第5章 混合結(jié)構(gòu)房屋墻體設計

1、第5章 混合結(jié)構(gòu)房屋墻體設計 5.1 混合結(jié)構(gòu)房屋的組成及結(jié)構(gòu)布置方案混合結(jié)構(gòu)房屋的組成及結(jié)構(gòu)布置方案 5.1.1 混合結(jié)構(gòu)房屋的組成混合結(jié)構(gòu)房屋的組成 混合結(jié)構(gòu)房屋通常是指主要承重構(gòu)件由不同的材料組成的房 屋。 墻、柱等豎向承重構(gòu)件采用磚、石、砌塊砌體建造，樓蓋 (屋蓋)等水平承重構(gòu)件采用鋼筋混凝土或木材等其它材料建造 的房屋稱為混合結(jié)構(gòu)房屋。 混合結(jié)構(gòu)房屋的優(yōu)點：混合結(jié)構(gòu)房屋的優(yōu)點：取材容易，造價低，應用范圍廣泛。 混合結(jié)構(gòu)房屋的缺點：混合結(jié)構(gòu)房屋的缺點：抗震性能差，高度（層數(shù)）受限制。 墻體砌塊材料的問題：粘土磚建設部已下文禁止使用。應盡 量采用其他的墻體材料。 5.1.2 混合結(jié)構(gòu)房屋

2、的結(jié)構(gòu)布置方案混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置方案 1縱墻承重方案縱墻承重方案 豎向荷載主要傳遞路線是： 板梁縱墻基礎地基。 縱墻承重體系的特點：縱墻承重體系的特點： (1)縱墻是房屋的主要承重墻， 橫墻的間距可以相當大。這種 體系室內(nèi)空間較大，有利于使用上靈活隔斷和布置。 (2)由于縱墻承受的荷載較大，因此縱墻上門窗的位置和大小 要受到一定限制。 (3)房屋的橫向剛度較小，整體性較差。 縱墻承重體系適用適用于使用上要求有較大室內(nèi)空間的房屋， 或室內(nèi)隔斷墻位置有靈活變動要求的房屋。如教學樓、辦 公樓、圖書館、實驗樓、食堂、中小型工業(yè)廠房等。 2橫墻承重方案橫墻承重方案 豎向荷載主要傳遞路線是： 板橫墻基

3、礎地基。 橫墻承重體系的特點： (1)橫墻是主要承重墻。此種 體系對縱墻上門窗位置、大 小等的限制較少。 (2)橫墻間距較小(一般在34.5m之間)，房屋的空間剛度大， 整體性好。這種體系對抵抗風、地震等水平作用和調(diào)整地 基不均勻沉降等方面，較縱墻承重體系有利得多。 (3)這種體系房屋的樓蓋(或屋蓋)結(jié)構(gòu)比較簡單，施工方便； 但墻體的材料用量較多。 橫墻承重體系由于橫墻間距小，房間大小固定，故適用 于宿舍、住宅等居住建筑。 3、縱橫墻承重方案 豎向荷載主要傳遞路線是： 板（梁）縱墻（橫墻） 基礎地基。 縱橫墻承重體系的特點： 房間布置靈活，房屋的空間剛度和整體性好，適用 于教學樓、辦公室、醫(yī)院

4、、圖書館、住宅等建筑。 4內(nèi)框架承重體系內(nèi)框架承重體系 這種體系房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土柱與 樓蓋(或屋蓋)梁組成內(nèi)框架，與外墻共 同承重，因此稱為內(nèi)框架承重體系。 豎向荷載的主要傳遞路線是： 板梁外縱墻外縱墻基礎地基； 板梁柱柱基礎地基。 內(nèi)框架承重體系的特點：內(nèi)框架承重體系的特點： (1)外墻和柱都是主要承重構(gòu)件，以柱代 替承重內(nèi)墻，取得較大的室內(nèi)空間而不增加梁的跨度。 (2)由于主要承重構(gòu)件材料性質(zhì)不同，墻和柱的壓縮性不同；基礎形 式不同易產(chǎn)生不均勻沉降。若設計處理不當，會使構(gòu)件產(chǎn)生較大 的附加內(nèi)力。 (3)由于橫墻較少，房屋的空間剛度較差，因而抗震性能也較差。 內(nèi)框架承重體系可用于旅館、商

5、店和多層工業(yè)建筑，某些建筑 (如底層為商店的住宅)的底層也采用。 5.2 混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案 5.2.1 混合結(jié)構(gòu)房屋的空間工作混合結(jié)構(gòu)房屋的空間工作 房屋空間作用的大小可以用空間性能影響系數(shù)房屋空間作用的大小可以用空間性能影響系數(shù) 表表 示。一般通過實測確定。示。一般通過實測確定。 考慮空間工作時，外荷載作用下房屋排架水平位移考慮空間工作時，外荷載作用下房屋排架水平位移 的最大值；的最大值； 在外荷載作用下，平面排架的水平位移；在外荷載作用下，平面排架的水平位移； 值愈大，表示整體房屋的水平側(cè)移與平面排架的側(cè)值愈大，表示整體房屋的水平側(cè)移與平面排架的側(cè) 移愈

6、接近，即房屋空間作用愈小。反之愈小，房屋的水平移愈接近，即房屋空間作用愈小。反之愈小，房屋的水平 側(cè)移愈小，房屋的空間作用愈大。因此，側(cè)移愈小，房屋的空間作用愈大。因此， 又稱為考慮空間又稱為考慮空間 工作后的側(cè)移折減系數(shù)，可以用彈性地基上的剪切深梁模工作后的側(cè)移折減系數(shù)，可以用彈性地基上的剪切深梁模 型來計算。型來計算。 橫墻間距橫墻間距s s是影響房屋剛度或側(cè)移大小的重要因素。不是影響房屋剛度或側(cè)移大小的重要因素。不 同橫墻間距的房屋各層的空間性能影響系數(shù)可按表同橫墻間距的房屋各層的空間性能影響系數(shù)可按表5-15-1查用查用。 與橫墻間距與橫墻間距s s和屋（樓）蓋類別有關。和屋（樓）蓋類

7、別有關。 p u 1 s p u u s u 5.2.2 房屋靜力計算方案的分類 1、剛性方案、剛性方案 當山墻（橫墻）間距更短時，由于房屋的空間剛度很大，可以認 為屋面沒有水平位移。 2、彈性方案、彈性方案 當山墻（橫墻）間距很大時，房屋的空間剛度剛度較小，屬平面 傳力體系 ?？砂次菁芑虼罅号c墻(柱)為鉸接的、不考慮空間工作的 平面排架或框架計算。 0 s u 0.77 0.33 sp uu 3、 剛彈性方案剛彈性方案 當山墻（橫墻）間距比較小時，屋面的跨度相對短一 些，相應的水平剛度相對較大。樓板處的相對位移比彈性 方案小一些。 可按屋架、大梁與墻(柱)鉸接并 考慮空間工作的平面排架或框架

8、計算。房屋各層的空間性 能影響系數(shù)見P121表51。 比較以上三種房屋，剛性方案最好，一般應盡量設計成 剛性方案，不宜采用彈性方案。 0.330.77 0 sp uu 房屋靜力計算方案確定房屋靜力計算方案確定 屋蓋類別剛性方案剛彈性方案彈性方案 1 整體式、裝配整體式和裝配式無檁 體系鋼筋砼屋蓋或鋼筋砼樓蓋 S3232S72 2 裝配式有檁體系鋼筋砼屋蓋、輕鋼屋 蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓板 S2020S48 3 瓦材屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋S1616S36 規(guī)范規(guī)定混合結(jié)構(gòu)房屋靜力計算方案劃分如下： 注： 1 、表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為m； 2 、當屋蓋、樓蓋類別不同或橫墻間距不同

9、時，可按第4.2.7條的規(guī)定 確定房屋的靜力計算方案； 3 、對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，應按彈性方案考慮。 第第4.2.7條條 計算上柔下剛多層房屋時，頂層可按單層房屋計算，其空 間性能影響系數(shù)可根據(jù)屋蓋類別按表51采用。 5.2.3 剛性方案和剛彈性方案房屋的橫墻應滿足下列要求: 1、 橫墻中開有洞口時，洞口的水平截面面積不應超過 橫墻截面面積的50%； 2、 橫墻的厚度不宜小于180mm； 3、 單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度，多層房屋的 橫墻長度不宜小于H/2(H為橫墻總高度) 注： 1、當橫墻不能同時符合上述要求時，應對橫墻的剛度進行 驗算。如其最大水平位移值umaxH/400

10、0時，仍可視作剛 性或剛彈性方案房屋的橫墻； 2、凡符合注1剛度要求的一段橫墻或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如框架 等)，也可視作剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。 5.3 墻柱的高厚比驗算 墻柱的計算高度與厚度之比稱為高厚比。在進行墻體設 計時除了滿足承載力（強度）要求外，還必須限制其高厚 比，保證墻體的穩(wěn)定性。 5.3.1 允許高厚比及影響高厚比的主要因素： 1、影響高厚比的主要因素為： 砂漿的強度等級； 砌體的類型； 橫墻的間距； 構(gòu)造支承條件。如剛性方案允許高厚比可以大一些，彈性 和剛彈性方案可以小一些； 砌體的截面形式；墻體有門窗洞口時。 構(gòu)件的重要性和房屋的使用條件； 構(gòu)造柱的間距。 2、墻、柱的允許

11、高厚比值 砂漿強度等級墻柱 M7.5 2617 M5.02416 M2.52215 注： 1 、毛石墻、柱允許高厚比應按表中數(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，允許 高厚比對墻取14，對柱取11。 表54 5.3.2 高厚比的驗算 1、一般墻柱的高厚比的驗算 對于矩形截面墻、柱的高厚比應符合下列要求： 式中 H0-墻、柱的計算高度，應按表54采用； h -墻厚或矩形柱與H0相對應的邊長； 1-自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)； 2-有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)； -墻、柱的允許高厚比，

12、應按表53采用。 注：1、當與墻連接的相鄰兩橫墻間的距離s12h時，墻 的高度可不受本條限制； 2、變截面柱的高厚比可按上、下截面分別驗算，其計算高 度可按表54的規(guī)定采用。驗算上柱的高厚比時，墻、柱 的允許高厚比可按表表53的數(shù)值乘以1.3后采用。 21 0 h H H0受壓構(gòu)件的計算高度 表54 房屋類別 柱 帶壁柱墻或周邊拉結(jié)的墻 排架 方向 垂直排 架方向 s2H2HsHsH 有吊 車的 單層 房屋 變截 面柱 上段 彈性方案 2.5Hu 1.25Hu2.5Hu 剛性、剛彈 性方案 2.0Hu1.25Hu2. 0Hu 變截面柱下段 1.0H 0.8H 1.0H 無吊 車的 單層 和多

13、層房 屋 單跨 彈性方案 1.5H 1.0H 1.5H 剛彈性方案 1.2H 1.0H 1.2H 多跨 彈性方案 1.25H 1.0H 1.25H 剛彈性方案 1.10H 1.0H 1.1H 剛性方案 1.0H 1.0H 1.0H 0.4s+0.2H 0.6s 1 表中Hu為變截面柱的上段高度；H為變截面柱的下段高度； 2 對于上端為自由端的構(gòu)件，H0=2H； 3 獨立磚柱，當無柱間支撐時，柱在垂直排架方向的H0應按表中數(shù)值乘以1.25后采用； 4 s-房屋橫墻間距； 5 自承重墻的計算高度應根據(jù)周邊支承或拉接條件確定。 受壓構(gòu)件的計算高度H0，應根據(jù)房屋類別和構(gòu)件 支承條件等按表54采用。表

14、中的構(gòu)件高度H應 按下列規(guī)定采用： 1 、在房屋底層，為樓板頂面到構(gòu)件下端支點的距 離。下端支點的位置，可取在基礎頂面。當埋置 較深且有剛性地坪時，可取室外地面下500mm處； 2 、在房屋其他層次，為樓板或其他水平支點間的 距離； 3 、對于無壁柱的山墻，可取層高加山墻尖高度的 1/2；對于帶壁柱的山墻可取壁柱處的山墻高度。 第第5.1.4條條 對有吊車的房屋，當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54規(guī)定采用； 變截面柱下段的計算高度可按下列規(guī)定采用： 1、當Hu/H1/3時，取無吊車房屋的H0； 2、當1/3Hu/H1/2時，取無吊車房屋的H0乘 以修正系數(shù)。 =1.

15、3-0.3 u / u為變截面柱上段的慣性矩， 為變截面柱下段 的慣性矩； 3、當Hu/H1/2時，取無吊車房屋的H0。但在確 定值時，應采用上柱截面。 注：本條規(guī)定也適用于無吊車房屋的變截面柱。 自承重墻（非承重墻）允許高厚比的修正系數(shù)1應按下 列規(guī)定采用： 1 、h=240mm 1=1.2； 2 、h=90mm 1=1.5； 3 、240mmh90mm 1可按插入法取值。 注：（承重墻的1=1.0） 1、上端為自由端墻的允許高厚比，除按上述規(guī)定提高外， 尚可提高30%； 2、對厚度小于90mm的墻，當雙面用不低于M10的水泥 砂漿抹面，包括抹面層的墻厚不小于90mm時，可按墻 厚等于90m

16、m驗算高厚比。 允許高厚比修正系數(shù)2應按下式計算：應按下式計算： 2=1-0.4bs/s (55) 式中 bs-在寬度s范圍內(nèi)的門窗洞口總寬度； s-相鄰窗間墻或壁柱之間的距離。 當按公式(55)算得2的值小于0.7時，應采用0.7。 當洞口高度等于或小于墻高的1/5時，可取2等于1.0。 【例15.1】某辦公樓平面如圖所示，采用預制鋼筋 混凝土空心板，外墻厚370mm，內(nèi)縱墻及橫墻厚 240mm，砂漿為M5，底層墻高4.6m（下端支點取 基礎頂面）；隔墻厚120mm，高3.6m，用M2.5砂 漿；縱墻上窗洞寬1800mm，門洞寬1000mm，試 驗算各墻的高厚比。 【解】1.確定靜力計算方案

17、及允許高厚比 最大橫墻間距S=3.63=10.8m，由表5-2，S32m，確 定為剛性方案。 由表5-3，因承重縱橫墻砂漿為M5，得=24；非承 重墻砂漿為M2.5，=22；非承重墻h=120mm，用插 入法得1=1.44；承重橫1=1.0。 辦公樓平面圖 2.確定計算高度 承重墻H=4.6m，S=10.8m2H=24.6=9.2m，由表5-4查 得計算高度H0=1.0H=4.6m。 非承重墻H=3.6m，一般是后砌在地面墊層上，上端用斜 放立磚頂住樓面梁砌筑，兩側(cè)與縱墻拉結(jié)不好，故按兩側(cè) 無拉結(jié)考慮，則計算高度H0=1.0H=3.6m。 3.縱墻高厚比驗算 （1）外縱墻（h=370） S=3

18、.6m，bs=1.8m 2=1-0.4bs/S=0.8 外縱墻高厚比 =H0/h=4.6/0.37=12.4 1 2 =1.00.824=19.2滿足要求。 （2） 內(nèi)縱墻（h=240） S=10.8m，bs=1.0m 2=1-0.4bs/S=0.96 內(nèi)縱墻高厚比 =H0/h=4.6/0.24=19.2 1 2=1.00.9624=23 滿足要求。 4.橫墻高厚比驗算 由于橫墻的厚度、砌筑砂漿、墻體高度均與內(nèi)縱墻相同， 且橫墻上無洞口，又比內(nèi)縱墻短，計算高度也小，故不必 進行驗算。 5.隔墻高厚比驗算 隔墻高厚比 =H0/h=3.6/0.12=301 2 = 1.441.022=31.68滿

19、足要求 2、帶壁柱墻和帶構(gòu)造柱墻的高厚比驗算 21 0 T h H ht 帶壁柱墻截面的折算厚度，hT=3.5i，i為截面的回轉(zhuǎn)半徑， i=(I/A)1/2； I、A 分別為帶壁柱墻的截面慣性矩和面積。 當確定帶壁柱墻的計算高度H0時，s應取相鄰橫墻間的距離。 帶壁柱墻的計算截面翼緣寬度bf，可按下列規(guī)定采用： （1） 多層房屋，當有門窗洞口時，可取窗間墻寬度；當無 門窗洞口時，每側(cè)翼墻寬度可取壁柱高度的1/3； （2 ）單層房屋，可取壁柱寬加2/3墻高，但不大于窗間墻寬 度和相鄰壁柱間距離； （3）計算帶壁柱墻的條形基礎時，可取相鄰壁柱間的距離。 （1）整片墻 1）帶壁柱墻 （57） 2）帶

20、構(gòu)造柱墻 當構(gòu)造柱截面寬度不小于墻厚時，可按公式(57)驗算帶構(gòu) 造柱墻的高厚比，此時公式中h取墻厚；當確定墻的計算高度 時，s應取相鄰橫墻間的距離；墻的允許高厚比可乘以提高 系數(shù)c： c=1+bc/ (56) （P127） 式中： -系數(shù)。對細料石、半細料石砌體，=0；對混凝土砌塊、粗 料石、毛料石及毛石砌體，=1.0；其他砌體，=1.5； bc-構(gòu)造柱沿墻長方向的寬度； -構(gòu)造柱的間距。 當bc/0.25時取bc/=0.25，當bc/0.05時取bc/=0。（P125） 注：考慮構(gòu)造柱有利作用的高厚比驗算不適用于施工階段。 21 0 c h H （2）壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的高厚比 按公式(

21、54)驗算壁柱間 墻或構(gòu)造柱間墻的高厚比，此 時s應取相鄰壁柱間或相鄰構(gòu) 造柱間的距離。H0一律按剛性 方案考慮。設有鋼筋混凝土圈 梁的帶壁柱墻或帶構(gòu)造柱墻， 當b/s1/30時，圈梁可視作壁 柱間墻或構(gòu)造間墻的不動鉸支點 (b為圈梁寬度)。 5.4 剛性方案房屋墻柱計算 5.4.1 承重縱墻的計算承重縱墻的計算 1、單層剛性方案承重縱墻的計算（計算模型）、單層剛性方案承重縱墻的計算（計算模型） （1）屋面荷載作用）屋面荷載作用 （2）風荷載）風荷載 （3）墻體自重）墻體自重 （4）控制截面及荷載組合）控制截面及荷載組合 計算截面寬度計算截面寬度:取窗間墻寬度取窗間墻寬度，控制截面：，控制截面

22、： ：偏壓驗算、梁下局部受壓驗算：偏壓驗算、梁下局部受壓驗算 、 ：偏壓驗算：偏壓驗算 2、多層剛性方案房屋承重縱墻的計算 （1）計算單元 設計時取一段具有代表性的一段墻（一個開間）進行 計算。 計算截面寬度： 有門窗洞口：取門（窗）間墻的寬度 無門窗洞口：取計算單元的寬度 （2）豎向荷載作用下的計算： 計算簡圖： 最不利截面的位置及內(nèi)力計算 I-I 截面，樓蓋大梁的底面，該處的彎矩最大； 如果上下墻體的厚度相同，則 豎向力設計值 II-II截面處，該處截面面積較小。 該處的彎矩： 該截面豎向力設計值： 截面處： IV-IV截面： 21 eNeNM ulI 01 4 . 0 2 a h e u

23、lI NNN H hh MM III 21 3hlu NNN 0 2 e H h MM III 1 2hlu NNN 0 IV M 1hIIIIV NNN 對于梁跨度大于9m的墻承重的多層房屋，除按上 述方法計算墻體承載力外，宜再按梁兩端固結(jié)計 算梁端彎矩，再將其乘以修正系數(shù)后，按墻體線 性剛度分到上層墻底部和下層墻頂部，修正系數(shù) 可按下式計算： =0.2 式中 a-梁端實際支承長度； h-支承墻體的墻厚，當上下墻厚不同時取下部 墻厚，當有壁柱時取hT。 h a 當必須考慮風荷載時，風荷載引起的彎矩M， 可按下式計算： (518) 式中 -沿樓層高均布風荷載設計 值(kN/m)； Hi-層高(

24、m)。 2 12 1 i HM （3）在水平風荷載作用下 當剛性方案多層房屋的外墻符合下列要求時，靜力計算可 不考慮風荷載的影響： 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55的規(guī)定； 3 ）屋面自重不小于0.8kN/m2。 外墻不考慮風荷載影響時的最大高度 表55 基本風壓值(kN/m2) 層高(m)總高（m） 0.44.028 0.54.024 0.64.018 0.73.518 注：對于多層砌塊房屋190mm厚的外墻，當層高不大于2.8m，總高不大于19.6m， 基本風壓不大于0.7kN/m2時可不考慮風荷載的影響。 5.4.2 承重橫墻計算 剛性構(gòu)造方

25、案房屋由于橫墻間距不大，在水平荷 載作用下，縱墻傳給橫墻的水平力對橫墻的承載力 計算影響很小，因此，橫墻只需計算垂直荷載作用 下的承載力。 1、計算簡圖 剛性方案的計算簡圖 通常取1米寬的墻體作為 計算單元。 樓板削弱了墻體，將 連接處視為鉸支座。 2、最不利截面位置及內(nèi)力計算 軸心受壓時，可以取IIIIII處為最不利截面， 該截面處的軸向力為 3、截面承載力計算 按受壓構(gòu)件計算； 局部受壓驗算。 橫墻上設有洞口時，取洞口中心線之間的墻體作為計 算單元； 有樓面大梁作用于橫墻時，應取大梁間距作為計算單 元； gllu NNNNN 右左 5.5 彈性和剛彈性方案房屋計算 5.1.1 彈性方案單層

26、房屋計算 計算時采用下列假定： 屋架或屋面梁與墻、柱頂端為鉸接，墻、柱 下端則嵌固于基礎頂面； 把屋架或屋面梁視作一剛度無限大的水平桿 件，在荷載作用下無軸向變形，所以排架柱受力 后，所有柱頂?shù)乃轿灰凭嗟取?彈性方案房屋柱頂水平位移 彈性方案單層房屋計算步驟 5.5.2 剛彈性方案單層房屋計算 房屋各層的空間性能影響系數(shù)i 表51 屋蓋或 樓蓋類 別 橫墻間距s(m) 162024283236404448525660646872 1 0.330.390.450.500.550.600.640.680.710.740.77 2 0.350.450.540.610.680.730.780.82 3 0.370.490.600.680.750.81 注： i取1n，n為房屋的層數(shù)。 剛彈性方案房屋墻、柱內(nèi)力分析步驟 5.5.4 剛彈性方案多層房屋計算 1、剛彈性方案多層房屋靜力計算方法 在水平荷載(風荷載)作用下，剛彈性方案房屋墻、柱內(nèi)力分析可按如下 兩步進行，然后