第五章 墻梁、挑梁及過梁設(shè)計

1、第五章第五章 墻梁、挑梁墻梁、挑梁及過梁設(shè)計及過梁設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 墻梁墻梁 一、定義墻梁：由支承墻體的鋼筋混凝土梁及其上計算高度范圍內(nèi)墻體所組成的能共同工作的組合構(gòu)件。其中的鋼筋混凝土梁稱為托梁。 二、分類承重墻梁除了承受托梁和托梁以上的墻體自重外，還承受由屋蓋或樓蓋傳來的荷載。 自承重墻梁僅承受托梁和托梁以上的墻體自重。 墻梁分類墻梁分類受荷性質(zhì)受荷性質(zhì) 承重墻梁承重墻梁 自承重墻梁自承重墻梁結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 簡支墻梁簡支墻梁 連續(xù)墻梁連續(xù)墻梁 框支墻梁框支墻梁開洞類型開洞類型 無洞口墻梁無洞口墻梁 有洞口墻梁有洞口墻梁三 簡支墻梁的受力性能及破壞形態(tài) v一）. 無洞口簡支墻梁v墻體大部

2、分受壓墻體大部分受壓，托梁全截面或大部分截面受拉，托梁處于偏心受拉狀態(tài)托梁處于偏心受拉狀態(tài)；在墻體和托梁中均有剪應力存在，在墻體與托梁的交界面剪應力分布發(fā)生較大變化，且在支座有明顯的剪應力集中。 v如圖 5.7 所示為根據(jù)有限元分析結(jié)果繪制的墻梁在豎向荷載作用下彈性階段的主應力跡線圖。可以看出，對無洞口墻梁，兩側(cè)主壓應力跡線直接指向支對無洞口墻梁，兩側(cè)主壓應力跡線直接指向支座，中部主壓應力跡線則呈拱形指向支座座，中部主壓應力跡線則呈拱形指向支座，托梁頂面在兩支座附近受到較大的豎向壓力和剪應力作用。 v墻體與托梁的界面處作用有豎向拉應力。墻體在支座的斜上方多處于拉、壓復合受力狀態(tài)。托梁內(nèi)主托梁內(nèi)

3、主拉應力跡線基本平行于托梁的軸線拉應力跡線基本平行于托梁的軸線。因此，無洞口墻梁可模擬為組合拱受力機構(gòu)，如圖 5.8(a)所示。托梁作為拉桿，主要承受拉力。同時，由于托梁頂面豎向壓應力和剪應力的作用，托梁中還存在部分彎矩。一般情況下，托梁處于小偏心受拉狀態(tài)托梁處于小偏心受拉狀態(tài)。 破壞類型v 1彎曲破壞v 當托梁中的配筋較少而砌體強度較高、墻體高跨比稍小時，一般首先在跨中形成垂直裂縫，隨著荷載增加，垂直裂縫不斷向上延伸并穿過界面進入墻體。產(chǎn)生正截面彎曲破壞，如圖5-2（a）所示。v 2剪切破壞v 當托梁中的配筋較多而砌體強度較低、墻體高跨比適中時，支座上方砌體產(chǎn)生斜裂縫，引起墻體的剪切破壞?；?/p>

4、于斜裂縫形成的原因不同，墻體的剪切破壞又呈兩種破壞形態(tài)。v(1)斜拉破壞當墻體高跨比較小或集中荷載作用下的剪跨比較大時，墻體中部因主拉應力大于砌體沿齒縫截面的抗拉強度面產(chǎn)生斜拉(剪拉)破壞，如圖5-2（b）、(c)所示。v(2)斜壓破壞v當墻體高跨比較大或集中荷載作用下的剪跨比較小時，墻體中部因主壓應力大于砌體的斜向抗壓強度而形成較陡的斜裂縫，形成斜壓破壞，如固5-2（d）所示。v 無論斜壓破壞還是斜拉破壞，均屬脆性破壞。v3局部受壓破壞v 托梁配筋較多、砌體強度低，且墻梁的墻體高跨比較大時，支座上方砌體因集中壓應力大于砌體的局部抗壓強度面在托梁端部較小范圍的砌體內(nèi)形成微小裂縫，產(chǎn)生局部受壓破

5、壞，如圖5-2（e）所示。 二）有洞口簡支墻梁v對于有洞口墻梁，洞口位置對墻梁的應力分布和破壞形態(tài)影響較大。當洞口居中布置時當洞口居中布置時，由于洞口處于低應力區(qū)，并不影響墻粱的受力拱作用，因此其受力性能類似于無洞口墻梁，為拉桿拱組合受力機構(gòu)拉桿拱組合受力機構(gòu)，其破壞形態(tài)也與無洞口墻梁相似。當洞口靠近支座時形成偏開洞墻梁當洞口靠近支座時形成偏開洞墻梁，形成大拱套小拱的組合大拱套小拱的組合拱受力體系拱受力體系，此時托梁既作為拉桿又作為小拱的彈性支座而承受較大的彎矩，托梁處于大偏心受拉狀態(tài)大偏心受拉狀態(tài)。破壞類別破壞類別1彎曲破壞v 一種情形：當洞門邊至墻梁最近支應中心的距離較小時。由于裂縫裂縫的

6、不斷發(fā)展從而引起該截面托梁底部縱向受拉鋼筋屈服，上部鋼筋受壓。托梁呈大偏心受拉破壞大偏心受拉破壞；v另一種情形：洞距較大時，裂縫處托梁全截面受拉，一旦縱向鋼筋屈服，托梁呈小偏心受拉破壞。小偏心受拉破壞。2剪切破壞v 由于裂縫和裂縫和的不斷發(fā)展易導致洞口外側(cè)較窄墻體發(fā)生導致洞口外側(cè)較窄墻體發(fā)生剪切破壞剪切破壞一般斜裂縫較陡，裂縫既穿過灰縫亦穿過塊體，具有斜壓破壞斜壓破壞的特征。v 當洞距較小時當洞距較小時，由于托梁處于偏心受拉狀態(tài)，托梁在洞口部位又存在較大剪力因此，托梁在洞口部位易發(fā)生剪切托梁在洞口部位易發(fā)生剪切破壞。破壞。 v3局部受壓破壞v托梁支座上方砌體及側(cè)墻洞頂處由于存在豎向壓應力集中現(xiàn)

7、象，當集中壓應力大于砌體的局部抗壓強度時引起砌體的局部受壓破壞。四、連續(xù)墻梁四、連續(xù)墻梁v有限元分析結(jié)果表明，托梁大部分區(qū)段處于偏心受拉狀態(tài)v托梁中間支座附近小部分區(qū)段處于偏心受壓狀態(tài)。破壞類別破壞類別1彎曲破壞2剪切破壞v3、局部受壓破壞 五、框支墻梁五、框支墻梁 v 框支墻梁框支墻梁：由鋼筋混凝土框架和砌筑在框架上的計算高度范圍內(nèi)的墻體組成的組合構(gòu)件。v在豎向荷載作用下，框支墻梁逐漸成為框架框架-拱組合受力體系拱組合受力體系。破壞類別破壞類別1彎曲破壞v當托梁或柱的配筋較少而砌體強度較高，墻體高寬比稍小時，跨中跨中豎向裂縫不斷向上發(fā)展從而導致托粱縱向鋼筋屈服形成拉彎塑性鉸拉彎塑性鉸，隨后在

8、框架柱上截面外側(cè)框架柱上截面外側(cè)縱向鋼筋屈服產(chǎn)生大偏心受壓破壞形成壓彎塑性鉸壓彎塑性鉸或者托梁端截面的負彎矩使上托梁端截面的負彎矩使上部縱向鋼筋屈服部縱向鋼筋屈服形成塑性鉸塑性鉸，最后使框支墻梁形成彎曲破壞機構(gòu)而破壞，如圖5-5（a）所示。2剪切破壞v當托梁或柱的配筋較多而砌體強度較低低，寬高比適中時，因托梁端部或墻體中的斜裂縫的發(fā)展導致剪切破壞。此時，托梁跨中和支座截面、柱上截面鋼筋均末屈服，墻體的剪切破壞分斜拉破壞斜拉破壞(圖5-5（b）)和斜壓破壞斜壓破壞(圖5-5（c）)兩種形態(tài)。v3彎剪破壞v彎剪破壞是介于彎曲破壞和剪切破杯之間介于彎曲破壞和剪切破杯之間的界限破壞，發(fā)生于托梁配筋率和

9、砌體強度均較適當，托梁抗彎承載力和墻體抗剪承載力接近時。v其特征是托梁托梁跨中豎向裂縫貫穿托梁整個高度并向墻體中延伸很長，導致縱向鋼筋屈服。同時，墻體同時，墻體斜裂縫發(fā)展引起斜壓破環(huán)，最后，托梁梁端上部鋼筋或者框架柱上都截面外側(cè)邊鋼筋亦可能屈服(如圖5-5d所示)。v4局部受壓破壞v框架柱上方砌體發(fā)生局部受壓破壞。六、六、 墻梁的一般規(guī)定墻梁的一般規(guī)定P148七、七、 墻梁的設(shè)計總則墻梁的設(shè)計總則P149v1、 墻梁計算簡圖2 墻梁的計算荷載取值3 墻梁承載力計算1） 托梁正截面承載力計算2） 托梁斜截面承載力計算3） 墻體受剪承載力計算4） 托梁支座上部砌體局部受壓承載力計算v2施工階段托梁

10、的承載力驗算v3 墻梁的構(gòu)造要求v對墻梁的基本構(gòu)造要求作了如下規(guī)定。第二節(jié) 挑梁1.挑梁的定義與分類v挑梁挑梁：是一端嵌入砌體墻內(nèi)，另一端挑出的懸挑構(gòu)件。在砌體結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)中的陽臺、外走廊、雨篷、懸挑樓梯等采用鋼筋混凝土挑梁。v彈性挑梁彈性挑梁：當埋入墻內(nèi)的長度較大且梁相對于砌體的剛度較小時，梁發(fā)生明顯的撓曲變形。如陽臺挑梁，外廊挑梁等；v剛性挑梁：剛性挑梁：當埋入墻內(nèi)的長度較短，埋入墻內(nèi)的梁相對于砌體剛度較大，撓曲變形很小，主要發(fā)生剛體轉(zhuǎn)動變形。嵌入磚墻內(nèi)的懸臂雨篷梁屬于剛性挑梁。 v2 挑梁的受力性能及其破壞形態(tài)v埋置于墻體中的挑梁是與砌體共同工作的。在墻體上的均布荷載P和挑梁端部集中力

11、F作用下經(jīng)歷了彈性、帶裂縫工作和破壞等三個受力階段。挑梁的破壞形態(tài)挑梁的破壞形態(tài)可分為三種。v 挑梁彎曲破壞或剪切破壞。挑梁由于正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不足引起。 v因抗傾覆力矩不足引起繞O點轉(zhuǎn)動的傾覆破壞傾覆破壞；v因局部受壓承載力不足引起的局部受壓局部受壓破壞。v3 挑梁的設(shè)計v挑梁的計算包括挑梁抗傾覆驗算，挑梁自身承載力計算和挑梁懸挑端根部砌體局部受壓承載力驗算三部分。v(1)挑梁的抗傾覆驗算v計算簡圖如下圖所示。挑梁不發(fā)生傾覆破壞，應滿足下列條件：v1)計算傾覆點位置x0的確定2)抗傾覆力矩的計算v(2)挑梁下砌體局部受壓承載力驗算v(3)挑梁的設(shè)計及構(gòu)造v挑梁自身除按鋼筋混

12、凝土受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件設(shè)計外，還應滿足下列構(gòu)造要求：v縱向受力鋼筋至少應有1/2的鋼筋面積伸入梁尾端，且不少于212。其他鋼筋伸入支座的長度不應小于2l1/3。v挑梁埋入砌體長度l1與挑出長度l之比宜大于1.2；當挑梁上無砌體時，l1與l之比宜大于2。3 雨篷等懸挑構(gòu)件的設(shè)計v它的設(shè)計與挑梁的設(shè)計基本相似，僅有以下幾點區(qū)別：v 計算傾覆點至墻外邊緣的距離x x0 00.13l0.13l1 1，l1為其埋入墻體的長度。一般為墻厚，即x00.13h，h為墻厚。v 其抗傾覆荷載Gr可按下頁圖采用，Gr為其外端向上傾斜45擴散角范圍(水平投影每邊長l l3 3ln/2)ln/2)內(nèi)的砌體內(nèi)的砌體與樓面恒

13、荷載標準值樓面恒荷載標準值之和，Gr作用點距墻邊緣的距離為l2l1/2。v 其抗傾覆荷載應根據(jù)現(xiàn)場施工情況不同，所計算范圍將有所不同。第三節(jié) 過梁 v過梁是設(shè)置在門宙洞口上的構(gòu)件，其作用是承受其上砌體重量和樓(屋)蓋傳來的荷載v磚砌過梁在豎向荷載作用下，可能出現(xiàn)如圖5-15所示幾種裂縫。其中:v裂縫:是由于正截面受彎承載力不足引起的;v裂縫:在支座附近沿灰縫產(chǎn)生大致45度方向的階梯形裂縫，則是由于砌體受剪承載力不夠引起的；v裂縫：當洞口側(cè)墻寬度a較小時，亦有可能在墻端部由于沿灰縫截面的受剪承載力不夠引起水平裂縫。(1) 正截面受彎承載力可按下式計算WfMtmM按簡支梁并取凈跨計算的跨中彎矩設(shè)計值 ftm沿齒縫截面的彎曲抗拉強度設(shè)計值W截面模量過梁的截面計算高度取過梁底面以上的墻體高度，但不大于 ln/3。磚砌平拱中由于存在支座水平推力，過梁垂直裂縫的發(fā)展得以延緩，受彎承載力得以提高。因此，公式中的 ftm取沿齒縫截面的彎曲抗拉強度設(shè)計值。 (2) 斜截面受剪承載力可按下式計算bzfVvSIz V 剪力設(shè)計值fv 砌體的抗剪強度設(shè)計值b 截面寬度 z 內(nèi)力臂，當截面為矩形時取 z 等于 2h3I 截面慣性矩S 截面面積矩h 截面高度一般情況下，磚砌平拱的承