基不匀称沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不理影响，需在墙中设置现浇钢筋混凝土圈梁。1)单层房屋车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设置圈梁：(1)砖砌体房屋，檐口标高为5-8m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标巍峨于8m时，应增强设置数量。(2)砌体及料石砌体房屋，檐口标高为4～5m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标巍峨于5m时，应增强设置数量。(3)对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外，尚应增强设置数量。2)多层房屋(1)宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋，且层数为3-4层时，应在檐口标高处设置圈梁一道。当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置。(2)多层砌体工业房屋，应每层设置现浇钢筋混凝土圈梁。(3)设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁，其他楼层处应在所有纵横墙上每层设置。(4)采用现浇钢筋混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋，当层数超过5层时，除在檐口标高处设置一道圈梁外，可隔层设置圈梁，并与楼（屋）面板一起整浇。未设置圈梁的楼面板嵌入墙内的长度不应小于120mm，并沿墙长配置不少于2φ10的纵向钢筋。3)建造在刚强地基或不匀称地基上的砌体房屋(1)在多层房屋的基础和顶层宜各设置一道，其他各层可隔层设置，须要时也可每层设置。单层工业房屋、仓库可结合基础梁、连系梁、过梁等酌情设置。(2)圈梁应设置在外墙、内纵墙和主要内横墙上，并宜在平面内连成封闭系统。4）圈梁构造要求(1)圈梁宜延续设在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于两者中到中垂直距离的两倍，且不得小于Im。(2)纵横墙交接处的圈梁应有可靠的衔接。刚弹性和弹性计划房屋，圈梁应与屋架、大梁等构件可靠衔接。(3)钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h≥240mm时，其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120mm.纵向钢筋不应少于4φ10，绑扎接头的搭接长度采纳拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm。(4)圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。3．垫块设置跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁，应在支承处的砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。(1)对砖砌体为4.8m。(2)对砌块和料石砌体为4.2m。(3)对毛石砌体为3.9m。4．壁柱设置当梁跨度大于或等于下列数值时，在其支承处宜加设壁柱，或采取其他加强措施：(1)对240mm厚的砖墙为6m，对180mm厚的砖墙为4.8m。(2)对砌块、料石墙为4.8m。5．支承长度要求预制钢筋混凝土板在混凝土圈梁上的支承长度不应小于80mm，板端伸出的钢筋应与圈梁可靠衔接，且同时浇筑。预制钢筋混凝土板在墙上的支承长度不应小于100mm。6．衔接锚固要求(1)支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度大于或等于下列数值的预制梁端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固。①对砖砌体为9m,②对砌块和料石砌体为7.2m。(2)填充墙、隔墙应分离采取措施与周边主体结构构件可靠衔接。(3)山墙处的壁柱或构造柱宜砌至山墙顶部，屋面构件应与山墙可靠衔接。7．墙体与钢筋混凝土柱的衔接要求墙体与钢筋混凝土柱应有可靠拉结，如图16-37所示，柱内预埋钢筋应砌入墙体灰缝中。（五）防止或减轻墙体开裂的主要措施(1)为了防止或减轻房屋在正常使用条件下，由温差和砌体干缩引起的墙体竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。伸缩缝应设在因温度和收缩变形引起应力扩散、砌体产生裂缝可能性最大的地方。伸缩缝的间距可按表16-49采用。注；1．对烧结普通砖、烧结多孔砖、配筋砌块砌体房屋，取表中数值；对石砌体、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、混凝土砌块、混凝土普通砖和混凝土多孔砖房屋，取表中数值乘以0.8的系数。当墙体有可靠外保温措施时，其间距可取表中数值。2.在钢筋混凝土屋面上挂瓦的屋盖应按钢筋混凝土屋盏采用。3．层巍峨于5m的烧结普通砖、烧结多孔砖、配筋砌块砌体结构单层房屋，其伸缩缝间距可按表中数值乘以1.3。4．温差鞋大且变化频繁地区和严寒地区不采暖的房屋及构筑物墙体的伸缩缝的最大间距，应按表中数值予以适当减小。5．墙体的伸缩缝应与结构的其他变形缝相重合，缝宽度应满意各种变形缝的变形要求；在举行立面处理时，必须保证缝脒的变形作用。(2)房屋顶层墙体，宜按照情况采取下列措施。①屋面应设置保温、隔热层。②屋面保温（隔热）层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，其缝宽不小于30mm。并与女儿墙隔开。③采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖。④顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜设置水平钢筋。⑤顶层墙体有门窗等洞口时，在过梁上的水平灰缝内设置2～3道焊接钢筋网片或2根直径6mm钢筋，焊接钢筋网片或钢筋应伸入洞口两端墙内不小于600mm。⑥顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M7.5(Mb7.5、Ms7.5)。⑦女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混凝土压顶整浇在一起。⑧对顶层墙体施加竖向预应力。(3)房屋底层墙体，宜按照情况采取下列措施。①增大基础圈梁的刚度。②在底层的窗台下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或2根直径6mm钢筋，并应伸入两边窗间墙内不小于600mm。(4)在每层门、窗过梁上方的水平灰缝内及窗台下第一和第二道水平灰缝内，宜设置焊接钢筋网片或2根直径6mm钢筋，焊接钢筋网片或钢筋应伸入两边窗间墙内不小于600mm。当墙长大于5m时，宜在每层墙高度中部设置2～3道焊接钢筋网片或3根6mm的通长水平钢筋，竖向间距宜为500mm。(5)房屋两端底层第一、第二开间门窗洞处，可采取下列措施。①在门窗洞口两边墙体的水平灰缝中，设置长度不小于900mm、竖向间距为400mm的2根4mm的焊接钢筋网片。②在顶层和底层设置通长钢筋混凝土窗台梁，窗台梁高宜为块材高度的模数，梁内纵筋不少于4根，直径不小于10mm，箍筋直径不小于6mm，间距不大于200mm，混凝土强度等级不低于C20。③在混凝土砌块房屋门窗洞口两侧不少于一个孔洞中设置直径不小于12mm的竖向钢筋，竖向钢筋应在楼层圈梁或基础内锚固，孔洞用不低于Cb20混凝土灌实。(6)填充墙砌体与梁、柱或混凝土墙体结合的界面处（包括内、外墙），宜在粉刷前设置钢丝网片，网片宽度可取40mm，并沿界面缝两侧各延伸200mm，或采取其他有效的防裂、盖缝措施。(7)当房屋刚度较大时，可在窗台下或窗台角处墙体内、在墙体高度或厚度骤然变化处设置竖向控制缝。竖向控制缝宽度不宜小于25mm，缝内填以压缩性能好的填充材料，且外部用密封材料密封，并采用不吸水的闭孔发泡聚乙烯实习圆棒（背衬）作为密封膏的隔离物（见图16-38）。(8)夹心复合墙的外叶墙宜在建造墙体适当部位设聚置控制缝，其间距宜为6