砌体结构设计例题讲解.

铰接。
②在基础顶面，由于轴向压力较大，弯矩相对较小。因此，弯
矩可以忽略不计，墙体在基础顶面处也可假定为铰接（注意与单
层房屋的不同）。
③在竖向荷载作用下，多层房屋刚性方案的墙体，在每层高度
范围内简化为两端铰接的竖向构件，便于计算，偏于安全。
首层构件的高度 H 上端取至梁底面或楼板底面，下端取至基础
顶面，当基础埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地面下 500mm
简化计算： 取 Ⅰ-Ⅰ 和 Ⅱ-Ⅱ 截 面 的 内 力 ， Ⅲ-Ⅲ截面的截面面积和墙体高厚 比 （纵向弯曲影响）进行承载 力验算。
84
2.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算
对多层民用房屋，如住宅、教学
楼、办公楼等，由于横墙间距较小，
一般属于刚性方案。需验算墙体的高
厚比和承重墙的承载力。
(1)选取计算单元
案。其荷载传递路线为
楼面或屋面板→承重墙和柱→基础→地基
内框架承重方案的特点是
(1)墙和柱都是主要承重构件，取得较大空间；
(2)由于竖向承重材料不同，钢筋混凝土柱和砖墙的受压变形可能不一样，外墙和柱的基
础形式也可能不同，基础沉降量也不易相同,使结构产生较大的附加内力；
(3)横墙较少，房屋的空间刚度较小，地震作用性能较差。
71
图 4.5 无山墙单层房屋计算单元与计算简图
72
2．空间排架（两端有山墙的单层房屋） 为两端有山墙的房屋，由于两端山墙的约束，其传力途径 发生了变化。在均匀的水平荷载作用下，整个房屋墙顶的水 平位移不再相同。 屋盖水平梁的跨中水平位移，除了取决于纵墙本身的刚度 外，还取决于两山墙的间距、山墙的刚度和屋盖的水平梁刚 度。 山墙的间距大、刚度差、楼屋盖水平梁刚度差，将使得楼 屋盖跨中水平位移增大。

第一章绪论1 什么叫砌体结构? 如何分类?1）采用砂浆将砖、石或砌块等块体砌筑而成的整体称为砌体.由砌体组成的墙、柱等构件作为建筑物或构筑物主要受力构件的结构称为砌体结构；2）砌体结构包括砖结构、石结构和其他材料的砌块结构.砌体结构常分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。

2 砌体结构有哪些主要优点和缺点? 其主要应用范围是哪些?1）砌体结构的主要优点有：取材方便、性能良好、节省材料及工程造价低；2）砌体结构的主要缺点有：强度低、自重大、延性差、砌体结构砌筑工作量繁重、黏土砖生产占地多；3）主要应用范围是：在办公、住宅等民用建筑中大量采用砖墙承重；中小型单层工业厂房和多层轻工业厂房及影剧院、食堂、仓库等建筑；砖石结构还用于建造各种构筑物；砌体结构在交通运输和水利工程中也得到了广泛应用。

3 砌体结构在国内外的应用有哪些主要特点?1）砌体结构在国内的应用主要特点：砌体结构应用范围不断扩大;砌体新材料、新技术和新结构不断研制和使用；砌体结构分析理论和计算方法逐步完善。

2）砌体结构在国外的应用主要特点：砌体结构砌体材料研究、砌体结构计算理论、设计方法到工程应用都得到了一定的进展。

4 砌体结构的主要发展方向有哪些?砌体结构的主要发展方向有：积极发展砌体新材料,使砌体结构适应可持续性发展的要求;积极推广应用配筋砌体结构,发展中高层砌体建筑;加强砌体结构的理论和试验研究;提高砌体结构的建造技术和建筑质量。

5 砌体结构材料的发展方向是什么？答：高强、轻质、大块、节能、利废、经济。

第2章砌体结构的设计方法一、名词解释：1、结构设计的目的：安全性、适用性、耐久性、经济性。

2、设计基准期：为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数。

我国的建筑结构、结构构件及地基基础的设计规范、规程所采用的设计基准期为50a。

3、设计使用年限：是指房屋建筑只需进行正常维护而不需进行大修就能按预期目的使用、完成预定功能的时期。

是对房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程规定的最低保修期限“合理使用年限”的具体化。

（不宜用于冻胀地区地下部位）
2.非烧结硅酸盐砖（包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖 ）
原料：石灰和砂 尺寸：同烧结普通砖 适用范围：不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热和有
酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和MU15以上的 蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压 粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作 用的建筑部位必须使用一等砖 强度等级： MU25、MU20、MU15、MU10
4、砌体的抗压强度设计值 f 及其调整系数γa （1）砌体截面面积A＜0.3m2时，γa =0.7+A； （2）采用水泥砂浆砌筑时，γa =0.9； （3）0号砂浆，f ≠0，冬季施工、砂浆未凝固
四、 砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能
1.砂浆和块体的粘结强度（见图） 法向粘结强度S：与轴向拉力垂直的灰缝(垂直灰缝)中砂浆
第三章 砌体结构的计算方法和计算指标 （自学）
一、计算方法
砌体结构与混凝土结构相同，也采用以概率论为基础的极限状态法
二、计算指标
A. 砌体的抗压强度标准值：具有95%保证率的抗压强度值，查规范
B. 砌体的抗压强度设计值：
f fk
f
龄期为28d砌体毛截面强度的设计值 ，根据块体和砂浆强度等
5 .要求：强度、和易性、保水性。
C.砌体材料的选择
1、原则：因地制宜，就地取材，充分利用工业废料，并 考虑建筑物耐久性要求、工作环境、受荷性质 与大小、施工技术水平等。
2、对于五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大 于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级：砖为MU10， 砌块MU7.5，石材MU30，砂浆M5。
砂浆品种 水泥砂浆 混合砂浆 非水泥砂浆
塑性掺合料 无 有 有
和易保水性 差 好 好

Nu =γaϕA = 0.928×0.25×2.22×1200×190 =117.4kN f <170kN,不 全 安
用 隔孔 筑 b 0 凝 ， 灌 率 3 改 每 2 灌 C 2 混 土 则 孔 ρ =3 %
α =δρ= 0.46×0.33 = 0.16
C 20: fc = 9.6M b Pa
N0
ψ 0 + Nl ≤ηγfA N l
上 荷 0 =σ0A 部 N l
部 面l 局 截 A = a0b
梁端有效支承长度a 梁端有效支承长度a0 --梁端底面没有离开砌体的长度 --梁端底面没有离开砌体的长度
h a0 =10 c < a f
上部荷载的折减系数(内拱卸荷) 上部荷载的折减系数(内拱卸荷) 大于等于3时 应取ψ等于 等于0 当A0/Al大于等于 时，应取 等于
A γ =1+0.35 0 −1 A l
γ ≤ 2.5
A0 = (a + c + h)h
γ ≤ 2.0
A0 = (b + 2h)h
γ ≤ 1.5
A γ =1+0.35 0 −1 A l
A0 = (a + c )h + (a + h1 − h)h1
γ ≤ 1.25
A0 = (a + h)h
局部不均匀受压---梁端砌体局部受压 ② 局部不均匀受压--梁端砌体局部受压
240 620
I 1.744×1010 i= m = =162m A 666200 h = 3.5i = 567m m T
2.承载力计算 2.承载力计算
H 6500 0 β =γβ =1.0× =11.5 h 567 T e 124 e 124 = = 0.219 = = 0.599< 0.6 h 567 y 207 T

2.钢筋混凝土砌块砌体剪力墙
1.2.1
砖砌体与钢筋混凝土面层或砂浆面层的组合砌体构件
1.2.1.5 例题
1.2.2 砖砌体和钢筋混凝土构造柱构成的组合墙 例题：详见P379面例15-10 作业：习题15.8Βιβλιοθήκη 2.钢筋混凝土砌块砌体剪力墙
2.3 例题
2.钢筋混凝土砌块砌体剪力墙
2.钢筋混凝土砌块砌体剪力墙
3.2.4垫块下砌体局部受压
3.例题
3.2.4垫块下砌体局部受压
3.例题
3.2.4 垫梁下砌体局部受压
例题
3.2.4 垫梁下砌体局部受压——例 题
3.2.4 垫梁下砌体局部受压——例 题
3.3 轴心受拉、受弯、受剪承载力计 算
3.3 轴心受拉、受弯、受剪承载力计 算
3.3 轴心受拉、受弯、受剪承载力计 算
3.3 轴心受拉、受弯、受剪承载力计 算
例题
3.3 轴心受拉、受弯、受剪承载力计 算
例题
2.4
墙柱高厚比验算
例题1
例题
例题
1.1 网状配筋砖砌体
1.1.5 例题：详见P378面例15-8、15-9 作业：习题15.7
例题
3.2.3梁端支座处砌体局部受 压
3.例题
3.2.3梁端支座处砌体局部受 压
3.例题
3.2.3梁端支座处砌体局部受 压
3.2.3梁端支座处砌体局部受 压
3.2.3梁端支座处砌体局部受 压
ao的计算值已经伸入到了壁柱翼缘范围内，就应该考虑翼缘的面积，否则， 不用考虑，只考虑壁柱范围

砌体结构加固设计与实例分析本文根据南京市某砌体结构小学的加固过程中的一些特征措施和注意事项进行了阐述，分析了如何在砌体结构加固设计中灵活运用各种加固方法，为加固设计人员在进行加固方案选择和方案设计方面提供了一定的参考。

通过实践验证，具有良好的可行性。

标签：砌体结构加固抗震能力0 引言惨痛汶川大地震过去了，它留给我们建筑工作者很多值得深思的东西，尤其是震后检测报告指出砌体结构坍塌破坏程度远远比钢筋混凝土结构的严重，这是由于砌体结构材料的脆性性质，其抗剪、抗拉和抗弯强度很低造成的；而砌体结构房屋在我国原有民用及工业建筑中占有相当的比例，所以，砌体结构房屋的加固改造工程是一项很重要、且十分有意义的事情。

因为砌体结构房屋具备一定的特点，砌体结构房屋的加固改造的方法就变得多样化，这要求设计者在房屋加固改造的过程中，灵活运用多种措施加固砌体结构房屋。

笔者结合近些年的结构改造加固工作，以南京某小学砖混结构房屋为例，对在此类结构中运用综合方法对结构进行加固的措施做出了具体的分析。

1 工程基本情况某小学教学楼抗震加固工程，该建筑建于1999年，为五层砖混结构（局部四层），建筑面积为3680m2，建筑总高度为18m。

基础形式为墙下条形基础、柱下独立基础。

检测结果是：①墙体砖混部分采用多孔砖，砂浆为水泥砂浆，砂浆抗压强度最低值为0.9MPa；②1.2内外墙设有闭合圈梁，除楼梯间其中一角未设置构造柱外，其余纵横墙交接处均设有构造柱不满足现行规范要求；③房屋最大高宽比及最大层、纵墙局部尺寸不满足现高行规范要求。

④房屋顶层墙体四角处存在收缩斜裂缝。

2 砌体结构加固方法目前砌体结构的加固分为直接加固、间接加固和结构构造性加固与修补三种。

2.1 直接加固有：①钢筋混凝土外加层加固法该方法的施工工艺不太复杂，具有很强的适应性，能大大提高砌体加固后的承载力，施工经验丰富，且设计也比较合理；在柱、带壁墙的加固施工中应用较广泛；但其现场施工需要长时间的湿作业，在一定程度上影响了生产及生活，建筑物净空在加固后也变小了。

由刚弹性静力计算方案查附录 5.3 表得墙段计算高度 Ho = 1.2H = 1.2×6.0 = 7.2m
3．整片墙高厚比验算（hT = 625mm）
纵墙系承重墙， ∴ μ1=1.0
μ2
= 1－0.4 bs S
1 0.4 2.4 0.84 6
18
第18页/共44页
H = 5.5 + 0.5 =6.0 m （0.5m 为壁柱下端嵌固处至室内地坪的距离）
7
第7页/共44页
1.1 高厚比验算
三、带壁柱墙（T形和十字形等截面）高厚比按下式计算：
H0 hT
12
式中 hT- 带壁柱墙截面的折算厚度，hT ＝3.5 i ；
（a）
(b) 图 5-18 墙体高厚比验算
i-带壁柱墙截面的回转半径，i ＝ I / A
注意：
I、A-带壁柱墙截面的惯性矩和面积。
11.52
<μ1μ2 [β]= 1.0×0.84×24 = 20.16
满足要求。
4．壁柱间墙体高厚比验算
S 取壁柱中距 6.0 m，H = 6.0 m，S = H
查附录 5.3 表得 Ho = 0.6S = 0.6×6000 = 3600 mm
∴ β=
Ho 3600 15 h 240
< μ1μ2 [β]= 20.16
14
第14页/共44页
高厚比验算-例1-2
[解]
1．外纵墙高厚比验算(h＝370mm)
最大的横墙间距 S = 18m，查附录 5.4 表确定为刚性方案。
由于 S = 18m >2H =2×4.50=9.0m，故查附录 5.3 表得 H0=1.0H=4.50m。
查表 5-1，得[β]=22

局部受压承载力计算方法
弹性地基梁法
01
将局部受压区域视为弹性地基上的梁，通过求解梁的挠度和内
力来计算局部受压承载力。
叠加法
02
将局部荷载分解为多个集中力或分布力，分别计算其对结构的
影响，然后叠加得到总的局部受压承载力。
有限元法
03
利用有限元软件对砌体结构进行建模和分析，模拟局部受压过
程并计算承载力。
验算方法
包括静力法、动力法以及有限元法等。其中，静力法是最常用的方法，它通过建立砌体结构的力学模型，计算其 在各种荷载作用下的内力和变形，从而判断其稳定性。动力法主要用于考虑地震等动力荷载对砌体结构稳定性的 影响。有限元法是一种数值分析方法，可以对复杂砌体结构进行精确分析。
构造措施加强稳定性
设置圈梁和构造柱
抗震设计与构造要求
地震作用对砌体结构影响
1 2
地震波传播与结构振动
地震波通过地基传播至砌体结构，引起结构振动 和变形。
惯性力与结构破坏
地震作用产生的惯性力可能导致砌体结构出现裂 缝、倒塌等破坏。
3
地基失效与结构失稳
地震可能导致地基失效，进而引起砌体结构整体 失稳。
抗震设计基本原则和方法
总体设计原则
裂缝宽度验算
根据结构类型和荷载情况，确定裂缝 宽度的限值，并进行验算。
变形验算
振动验算
对于受动力荷载作用的结构，需进行 振动验算，确保结构的稳定性和舒适 度。
考虑结构在荷载作用下的变形，确定 变形限值并进行验算。
04
墙柱高厚比和稳定性验算方法
墙柱高厚比概念及影响因素
墙柱高厚比定义
指墙、柱的计算高度H0与其厚度h的 比值，即β=H0/h。它是影响砌体结 构稳定性的重要因素。

2、墙体(前图所示)
4)承重墙梁的支座处应设置落地翼墙，翼墙厚度， 对砖砌体不应小于240mm，对混凝土砌块砌体不应 小于190mm，翼墙宽度不应小于墙梁墙体厚度的3 倍，并与墙梁墙体同时砌筑。当不能设置翼墙时， 应设置落地且上、下贯通的构造柱；
5)当墙梁墙体在靠近支座1/3跨度范围内开洞时，支 座处应设置落地且上、下贯通的构造柱，并应与每 层圈梁连接；
Q1= 1.35×25×0.3×0.6＋37.4=43.5kN/m
作用在墙梁顶面的荷载应考虑三、四、五层楼盖和 屋盖传来的均布荷载q2、q3以及墙体自重gw：
故 Q2=32.3×3＋27.3＋7.07×3.0×4
=209.0kN/m
ห้องสมุดไป่ตู้
2．框架内力计算：
（1）在Q1= 43.5 kN/m作用下，考虑框架柱自重， 框架各截面内力示于图中的弯矩M1图、轴力N1图、 剪力V1图；
Mbi＝M1i+αMM2i
Nbti＝ηNM2i/H0
简支墙梁：αM＝ΨM(1.7hb/l0 -0.03) ;
ΨM＝4.5-10a/l0 ; ηN＝0.44+2.1hw/l0
连续墙梁：αM＝ΨN(2.7hb/l0i -0.08) ;
ΨM＝3.8-8a/l0i ; ηN＝0.8+2.6hw/l0i
式中:
洞宽 bh/Loi
洞高hh
≤5hw/6且
≤18 ≤9 ≥0.4 ≥1/10 ≤0.3
hw-
hh≥0.4m
自承重墙梁 ≤18 ≤12 ≥1/3 ≥1/15 ≤0.8
hw---墙体计算高度； hb---托梁截面高度； Loi---墙梁计算跨度； bh---洞口宽度； hh----洞口高度，对窗洞取洞顶至托梁顶面距离。

【解】
1.计算截面几何特征值 截面面积 A=2000×240+490×500=725000mm2 形心至截面边缘的距离 y1=245mm
y2=740-245=495mm 惯性矩 I=296×108mm4 回转半径 i=202mm T形截面折算厚度 hT=3.5i=3.5×202=707mm 2.计算偏心距 e=M/N=159mm e/y2=0.32＜0.6
2.验算柱短边方向轴心受压承载力 由β=γβH0/h=10.2及e/h=0查附表1a得 影响系数φ=0.865。 则得柱的承载力 φγafA=394.18kN＞240kN满足要求
【例3】
某单层单跨无吊车工业厂房， 其窗间墙带壁柱的截面如图所示。 墙的计算高度H0=10.5m，采用 强度等级为MU10烧结普通砖及 M5水泥砂浆砌筑，施工质量控制 B级。该柱柱底截面承受轴向力设 计值N=320kN，弯矩设计值 M=51kN·m，偏心压力偏向截面 肋部一侧，试验算窗间墙的承载 力。
由β=γβH0/h=13.5及e/h=0， 查附表1a得影响系数 φ=0.783。 则得柱的承载力 φγafA=187.38kN＞159.58kN 满为 490mm×620mm，采用强度等级为MU10烧结普通 砖及M5混合砂浆，柱的计算高度H0=5m，该柱承 受轴向力设计值N=240kN，沿长边方向作用的弯 矩设计值M=26kN·m，试验算其承载力。
【解】
1.验算长边方向的承载力 （1） 计算偏心距 e=M/N=108mm y=h/2=310mm 0.6y=0.6×310=186mm＞ e=108mm
(2) 承载力验算 MU10砖及M5混合砂浆砌体抗压强度设计 值查表13.2得f=1.5N/mm2。 截面面积A=0.49×0.62=0.3038m2＞ 0.3m2，γa=1.0。 由β=γβH0/h=8.06及e/h=0.174，查附 表1a得影响系数φ=0.538。 则得柱的承载力 φγafA=245.17kN＞240kN满足要求

215000 0.94 N mm 2 190 1200 N 0 0 Ab 0.94 114000 107160 N 107.16kN
0
fg

0.94 0.291，查表15 6得1 5.84 3.23
习题
习题 15.6 参考答案
a0 1 hc 500 5.84 72.7mm a 190mm fg 3.23
安全
习题
习题 15.2 参考答案
（现浇钢筋混凝土楼盖）
第15章 砌体结构
习题15.2 解：
纵墙间距s=6.8m<32m ，查表15-8，为刚性方案。 H=3.5m < s < 2H=7.0m，根据刚性方案由表15-10得 H 0 0.4s 0.2 H 0.4 6.8 0.2 3.5 3.42m H0 e 3.42 0， 1.1 19.8 查附表11-12-1得 = 0.625 h h 0.19 N 1118 1.2 1 3.5 3.36 132.11kN
（1）验算柱顶截面受压承载力 1）验算偏心方向的受压承载力 M 8.1 0.62 e 0.032m 0.6 y 0.6 0.186m N 250 2 H0 e 0.032 6.8 0.052， 1.0 10.97 h 0.62 h 0.62 查附表11-12-1，得 = 0.732
2）壁柱间墙的高厚比验算 查表15 10，s 4m H 6.5m，H 0 0.6s 0.6 4 2.4m 查表15 9得
24
H 0 h 2.4 0.19 12.63 1 2 20.16
满足要求
3）结论 由于整片墙的高厚比不满足要求，故带壁柱墙的高厚比不满足要求。

某幢民房计算实例房屋概况：两层带阁砖混结构楼房，东西长11.64m，南北长9.74m，一层层高3.90m，二层层高3.50m，阁楼层屋脊高2.30m。

该房屋采用墙下混凝土条形基础，上部结构由扁砌实墙承重，预制多孔板楼盖，屋盖采用横墙搁置木檩条，木椽条，望砖基层，平瓦双坡屋面。

一层平面示意图二层平面示意图结构验算：一、新建工程→砌体结构→砌体结构建模与荷载输入二、轴线输入1、正交轴网：2、输入开间与进深：三、楼层定义1、本层信息注：1、底层标准层层高需加上基础高度；2、阁楼层为坡屋面时阁楼层层高需折算成阁楼层檐口高加上屋脊高的1/3~1/2。

2、柱、主梁、墙、洞口的布置（1）定义柱、主梁、墙、洞口的截面尺寸及材料类别注：1、布置时需注意墙、柱、梁、洞口的偏心（默认居中）；2、洞口布置时一面墙只能布置一个洞口，若需要布置多个洞口时需增加节点和注意两个洞口之间墙段的距离；3、窗洞布置时需注意底部标高。

3、楼板生成（1）生成楼板注：1、生成楼板时默认生成现浇板；2、楼梯间板厚修改为0；3、若本层无现浇板或预制板则需布置全房间洞；（2）布预制板注：1、布预制板时需注意板的宽度、方向（承重墙不同）；2、屋面为平瓦屋面时，屋面板布置参考布预制板；四、荷载输入1、恒活设置注：1、恒载取值为现浇板、板底粉刷、板面找平粉刷等的自重（若有设计图纸则参考设计图纸，若无设计图纸参考荷载规范和经验取值）；2、活载取值参考荷载规范（住宅一般取2.0，上人屋面取2.0，不上人屋面取0.5）；2、楼面荷载（荷载查改）注：1、楼梯间恒载取值一般为7.0（参考荷载规范）；2、卫生间、阳台、过道等活载取2.5（参考荷载规范）；3、住宅楼梯间活荷载取2.0，其它取3.5（参考荷载规范）。

3、梁间荷载注：1、梁间荷载取值为墙体扣除洞口后的梁间均布线荷载2、（墙体体积－洞口体积）*墙体容重/墙段长度五、添加新标准层注：1、增加新标准层全部复制后进行修改，重复步骤三~四；六、设计参数1、总信息2、材料信息3、地震信息注：1、参数选取参考抗震设计规范；2、计算振型个数为层数*3；4、风荷载信息注：1、参数选取参考荷载规范；七、楼层组装1、楼层组装2、整楼模型3、保存→退出→存盘退出八、砌体信息及计算1、参数定义（砌体信息）2、材料强度3、受压计算。