勘察設(shè)計(jì)類注冊工程師專業(yè)基礎(chǔ)精講第十六章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（三十五）09

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第十六節(jié)混合結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)混合結(jié)構(gòu)房屋通常是指樓（屋）蓋等水平構(gòu)件采用鋼筋混凝土材料或木材，而墻、柱、基礎(chǔ)等豎向構(gòu)件采用砌體材料的房屋?；旌辖Y(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)布置，房屋靜力計(jì)算，墻、柱設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)。一、結(jié)構(gòu)布置（一）結(jié)構(gòu)布置計(jì)劃按結(jié)構(gòu)的承重體系與荷載的傳統(tǒng)路線，房屋的結(jié)構(gòu)布置計(jì)劃可分為下列四種類型：1．橫墻承重體系它是由橫墻直接承受屋蓋、樓蓋荷載的結(jié)構(gòu)承重體系。其特點(diǎn)是：(1)房屋橫向剛度較大，整體性好。外縱墻不承重，便于設(shè)置洞口大的門窗，外墻面的裝點(diǎn)也容易處理。(2)樓蓋結(jié)構(gòu)較容易，施工方便，樓蓋的材料用量較少，但墻體材料用量較多。這種體系適用于橫墻間距較密的多層住所、宿舍和旅館等建造。2.縱墻承重體系它是由縱墻直接承受屋蓋、樓蓋荷載的結(jié)構(gòu)承重體系。其特點(diǎn)是：(1)橫墻較少，樓蓋跨度較大，建造平面布置較靈便。但樓蓋材料用量較多，縱墻承受的荷載較大，往往要設(shè)扶壁柱，且縱墻上門窗洞口尺寸和位置受到一定的限制。墻體材料用量較橫墻承重體系少。(2)房屋的橫向剛度較橫向承重體系差。這種體系適用于要求空間較大的教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、影劇院和倉庫等建造。3.縱橫墻承重體系它是由縱墻和橫墻混合承受屋蓋、樓蓋荷載的結(jié)構(gòu)承重體系，兼有上述兩種承重體系的優(yōu)點(diǎn)。在多層房屋中普通采用這種承重體系。4.底層框架或多層內(nèi)框架承重體系是指底層為鋼筋混凝土框架而上面各層仍為混合結(jié)構(gòu)，或由房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土框架和外部砌體墻、柱構(gòu)成的承重體系（見圖17-30）。其特點(diǎn)是：圖17-30底層框架或多層內(nèi)框架房屋（1）房屋或房屋底層開間大，平面布置較為靈便，圖17-30底層框架或多層內(nèi)框架房屋但橫墻或房屋底層的橫墻較少，房屋剛度或底層剛度較差。(2)多層內(nèi)框架房屋由鋼筋混凝土和砌體兩種性能不同的材料組成，在荷載作用下墻、柱將產(chǎn)生不同的壓縮變形，從而在結(jié)構(gòu)中引起較大的附加內(nèi)力，抵御地基不勻稱沉降和抗震能力較弱。對于底層為框架上層為混合結(jié)構(gòu)的房屋，其抗震性能也較差。因此，在抗震設(shè)防地區(qū)選用這種承重體系時(shí)，應(yīng)注重限制層數(shù)、總高度及抗震墻的最大間距。(3)與鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)承重房屋相比，可節(jié)約材料。（二）結(jié)構(gòu)布置普通規(guī)定多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的總層數(shù)和總高度，不應(yīng)超過表17-42的規(guī)定；多層砌體房屋的層數(shù)和總高度限值(m)表17-42房屋類別最小墻厚度(mm)設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地震加速度67890.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g高度層數(shù)高度層數(shù)高度層度高度層數(shù)高度層數(shù)高度層數(shù)多層砌體房屋普通磚240217217217186155124多孔磚24021721718618615593多孔磚190217186155155124——混凝土砌塊19021721718618615593底部框架-抗震墻砌體房屋普通磚多孔磚240227227196165————多孔磚190227196165134————混凝土砌塊190227227196165————注：1.房屋的總高度指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度，半地下室從地下室室內(nèi)地面算起，全地下室和嵌固條件好的半地下室應(yīng)允許從室外地面算起；對帶閣樓的坡屋面應(yīng)算到山尖墻的1/2高度處；2.室內(nèi)外高差大于0.6m時(shí)，房屋總高度應(yīng)允許比表中的數(shù)據(jù)適當(dāng)增強(qiáng)，但增強(qiáng)量應(yīng)少于1.0m；3.乙類的多層砌體房屋仍按本地區(qū)設(shè)防烈度查表，其層數(shù)應(yīng)減少一層且總高度應(yīng)降低3m；不應(yīng)采用底部框架-抗震墻砌體房屋。二、房屋的靜力計(jì)算（一）劃分房屋靜力計(jì)算計(jì)劃的根據(jù)主要是房屋樓（屋）蓋的剛度及橫墻的剛度與間距。對于不同屋蓋或樓蓋的房屋，當(dāng)橫墻間距，符合表17-45的規(guī)定，即可把房屋劃分為三種靜力計(jì)算計(jì)劃：剛性計(jì)劃、剛彈性計(jì)劃、彈性計(jì)劃。房屋的靜力計(jì)算計(jì)劃表17-45屋蓋或樓蓋類別剛性計(jì)劃剛彈性計(jì)劃彈性計(jì)劃1整體式、裝配整體和裝配式無檁體系鋼筋混凝上屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋s＜3232≤s≤72s＞722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋s＜2020≤s≤48s＞483瓦材屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋s＜1616≤s≤36s＞36注：1.表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為“m”；2.對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，應(yīng)按彈性計(jì)劃考慮。對于剛性和剛彈性計(jì)劃房屋的橫墻，應(yīng)符合下列規(guī)定：橫墻中開有洞口時(shí)，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%。橫墻厚度不宜小于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橫墻總高度的1/2。當(dāng)橫墻不能同時(shí)符合上述要求時(shí)，應(yīng)對橫墻或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如框架等），也可視作剛性或剛彈性計(jì)劃房屋的橫墻。(5)凡符合上述第(4)項(xiàng)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計(jì)劃房屋的橫墻?！纠?7-25/2016年考題】影響砌體結(jié)構(gòu)房屋空間工作性能的主要因素是下面哪一項(xiàng)：A.房屋結(jié)構(gòu)所用塊材和砂漿的強(qiáng)度等級B.外縱墻的高厚比和門窗洞口的開設(shè)是否超過規(guī)定C.圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置是否滿意規(guī)范的要求D.房屋屋蓋、樓蓋的類別和橫墻的距離解：砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計(jì)算時(shí)，按照房屋空間工作性能劃分為剛性計(jì)劃、剛彈性計(jì)劃、彈性計(jì)劃。影響房屋空間工作性能的主要因素是房屋樓（屋）蓋的剛度及橫墻的剛度與間距。答案：D（二）計(jì)算單元?jiǎng)澐謱Τ兄乜v墻：普通選取一段有代表性的，寬度等于一個(gè)開間的豎條墻、柱為計(jì)算單元，受荷寬度為相鄰兩開間寬度之和的一半。當(dāng)計(jì)算截面有窗洞時(shí)，取窗間墻寬度內(nèi)的截面面積（見下圖）；無窗洞時(shí)，取一個(gè)開間寬度內(nèi)的墻截面面積。對承重橫墻：普通可沿橫墻取寬度為1m的墻作為計(jì)算單元，受荷范圍為計(jì)算單元1m內(nèi)的兩側(cè)各二分之一開間內(nèi)的所有荷載。計(jì)算截面取每層墻頂?shù)拇罅旱酌婕皦Φ捉孛?。（三）剛性?jì)劃墻、柱內(nèi)力分析1．單層房屋對于剛性計(jì)劃單層房屋，縱墻頂端的水平位移很小，靜力分析時(shí)可以認(rèn)為水平位移為零，分析時(shí)采用下列假定：在荷載作用下，墻、柱可視為上端不動(dòng)鉸支承于屋蓋，下端嵌固于基礎(chǔ)的豎向構(gòu)件，見圖17-31。構(gòu)件的高度H上端取至梁底面或樓板底面，下端取至基礎(chǔ)頂面，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深，且有剛性地坪時(shí)，可取室外地面下500mm處。圖17-31單層剛性房屋計(jì)算簡圖2.多層房屋對多層民用房屋，如住所、教學(xué)樓、辦公樓等，因?yàn)闄M墻間距較小，普通屬于剛性計(jì)劃。豎向荷載作用下：兩端鉸支的豎向構(gòu)件，圖17-32c)、d)。a)b)c)d)e)f)圖17-32多層房屋剛性計(jì)劃內(nèi)力分析水平荷載作用下：豎向延續(xù)梁，圖17-32e)、f)。滿意以下條件時(shí)可以不考慮風(fēng)荷載的作用:外墻上洞口水平截面積不超過全截面積的2/3；層高和總高不超過表17-46中的要求；屋面自重不小于0.8kN/m2。外墻不考慮風(fēng)荷載影響時(shí)的最大高度表17-46【例17-26/2014年考題】對多層砌體房屋舉行承載力驗(yàn)算時(shí)，“墻在每層高度范圍內(nèi)，可近似視作兩端鉸支的豎向構(gòu)件”所適用的荷載是：A.風(fēng)荷載B.水平地震作用C.豎向荷載D.永遠(yuǎn)荷載解：按照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4．2．5條：多層剛性計(jì)劃房屋的靜力計(jì)算，在豎向荷載作用下，墻、柱在每層高度范圍內(nèi)，可近似地視作兩端鉸支的豎向構(gòu)件；在水平荷載作用下，墻、柱可視作豎向延續(xù)梁。答案：C（四）彈性計(jì)劃墻、柱內(nèi)力分析彈性計(jì)劃單層房屋的靜力計(jì)算,可按屋架或大梁與墻(柱)為鉸接，不考慮空間作用的平面排架計(jì)算?；炯俣?(1)縱墻、柱上端與屋架(或屋面梁)鉸接，下端在基礎(chǔ)頂面處固接；(2)屋架(或屋面梁)可視作剛度無限大的系桿，在荷載作用下不產(chǎn)生拉伸或壓縮變形，柱頂水平位移相等。以單層單跨房屋為例，在風(fēng)荷載作用下的計(jì)算主意如圖17-33。圖17-33彈性計(jì)劃房屋內(nèi)力分析（五）剛彈性計(jì)劃墻、柱內(nèi)力分析1．單層房屋在水平荷載作用下，剛彈性計(jì)劃房屋內(nèi)力計(jì)算應(yīng)考慮房屋的空間作用，其計(jì)算簡圖與彈性計(jì)劃相似，不同點(diǎn)只是在排架的柱頂上加上一個(gè)彈性支座（圖17-34（a）），彈性支座的剛度與房屋空間性能影響系數(shù)有關(guān)。計(jì)算步驟如下：(1)在排架上端加上一個(gè)不動(dòng)鉸支座（圖17-34(b)），計(jì)算不動(dòng)鉸支座的反力和柱頂剪力；(2)把已求出的柱頂支座總反力乘以空間作用系數(shù)（）反方向加在排架頂端（圖17-34(c)），求出柱頂剪力；(3)把已求出的假設(shè)柱頂剪力和疊加，即得到實(shí)際柱頂剪力，進(jìn)而求出排架內(nèi)力。圖17-34剛彈性計(jì)劃房屋內(nèi)力分析2．多層房屋多層剛彈性計(jì)劃房屋墻、柱內(nèi)力分析步驟與上述單層的內(nèi)力分析步驟沒有原則上的區(qū)別，只是首先需按照相應(yīng)層的樓蓋（或屋蓋）類別和橫墻最大間距決定房屋各層的空間性能影響系數(shù)ηi。對于上柔下剛計(jì)劃或上剛下柔計(jì)劃的多層房屋，可采用下述近似分析主意。1)上柔下剛計(jì)劃如頂層為會(huì)議室而底層為辦公室的房屋，有可能屬上柔下剛計(jì)劃，其頂層按單層房屋（空間性能影響系數(shù)為η）舉行內(nèi)力計(jì)算,下面各層按剛性計(jì)劃計(jì)算內(nèi)力(見圖17-35)。圖17-35上柔下剛多層房屋2)上剛下柔計(jì)劃如底層為商場，而上面各層為辦