砌体结构第5章 混合结构房屋墙体的设计
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砌体墙的基本构造(带图片)砌体墙的基本构造砌体墙砌筑块材粘结材料●常用砌体材料及规格抗震主要构造措施■ 砌筑块材标准机制黏土砖实际尺寸为240mm(长)X115mm(宽)X53mm(厚)承重多孔砖实际尺寸为240mm(长)X115mm(宽)X90mm(厚)及190mm(长)X190mm(宽)X90mm(厚)等水泥砌块混凝土小型空心砌块的常见尺寸为190mmX190mmX390mm,辅助块尺寸为90mmX190mmX190mm和190mmX190mmX90mm等;煤灰硅酸盐中型砌块的常见尺寸为240mmX380mmX880mm 和240mmX430mmX850mm等;蒸压加气混凝土砌块长度多为600mm,其中a系列宽度为75mm、100mm、125mm和150mm,厚度为200mm、250mm和300mm;b系列宽度为60mm、120mm、180mm等,厚度为240mm和300mm。
■ 粘结材料常用粘结材料的主要成分——水泥、黄砂、石灰膏级配——不同的材料配合的重量比水泥砂浆——水泥和黄砂配合。
其常用级配(水泥:黄砂)为1:2、1:3等;混合砂浆——在水泥砂浆中加入石灰膏。
其常用级配(水泥:石灰:黄砂)为1:1:6、1:1:4等。
强度——砂浆为刚性材料,主要考虑抗压强度。
其强度等级分为:M0.4、M1.0、M2.5、M5.0、M7.5、M10、M15等7个等级。
和易性——保持合适的流动性、粘聚性和保水性,以达到易于施工操作,并成型密实、质量均匀的性能。
水泥砂浆的强度和防水性能要高于混合砂浆;混合砂浆的和易性优于水泥砂浆。
±0.00以下用水泥砂浆砌筑,±0.00以上用混合砂浆砌筑。
●砌体墙的砌筑要领错缝搭接,避免通缝,横平竖直,砂浆饱满砖墙砌筑方式砌块墙体砌块搭接处钢筋网片的设置方法用空心砌块做配筋砌体●砌体墙作为填充墙的构造要点墙体与周边构件的拉结在骨架承重体系的建筑中,柱子上面每500mm高左右留出拉结钢筋,以便在砌筑填充墙时将拉结钢筋砌入墙体的水平灰缝内。
第三章 无筋砌体构件承载力的计算3.1柱截面面积A=0.37×0.49=0.1813m 2<0.3 m 2砌体强度设计值应乘以调整系数γa γa =0.7+0.1813=0.8813查表2-8得砌体抗压强度设计值1.83Mpa ,f =0.8813×1.83=1.613Mpa7.1037.06.31.10=⨯==h H βγβ 查表3.1得:ϕ= 0.8525 kN N kN N fA 1403.249103.249101813.0613.18525.036=>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ满足要求。
3.2(1)沿截面长边方向按偏心受压验算 偏心距mm y mm N M e 1863106.06.03210350102.1136=⨯=<=⨯⨯== 0516.062032==h e 548.1362070002.10=⨯==h H βγβ 查表3.1得:ϕ= 0.6681 柱截面面积A=0.49×0.62=0.3038m 2>0.3 m 2 γa =1.0查表2-9得砌体抗压强度设计值为2.07Mpa , f =1.0×2.07=2.07 MpakN N kN N fA 35015.4201015.420103038.007.26681.036=>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ满足要求。
(2)沿截面短边方向按轴心受压验算14.1749070002.10=⨯==h H βγβ 查表3-1得:φ0= 0.6915因为φ0>φ,故轴心受压满足要求。
3.3(1)截面几何特征值计算截面面积A=2×0.24+0.49×0. 5=0.725m 2>0.3m 2,取γa =1.0 截面重心位置m y 245.0725.025.024.05.049.012.024.021=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯+⨯⨯= y 2=0.74-0.245=0.495m截面惯性矩()()232325.0495.05.049.0125.049.012.0245.024.021224.02-⨯⨯+⨯+-⨯⨯+⨯=I =0.02961m 4截面回转半径 m A I i 202.0725.002961.0=== T 形截面折算厚度h T =3.5i=3.5×0.202=0.707m(2)承载力m y m N M e 147.0245.06.06.01159.0630731=⨯=<=== 164.0707.01159.0==T h e 22.12707.02.72.10=⨯==T h H βγβ 查表3-1得:ϕ= 0.4832 查表2-7得砌体抗压强度设计值f =2.07Mpa则承载力为 kN kN N fA 63016.7251016.72510725.007.24832.036>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ3.4(1)查表2-8得砌体抗压强度设计值f =1.83 Mpa砌体的局部受压面积A l =0.2×0.24=0.048m 2影响砌体抗压强度的计算面积A 0=(0.2+2×0.24)×0.24=0.1632m 2(2)砌体局部抗压强度提高系数 5.1542.11048.01632.035.01135.010>=-+=-+=l A A γ 取5.1=γ (3)砌体局部受压承载力kNN kN N fA l 13576.1311076.13110048.083.15.136=≈=⨯=⨯⨯⨯=γ%5%46.2%10076.13176.131135<=⨯- 承载力基本满足要求。
砌体结构设计第五章课后答案五章材料的不同分为:砖砌体;砌块砌体和石砌体三类。
15.2砌体结构有哪些优缺点?P314答:1)砌体结构的主要优点:1.就地取材,造价低;2.运输和施工简便3.耐久性和耐火性好:4.保温思考题15.1 什么是砌体结构?砌体按所采用材料的不同可以分为哪几类答:由块体和砂浆砌筑而成的受力结构,称为砌体结构,是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。
砌体按、隔热、隔声性能好。
2)砌体结构的主要缺点:1.强度低,特别是抗拉、抗剪和抗弯强度很低;2.自重大;3.整体性差;4.抗震性能差:5.手工操作;6.采用黏土砖会侵占大量农田3)砌体结构正在向轻质高强、约束砌体、利用工业废料和工业化生产等方向发展。
15.3怎样确定块体材料和砂浆的等级?P317答:块体和砂浆的选择主要应满足强度和耐久性的要求,同时也要考虑因地制宜和就地取材,对建筑物的要求以及工作环境(是否处于水下或地下潮湿环境中,有无侵蚀性的液体或气体的作用)等因素:对强度《砌体规范》规定:5层或以上的房屋建筑的墙,以及受振动或高层大于6m的墙、柱所用的最低强度等级:1)砖采用MU10;2)砌体采用MU7.5;石材采用MU30;6)砂浆强度采用M5。
15.4 选用的材料应注意哪些问题?块体和砂浆的选择主要应满足强度和耐久性的要求15.5简述砌体受压过程及其破坏特征?P320 答:1)砌体受压的过程: 1.未裂阶段当荷载小于50%-70%破坏荷载时,压应力与压应变近似为线性关系,砌体没有裂缝;2.裂缝阶段当荷载达到了50%-70%破坏荷载时,在单个块体内出现竖向裂缝,试件就进入了裂缝阶段,这时停止加载,裂缝就停止发展。
继续加载,单块的裂缝增多,并且开始贯穿。
这时如果停止加载,裂缝仍将继续发展;3.破坏阶段当荷载增大到80%-90%破坏荷载时,砌体上已形成几条上下连续贯通的裂缝,试件就进入破坏阶段,这时的裂缝已把砌体分成1/2块体的小立柱,砌体外鼓,最后由于个别块体被压碎或小立柱失稳而破坏。
砌体房屋结构设计砌体房屋是指由砖砌体、砌块砌体及砌体为主要承重材料,也即通常所称混合结构房屋混合结构房屋是指屋盖、楼盖等水平构件采用钢筋混凝土或木材,而墙、柱、基础等竖向构件采用砌体材料的房屋。
设计内容主要包括结构布置与选型、墙体设计、基础设计、楼梯设计、雨篷设计、过梁设计等一、结构布置与结构选型:1、墙体方案及布置按竖向荷载的传递路线不同即纵墙承重体系,横墙承重体系,纵横墙承重和内框架承重体系,在要求抗震设防地区进行砌体房屋设计时,承重方案应优先采用抗震性能好的横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。
多层房屋的纵横墙布置,在平面内宜均匀对称,静力计算方案整体式、装配整体式、混凝土楼盖刚性方案 S<32 刚弹性7232≤≤S 弹性S>72mS ——房屋横墙间距,2、构造查构造手册:砼构造手册、砌体结构构造手册二、梁板设计计算1、砌体房屋中的梁、按钢筋混凝土受弯构件进行计算板按钢混凝土有关章节计算,按塑性内力重分布法计算,单向板肋梁楼盖设计计算2、墙体验算:砌体房屋的墙体既是围护结构又是承重结构,墙厚除满足建筑热工性能的要求还应满足强度与稳定性要求。
A 、 墙、柱受压承载力计算承重墙体受着本身的自重和楼盖、屋盖传来的恒荷载及活荷载,其承载力按下式计算N Af ϕ≤N ——荷载设计值产生的轴向力f ——砌体抗压强度设计值 MU10、M10、1990KN /㎡MU10、M7.5、1790KN /㎡MU10、 M5、1580 KN /㎡A ——墙体计算截面面积,对于有门窗洞口的纵墙按窗间墙截面计算对于横墙可按1m 墙宽考虑ϕ——高厚比β和轴向力的偏心距,e 对受压构件承载力的影响系数B 、墙、柱的高厚比验算:1) 墙、柱的计算高度H 0受压构件的计算高度H 0 砌体有计算图表 H 0=1.50H 弹性 刚弹性1.20H2) 墙、柱的高厚比应满足下式要求:β=[]βμμ210≤hHh ——墙厚或矩形截面的较小边长,偏心受压时取偏心方向的边长1μ——非承重墙允许高厚比的提高系数:当墙厚采用240㎜时,1μ=1.2当墙厚采用120㎜时,2μ=1.4上端为自由端时,还可以提高30%2μ——有门窗洞口的墙,允许高厚比的降低系数:7.04.012≤-=sb s μ s ——相邻窗间墙或壁柱之间的距离b s ——在宽度S 范围内的门、窗洞口的宽度 当洞口高度等于或小于墙高的51时可取2μ=1.0 []β——墙、柱的允许高厚比≥M75 []β墙=26[]β柱=17C 、 部受压承载力计算梁端一般都支撑在砖墙或砖壁柱上、混凝土的强度远比砌体强度高,砌体与梁端底部接触的局部面积将承受由梁端传来的压力梁端支撑处的砌体不仅要承受梁端传来的荷载,还要承受上部砌体传来的荷载,梁端支撑处,砌体局部受压面积上由荷载产生的支撑压力设计值应满足:10fA N N l ηγϕ≤+N 0——局部受压面积范围内,上部荷载引起的支撑压力设计值(KN )N 0=l A 0σ0σ——上部平均压力设计值N l ——局部受压面积上,由本层梁端传来的支撑压力设计值(KN )ϕ——上部荷载的折减系数 05.05.10≥-=lA A ϕ A 0——影响砌体局部抗压强度的计算面积(㎡) A 1——局部受压面积(㎡)b ——梁宽 η——梁端底面压应力图形的完整系数,一般可取0.7,对于过梁和墙梁可取1.0γ——砌体局部抗压强度提高系数:[]γγ≤-+=135.0110A A []γ按以下不同情况确定限值:hA0=(a+c+h)h[γ]=2.5h[γ]=1.25A0=(b+2h)h[γ]=2.0 hb[γ]=1.5A0=(a+h)h+(b+h1-h)h1[]γ按以下不同情况确定限值:(1)梁端支撑处砌体局部受压的计算:当梁端直接支撑在砌体上时,梁端的有效支撑长度a0abfNa l≤=θtan38a=梁端实际支撑长度(m)f——砌体的抗压强度设计值(KN/㎡)tanθ——梁变形时,梁端轴线倾角的正切,对于受均布荷载的简支梁当251=lw时,可取tan781=θ,w是梁的最大挠度、l0是梁的计算跨度对于跨度小于6m的钢筋混凝土梁,则:afha c≤=10h c——梁的截面高度(m)(2)梁端与垫块现浇成整体:当梁端与垫块现浇成整体时,可以把垫块看成是梁的一个组成部分,仍按上式计算:此时,式中的梁宽b用垫块宽度b b代替blbaA=(3)梁端设置预制刚性垫块:当梁端支撑在刚性垫块上,砌体的局部受压承载力设计值按下式计算:b l fA N N 10ϕγϕ≤+N 0——垫块面积A b 内上部轴向力设计值000A N σ=ϕ——垫块上N 0及N l 合力影响系数1γ——垫块以外砌体面积的有利影响系数1135.018.001≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=b A A γ A b ——垫块面积 A b =a b b b , a b 为伸入墙内的长度 b b 为垫块的宽度构造要求查相关书籍 伸缩缝整体式或装配整体式混凝土结构 有保温或隔热楼盖间距50m无保温或隔热楼盖间距40m二、基础设计参观地质报告基础埋深:基础底面至地面(一般指设计地面)的距离,室外算起(一) 埋的确定:A 、 设计冻深与基础埋深的确定Zd=Z0e w s 222ψψψZd ——设计冻深 Z0——标准冻深 zs ψ——土的类别对冻深的影响系数zw ψ——土的冻胀性对冻深的影响系数 ze ψ——环境对冻深的影响系数B 、 计算基础的最小埋深: max min h Zd d -= m ax h ——基础底面下允许残留冻土层的最大厚度(二) 地基承载力特征值:a ak kp f -(三) 地基承载力特征修正:f a 只作深度修正=a f )5.0(0-+d f b ak γηf a ——修正后的地基承载力特征值KP a f ak ——地基承载力特征值d ——基础埋置深度,m d η——埋深的地基承载力修正系数0γ——基础底面以上土的加权平均重度 KN/m 3 地下水以下取浮重度(四) 基础底面尺寸的确定:1、 中心荷载作用下的基础AG F P k k k += P k ——基底压力平均值KP a F k ——上部结构传至地面标高处的竖向力KNG k ——基础及其上方回填土所受的重力KN3/20m KN AdG G G k ==γγA ——基础底面积m 3中心荷载作用下的基础底面积A 的计算公式Gda k f F γ-=A 对于方形基础Gd Q k f F A bl γ-≥= 条型基础 沿基础长度方向取1m 作为计算单元Gdk fa F b γ-≥ b ——条型基础宽度 F k ——沿长度方向1m 范围内上部结构传至地面标高处的竖向力KN/m例:条形基础1、 b ≥df F a k 20- 2、基础抗剪切强度:计算地基净反力设计值F=1.35Fk Pn=F/b3、剪力设计值:V=½Pn(b-a) b 为条形基宽 a 为墙宽4、基础所需有效高度h0≥V/0.7ft5、实际有效高度h0=h-as-φ/26、底板配筋验算:M=1/8 Pn(b-a)27、As=M / 0.9h0fy独立基础γ1、 A ≥F/ fa –γd2、 基础底面地基净反力Pn = Fk /b ×l Fk 为设计值3、 确定基础高度C=2B(A-ac)-(B-bc)0.7βhpftX10001+1.35(fa-γGd)2IIB短边IA长边4、基础底版配筋计算PnI I M=24(L-ac)(2b+bc)AS=MI/0.9hofyII---IIPn2M=24(b-bc)(2L+ac)AS=MII/0.9hofy构造要求;条形基础底版钢筋采用HPB235钢混凝土C30,独立基础底板钢筋采用HRB235 混凝土C30楼梯采用现浇板式楼梯:计算楼梯板时取出1米宽板带为计算单元1、楼梯板:Mmax=1/8(g+q)l2o 最大剪力:Vmax=1/2(g+q)lncosαq+q为作用在梯段板上,沿水平投影方向的恒载及活荷载设计值L0、Ln为梯段板的计算跨度及净跨的水平投影α为梯段板的倾角2、平台梁Mmax=1/8(g+q)l2o 支座最大剪力Vmax=1/2(g+q)ln 属于第一类型T型截面梁墙体承载力计算例题一、荷载资料(1)女儿墙自重(厚240㎜,高600㎜)5.24×0.6×4.5=14.15KN(2)屋面荷载屋面层2.9KN /㎡40㎜厚叠合层1.0KN /㎡预制空心板2.86KN /㎡20㎜板底抹灰0.3KN /㎡恒载7.1KN /㎡活载0.5KN /㎡(非人上屋面)2.0 KN /㎡(上人屋面)楼面荷载楼面层 1.0 KN /㎡40㎜叠合层 1.0 KN /㎡预制空心板 2.86 KN /㎡20㎜板底抹灰0.34 KN /㎡恒载 5.2 KN /㎡活载 2.0 KN /㎡塑窗重:0.55 KN /㎡墙体荷载标准值:双面抹灰240砖墙5.24 KN /㎡双面抹灰370砖墙7.85 KN /㎡(3)荷载计算墙:首层墙体自重:0.55×1.8×2.4+7.85×(4.31×3.5-1.8×2.4)=116.66 KN二~四层墙体自重[0.55×1.8×2.4+5.24×(3.6×4.5-1.8×2.4)]×3=193.88 KN总310.54 KN板:楼面传来竖向荷载:5.2×4.5×3+7.1×3=91.5 KN活载2×3×4=24KN总恒载标准值;F=310.54+91.5=402.04 KN总活载标准值:F=24 KN恒+活=426.04 KN开间6米线荷载426.04 /4.5=94.67 KN参考书:钢筋混凝土教材,( 工业大学出版社),混凝土结构构造手册,中国建筑工业出版社,砌体结构设计手册,建筑结构课程设计指导武汉大学,结构荷载规范,房屋结构毕业设计指南,砌体规范,抗震规范,钢筋混凝土规范,抗震规范结构图:基础平面图,条形基础剖面图,独立柱基础剖面图,一层梁布置图,一层板布置图(标准层结构布置图),柱布置图,框架立面图、剖面图,楼梯配筋图,雨蓬过梁圈图,配筋图计算书不得少于35页,施工组织另记490墙: 10.1 KN /㎡370墙: 7.85KN /㎡240墙: 5.24KN /㎡120墙: 3.0KN /㎡。
五、过梁、圈梁、墙梁、悬挑构件及墙体的构造措施(1)、常用的过梁有砖砌过梁和钢筋混凝土过梁两类。
作用在过梁上的荷载有墙体荷载和过梁计算范围内的梁板荷载。
根据过梁的工作特性和破坏形态,砖砌过梁应进行跨中正截面和支座斜截面承载力计算;钢筋混凝土过梁应进行跨中正截面和支座斜截面承载力计算以及过梁下砌体局部受压承载力验算。
(2)、圈梁可以增强房屋的整体性和空间刚度,防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响,因此,在各类砌体房屋中均应按规定设置圈梁。
对圈梁的构造要求是为了保证圈梁作用发挥。
(3)、墙梁按承受荷载可分为承重墙梁和非承重墙梁;按支撑条件可分为简支墙梁、框支墙梁和连续墙梁。
墙梁设计时应满足一般规定的要求以及对材料、墙体、托梁、开间等方面的构造要求。
(4)、影响墙梁破坏形态的主要因素有:墙体的高跨比、托梁高跨比、砌体和混凝土强度、托梁纵筋配筋率、剪跨比、墙体开洞情况、支承情况以及有无翼墙等。
由于这些因素的不同,墙梁将会发生弯曲破坏、斜拉破坏、斜压破坏、局压破坏等几种破坏形态。
因此,墙梁应分别进行使用阶段正截面和斜截面承载力计算、墙体受剪承载力和托梁支座上部砌体局部受压承载力计算,以及施工阶段托梁承载力验算。
自承重墙梁可不验算墙体受剪承载力和砌体局部受压承载力。
(5)、针对挑梁的受力特点和破坏形态,挑梁应进行抗倾覆验算、承载力计算和挑梁下砌体局部受压承载力验算,其中抗倾覆验算应作为重点。
(6)、设计砌体结构房屋时,除进行墙柱的承载力计算和高厚比验算外,还应满足墙柱的一般构造要求,这是为了保证结构的耐久性,保证房屋的整体性和空间刚度。
(7)、引起墙体开裂的主要因素是温度收缩变形和地基的不均匀沉降,为了防止和减轻墙体的开裂,除了在房屋的适当部位设置沉降缝和伸缩缝外,还可以根据房屋的实际情况采取一些经过工程实践证明确实行之有效的措施。
四、混合结构房屋墙体设计(1)、混合结构房屋的结构布置分为纵墙承重方案、横墙承重方案、纵横墙承重方案和内框架承重方案。