第五、六章配筋砌體與混合房屋墻體設(shè)計

5、6章配筋砌體與混合房屋墻體設(shè)計5.1配筋砌體承載力計算一、網(wǎng)狀配筋磚砌體采取措施阻止砌體橫向變形的發(fā)展，可大大提高構(gòu)件承擔(dān)軸心荷載的能力。連彎鋼筋網(wǎng)方格鋼筋網(wǎng)1、鋼筋網(wǎng)的形式網(wǎng)狀配筋磚砌體的破壞特征，在本質(zhì)上不同于無筋磚砌體。配置橫向鋼筋提高了砌體的初裂荷載——在灰縫中的鋼筋提高了單磚的抗彎、抗剪能力。避免了被豎向裂縫分割的小柱失穩(wěn)破壞——鋼筋的拉結(jié)作用。在偏心荷載作用下，截面中壓應(yīng)力分布很不均勻，在壓應(yīng)力較小的區(qū)域鋼筋作用難以發(fā)揮；對于高厚比較大的構(gòu)件，整個構(gòu)件失穩(wěn)破壞的因素越來越大，此時橫向鋼筋的作用難以施展。

《砌體規(guī)范》規(guī)定，網(wǎng)狀配筋砌體只適用于高厚比不大于16的軸心受壓構(gòu)件和偏心荷載作用在截面核心范圍內(nèi)的偏心受壓構(gòu)件，對于矩形截面，要求e/h≤0.17。2、網(wǎng)狀配筋受力特點3、網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件——承載力表達(dá)式網(wǎng)狀配筋磚砌體矩形截面單向偏心受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)可按下式計算：網(wǎng)狀配筋磚砌體中的體積配筋率，不應(yīng)小于0.1%，并不應(yīng)大于1%。采用鋼筋網(wǎng)時,鋼筋的直徑宜采用3～4mm；當(dāng)采用連彎鋼筋網(wǎng)時，鋼筋的直徑不應(yīng)大于8mm。鋼筋網(wǎng)中網(wǎng)格間距離應(yīng)不大于120mm，并不應(yīng)小于30mm。鋼筋網(wǎng)的豎向間距不應(yīng)大于5皮磚，并不應(yīng)大于400mm。為了避免鋼筋的銹蝕和提高鋼筋與磚砌體的粘結(jié)力，所用砂漿強度等級應(yīng)不低于M7.5。鋼筋網(wǎng)應(yīng)設(shè)置在砌估的水平灰縫中，灰縫厚度應(yīng)保證鋼筋上下至少各有2mm厚的砂漿層。4、網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件——構(gòu)造要求5.2、組合磚砌體構(gòu)件組合磚砌體組合墻一、組合砌體構(gòu)件承載力計算軸心受壓構(gòu)件的承載力

偏心受壓構(gòu)件的承載力受壓區(qū)高度按下式確定二、組合磚砌體的構(gòu)造要求面層砼強度等級宜采用C20；面層水泥砂漿強度等級不宜低于M10，砌筑砂漿強度等級不低于M7.5；豎向受力鋼筋保護(hù)層厚度及距磚砌體表面的距離；砂漿面層厚度，一般采用30～45mm。大于45mm宜采用砼；豎向受力鋼筋等級及配筋率；箍筋的直徑及間距；當(dāng)組合磚砌體構(gòu)件一側(cè)的受力鋼筋多于4根時，應(yīng)設(shè)置附加箍筋或拉結(jié)鋼筋；對于截面長短邊相差較大的構(gòu)件，應(yīng)采用穿通墻體的拉結(jié)鋼筋作為箍筋，同時設(shè)置水平分布鋼筋；組合磚砌體構(gòu)件的頂部及底部，以及牛腿部位，必須設(shè)置鋼筋砼墊塊，受力鋼筋伸入墊塊的長度必須滿足錨固要求。5.3、組合墻

砂漿強度等級不應(yīng)低于M5，構(gòu)造柱的砼強度等級不宜低于C20。柱內(nèi)豎向受力鋼筋保護(hù)層厚度。構(gòu)造柱的截面尺寸不宜小于240mm×240mm，其厚度不應(yīng)小于墻厚，邊柱、角柱的截面寬度宜適當(dāng)加大。豎向受力鋼筋直徑不宜大于16mm。箍筋在一般部位宜采用φ6@200。組合磚墻砌體結(jié)構(gòu)房屋，應(yīng)在縱橫墻交接處、墻端部和較大洞口的洞邊設(shè)置構(gòu)造柱，其間距不宜大于4m。基礎(chǔ)頂面及有組合墻的樓層處，設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋砼圈梁，其截面高度不宜小于240mm。磚砌體與構(gòu)造柱的連接處應(yīng)砌成馬牙槎，并應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋，且每邊深入墻內(nèi)不宜小于600mm。組合磚墻的施工程序應(yīng)為先砌墻后澆砼構(gòu)造柱。砌體房屋的結(jié)構(gòu)布置橫墻——沿房屋平面較短方向布置的墻；縱墻——沿房屋較長方向布置的墻橫墻承重方案特點：外縱墻立面處理較方便；房屋的空間剛度大，整體性很好；樓板跨度小，比較經(jīng)濟合理。缺點：房間布置受到限制；北方地區(qū)外縱墻強度利用不充分，砌體材料用量相對較多。第六章混合結(jié)構(gòu)房屋墻體設(shè)計6.1混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置

縱墻承重方案特點：房間的空間可以較大，用利于使用上的靈活隔斷；在縱墻上開門、開窗的大小和位置受到一定的限制；樓蓋的材料用量較多，墻體材料用量較少。適用于使用上要求有較大空間的房屋或隔斷墻位置可以變化的房間。

縱橫墻混合承重方案特點：結(jié)構(gòu)受力較為均勻能避免局部墻體承載過大；樓板（屋面板）可依據(jù)使用功能靈活布置，能較好地滿足使用要求；結(jié)構(gòu)的整體性能較好。適宜于建筑使用功能較為多樣的房屋，如綜合樓。

內(nèi)框架承重方案特點：以柱代替內(nèi)承重墻在使用上可取得較大空間；橫墻少，房屋的空間剛度較差；柱和墻的材料不同，基礎(chǔ)沉降不易一致；對于抗震設(shè)防地區(qū)，宜采用多排柱的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)體系。一般用于食堂、旅館、商店等。方案的選擇應(yīng)根據(jù)各方面具體條件綜合考慮，有時還應(yīng)進(jìn)行多方案的比較分析。此外，在一個比較復(fù)雜的混合結(jié)構(gòu)中依據(jù)建筑功能區(qū)的不同，還可以考慮同時采用不同的結(jié)構(gòu)布置方案。6.2混合結(jié)構(gòu)房屋按空間剛度的分類1、砌體房屋的靜力計算方案

一幢房屋在荷載作用下是一個空間工作的體系。房屋的空間剛度就是指各組成構(gòu)件參加共同工作的程度。1）無山墻單跨房屋的受力狀態(tài)及計算簡圖：外縱墻承重，鋼筋砼平屋頂由預(yù)制板和大梁組成。2）有山墻單跨房屋在水平力作用下的變形情況

砌體結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案與樓、屋蓋在自身平面內(nèi)的彎曲程度，即與v值的大小直接相關(guān)，分為三種靜力計算方案：彈性方案；剛彈性方案；剛性方案。

彈性方案：山（橫）墻間距大，樓、屋蓋的水平截面抗彎剛度小，則水平位移v大，房屋中部附近各計算單元的計算簡圖可按平面鉸接排架進(jìn)行計算。剛彈性方案：山（橫）墻間距不太大，樓、屋蓋的水平截面抗彎剛度不太小，則水平位移v不大，山墻對約束房屋中部計算單元的水平位移有一些幫助。剛性方案：山（橫）墻間距很小，樓、屋蓋的水平截面抗彎剛度比較大，△+v≈0，可認(rèn)為屋面受風(fēng)荷載后沒有水平位移。屋面結(jié)構(gòu)可看成外縱墻的不動鉸支座。比較以上三種房屋，剛性方案最好，一般應(yīng)盡量設(shè)計成剛性方案?！兑?guī)范規(guī)定》混合結(jié)構(gòu)房屋靜力計算方案劃分如下：對裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或樓蓋，當(dāng)屋面板未與屋架或大梁焊接時，按表中第二類考慮，樓板采用混凝土空心樓板時，則可按表中第一類考慮。對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，則按彈性方案考慮。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混凝土屋蓋或樓蓋S<3232<S<72S>722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和木屋蓋或樓板S<2020<S<48S>483冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋S<1616<S<36S>362、剛性和剛彈性方案房屋的橫墻

橫墻中開有洞口時，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%；橫墻的厚度，一般不小于180mm；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）。當(dāng)橫墻不能同時符合上述要求時，應(yīng)對橫墻的剛度進(jìn)行驗算。當(dāng)門窗洞口的水平截面面積不超過橫墻截面積的75%時，可按一集中力作用于懸臂橫墻頂點的計算簡圖，求出頂點彎曲變形與剪切變形之和，該值即為最大水平位移值，若不超過H/4000時，仍可視為剛性和剛彈性方案房屋的橫墻。在剛性和剛彈性方案房屋中，橫墻是保證房屋具備足夠的抗側(cè)能力的重要構(gòu)件，《砌體規(guī)范》規(guī)定，這些橫墻必須同時滿足下列要求：6.3混合結(jié)構(gòu)房屋的構(gòu)造措施6.3.1墻、柱的允許高厚比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s＞2H2H≥s＞Hs≤H有吊車的單層房屋變截面柱上段彈性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu剛性、剛彈性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu變截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl無吊車的單層和多層房屋單跨彈性方案1.5H1.0H1.5H剛彈性方案1.2H1.0H1.2H多跨彈性方案1.25H1.0H1.25H剛彈性方案1.10H1.0H1.1H剛性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s受壓構(gòu)件的計算高度H0表注：表中Hu為變截面柱的上段高度；Hl為變截面柱的下段高度；對于上端為自由端的構(gòu)件，H0＝2H；獨立磚柱，當(dāng)無柱間支撐時，柱在垂直排架方向的H0應(yīng)按表中數(shù)值乘以1.25后采用；

s--房屋橫墻間距；自承重墻的計算高度應(yīng)根據(jù)周邊支承或拉接條件確定。

墻、柱高厚比驗算是保證砌體結(jié)構(gòu)在施工和使用階段穩(wěn)定性和房屋空間剛度的重要構(gòu)造措施。墻、柱高厚比——計算高度H0與墻厚或柱截面邊長h的比值。墻、柱的允許高厚比限值砂漿強度等級墻柱M2.52215M52416≥M7.52617注：毛石墻、柱允許高厚比應(yīng)按表中數(shù)值降低20%；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;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。一、影響允許高厚比的因素1.砂漿強度等級；2.橫墻的間距；3.砌體的類型及截面形式；4.支撐條件和承重情況，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；5.構(gòu)件重要性和房屋使用情況。這些因素在計算中通過修正允許高厚比或?qū)τ嬎愀叨冗M(jìn)行修正來體現(xiàn)二、矩形截面墻、柱的高厚比β的計算當(dāng)洞口高度小于等于墻高的1/5時，可取=1.0。值小于0.7時，取0.7。 式中，—為寬度s范圍內(nèi)的門窗洞口的寬度；

s—為相鄰窗間墻或壁柱之間的距離。

當(dāng)與墻連接的相鄰兩橫墻間的距離s≤μ1μ2［β］時，墻的高度可不受上式的限制；

三、帶壁柱的高厚比驗算在確定帶壁柱墻截面的回轉(zhuǎn)半徑時，墻截面的翼緣寬度

對多層房屋，當(dāng)有門窗洞口時，可取窗間墻寬度；當(dāng)無門窗洞口時，每側(cè)翼緣的寬度可取壁柱高度的1/3;對單層房屋，可取壁柱寬加2/3墻高，但不大于空間墻寬度和相鄰壁柱間的距離。1、整片墻的驗算（T形截面）確定計算高度時，s應(yīng)當(dāng)取相鄰橫墻的間距；2、驗算局部高厚比對壁柱之間的墻厚進(jìn)行高厚比計算；壁柱可視為墻的側(cè)向不動鉸支座；計算H0時s取壁柱間的距離。壁柱或構(gòu)造柱間墻的高厚比驗算構(gòu)造可按一般墻的高厚比驗算公式進(jìn)行。s取相鄰壁柱或相鄰構(gòu)造柱間的距離；計算高度H0一律按剛性方案考慮。

設(shè)有鋼筋砼圈梁的帶壁柱或帶構(gòu)造柱墻，當(dāng)圈梁寬度和相鄰壁柱或相鄰構(gòu)造柱間距離的比值b/s≥1/30時，即圈梁在水平方向的抗彎線剛度比較大時，圈梁可視作壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的不動鉸支點。如不允許增大圈梁寬度，可按圈梁在水平方向的抗彎線剛度相等的原則來增加圈梁高度，以滿足壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻不動鉸支點的要求。

四、設(shè)有構(gòu)造柱整片墻的高厚比驗算h——取墻厚s——取相鄰橫墻間距離μc——考慮設(shè)置構(gòu)造柱后的有利作用，允許高厚比乘以提高系數(shù)

由前述分析可知，單層房屋為剛性方案時，其縱墻頂端的水平位移在靜力分析時可以認(rèn)為為零。內(nèi)力計算可采用下列假定:單層房屋的墻體計算一、單層剛性方案房屋承重縱墻的計算

(1)縱墻、柱下端在基礎(chǔ)頂面處固接，上端與屋面大梁(或屋架)鉸接。

(2)屋蓋結(jié)構(gòu)可視為縱墻上端的不動鉸支座。根據(jù)上述假定，每片縱墻就可以按上端支承在不動鉸支座和下端支承在固定支座上的豎向構(gòu)件單獨進(jìn)行計算，使計算工作大為簡化。作用于結(jié)構(gòu)上的荷載及內(nèi)力計算如下所示:6.4砌體房屋墻、柱設(shè)計計算1.屋面荷載作用屋面荷載包括屋蓋構(gòu)件自重，屋面活荷載或雪荷載，這些荷載通過屋架或屋面大梁以集中力的形式作用于墻體頂端。2.風(fēng)荷載作用風(fēng)荷載包括作用于屋面上和墻面上的風(fēng)荷載兩部分組成。屋面上的風(fēng)荷載(包括作用在女兒墻上的風(fēng)荷載)一般簡化為作用于墻、柱頂端的集中荷載W，對于剛性方案房屋，W已通過屋蓋直接傳至橫墻，再由橫墻傳至基礎(chǔ)后傳給地基，所以在縱墻上不產(chǎn)生內(nèi)力。1.2.風(fēng)荷載作用3.墻體自重墻體自重包括砌體、內(nèi)外粉刷及門窗的自重，作用于墻體的軸線上。當(dāng)墻柱為等截面時，自重不引起彎矩；當(dāng)墻柱為變截面時，上階柱自重G1對下階柱各截面產(chǎn)生彎矩M1=G1e1

(e1為上下階柱軸線間距離)。因M1在施工階段就已經(jīng)存在，應(yīng)按懸臂柱計算。4.控制截面及內(nèi)力組合在進(jìn)行承重墻、柱設(shè)計時，應(yīng)先求出多種荷載作用下的內(nèi)力，然后根據(jù)荷載規(guī)范考慮多種荷載組合．再找出墻柱的控制截面，求出控制截面的內(nèi)力組合，最后選出各控制截面的最不利內(nèi)力進(jìn)行墻柱承載力驗算。

墻截面寬度取窗間墻寬度。其控制截面為墻柱頂端I-I截面、墻柱下端截面Ⅲ-Ⅲ和風(fēng)荷載作用下的最大彎矩對應(yīng)的Ⅱ-Ⅱ截面(如圖4.14所示)。

6.4砌體房屋墻、柱設(shè)計計算6.4.1多層承重縱墻計算1計算簡圖：設(shè)計時取一段具有代表性的一段進(jìn)行計算.計算簡圖如下豎向荷載作用下的計算簡圖為豎向的簡支梁。由于樓板端部翹起作用，使梁端反力產(chǎn)生偏心，偏心距距墻邊為0.4a0，所以墻體受彎；由于樓板使墻體截面削弱，故可以將該處簡化成鉸支座，以便于計算；水平荷載作用下簡化成連續(xù)梁。2最不利截面的位置及內(nèi)力計算控制截面：所計算樓層墻上端樓蓋大梁底面、窗口上端、窗臺以及墻下端亦即下層樓蓋大梁稍上的截面。I-I截面，樓蓋大梁的底面：如果上下墻體的厚度相同，則，則縱向力的偏心距為：設(shè)計值產(chǎn)生的縱向力該處的彎矩最大II-II截面處，該處的彎矩雖然不是最大，但是截面面積較小。該截面的縱向力為縱向力偏心距為該處的彎矩為III-III截面即窗口下邊緣處該截面的彎矩為該截面的縱向力為縱向力偏心距為IV-IV截面處即下層樓蓋大梁底面處注意：截面面積：為偏于安全，當(dāng)上述幾處的截面面積均以窗間墻計算時，把圖中Ⅰ-Ⅰ、Ⅳ-Ⅳ截面作為控制截面。3截面承載力計算按最不利荷載組合，確定控制截面的軸向力N及偏心距e，就可按受壓構(gòu)件承載力計算公式進(jìn)行計算。4、剛性方案外縱墻在水平荷載作用下的計算方法在水平風(fēng)荷載作用下：計算單元可以看作一個豎向的連續(xù)梁，跨中和支座處的彎矩可以近似為對于剛性方案外墻：當(dāng)洞口水平截面面積不超過全截面面積的2/3時，其層高和總高不超過下表要求，屋面自重不小于，可以不考慮風(fēng)荷載的影響?；撅L(fēng)壓值層高(m)總高（m）0.44.0280.54.0240.64.0180.73.518剛性方案多層房屋外墻不考慮風(fēng)荷載影響的最大高度/m水平荷載作用下產(chǎn)生的彎矩應(yīng)與豎向荷載作用下的彎矩進(jìn)行組合，風(fēng)荷載取正風(fēng)壓（壓力）還是取負(fù)風(fēng)壓（吸力）應(yīng)以組合后彎矩的代數(shù)和增大來決定。當(dāng)風(fēng)荷載、永久荷載、可變荷載進(jìn)行組合時，應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定考慮組合系數(shù)。對于剛性方案的單層房屋同樣可以認(rèn)為屋蓋結(jié)構(gòu)是縱墻的不動鉸支座。在單層房屋縱墻底端處的軸力與多層房屋相比要小得多，而彎矩比較大，因此，縱墻下端可認(rèn)為嵌固于基礎(chǔ)頂面。在水平風(fēng)荷載及縱向偏心力作用下分別計算內(nèi)力，兩者疊加就是墻體最終的內(nèi)力圖。6.4.2多層房屋承重橫墻計算剛性構(gòu)造方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。底層層高取墻柱下端點到條形基礎(chǔ)頂面，如基礎(chǔ)埋深較大時，一般可取地坪標(biāo)高±0.00m以下300～500mm。

橫墻承載雖有偏心，但產(chǎn)生的彎矩通常較小，軸心力較大，故在實際計算中，各層均可按軸心受壓構(gòu)件計算。2最不利截面位置及內(nèi)力計算由于承重橫墻是按軸心受壓構(gòu)件計算的，又因《砌體規(guī)范》規(guī)定沿層高各截面取用相同的縱向力影響系數(shù)，所以應(yīng)取每層軸向力最大的下端部截面作為控制截面進(jìn)行計算。3截面承載力計算在求得每層控制截面處的軸向力