砌体结构设计课件.pptx

1、 砌体结构设计砌体结构设计 15.1 概述概述一、砌体结构的主要优、缺点一、砌体结构的主要优、缺点1、概念、概念 n 由块体由块体( (砖、石材、砌块砖、石材、砌块) )和砂浆砌筑而成的墙、柱和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构作为建筑物主要受力构件的结构称为砌体结构赵州桥万里长城大、小雁塔 一、砌体结构的主要优、缺点一、砌体结构的主要优、缺点主要优点：主要优点：1)取材方便，造价低廉取材方便，造价低廉2)具有良好的耐火性及耐久性具有良好的耐火性及耐久性3)具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好4)施工简单，技术容易掌握和

2、普及，也不需要特殊的设备施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备主要缺点：主要缺点：自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大普通实心粘土砖会毁可耕地。普通实心粘土砖会毁可耕地。(武汉市武汉市2003年年7月月1日起禁止使用，称为日起禁止使用，称为“禁实禁实”)二、砌体结构的现状和发展趋势二、砌体结构的现状和发展趋势1.发展概况发展概况n 砖的生产：西周砖的生产：西周(前前1134前前771)n 水泥的发明：水泥的发明：19世纪世纪20年代年代n 统一粘土砖规格：统一粘土砖规格：1952年年n 配筋砌体的应用：配筋砌体的应用：20世纪世纪60年代年

3、代n 轻质、高强块材的应用：轻质、高强块材的应用：20世纪世纪80年代年代n 设计理论：弹性方法内力计算、概率极限状态设计设计理论：弹性方法内力计算、概率极限状态设计 现行规范现行规范GB50003-2011二、砌体结构的现状和发展趋势二、砌体结构的现状和发展趋势2.砌体结构的适用范围砌体结构的适用范围n 砌体结构抗压承载力较高，它最适用于受压构件，如砌体结构抗压承载力较高，它最适用于受压构件，如混合结构房屋中的竖向承重构件混合结构房屋中的竖向承重构件( (墙和柱墙和柱) )n 砌体结构抗弯、抗拉性能较差，一般不宜作为受拉或砌体结构抗弯、抗拉性能较差，一般不宜作为受拉或受弯构件受弯构件1)多层

4、房屋多层房屋(6层以下，无抗震设防要求层以下，无抗震设防要求) 注：构造柱的作用注：构造柱的作用2)小型工业厂房、烟囱、无防渗要求的容器小型工业厂房、烟囱、无防渗要求的容器3)小型桥梁小型桥梁(拱桥拱桥)、涵洞、挡土墙、坝体、涵洞、挡土墙、坝体二、砌体结构的现状和发展趋势二、砌体结构的现状和发展趋势3.砌体结构的发展趋势砌体结构的发展趋势n发展轻质高强的块材和高强度砂浆发展轻质高强的块材和高强度砂浆n利用工业废料，发展混凝土小型砌块利用工业废料，发展混凝土小型砌块n采用大型墙板结构，部分代替作为内、外墙采用大型墙板结构，部分代替作为内、外墙的砌体结构的砌体结构n加强配筋砌体结构的研究和应用加强

5、配筋砌体结构的研究和应用15.2 块体与砂浆的种类和强度等级块体与砂浆的种类和强度等级15.2.1 块体的种类和强度等级块体的种类和强度等级1.块体材料块体材料块体分为砖、砌块和石材三大类块体分为砖、砌块和石材三大类(1)烧结砖：由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成烧结砖：由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的砖的砖(规格：规格：240*115*53mm.强度等级强度等级MU30、MU25、MU20、MU15、MU10)分类：实心砖、多孔砖分类：实心砖、多孔砖(孔洞率大于孔洞率大于25)(P型砖和型砖和M型砖如图型砖如图15-1,2)注：粘土砖注：粘土砖(限制使用，

6、武汉市禁用限制使用，武汉市禁用)(2)蒸压砖：包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖。制作工艺：首先蒸压砖：包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖。制作工艺：首先将原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成将原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成(强度等级强度等级MU25、MU20、MU15、MU10)(3)砌块：用普通混凝土或轻质混凝土以及硅酸盐材料制作的实砌块：用普通混凝土或轻质混凝土以及硅酸盐材料制作的实心和空心块材心和空心块材(大、中和小型空心砌块大、中和小型空心砌块)(强度等级强度等级MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5)混凝土小型空心砌块的主要尺寸混凝土小型空心砌块的主要尺寸390mmX1

7、90mmX190mm(4)石材：根据加工程度分为：细料石、半细料石、粗料石和毛石材：根据加工程度分为：细料石、半细料石、粗料石和毛料石，未经过加工的为毛石料石，未经过加工的为毛石)(强度等级强度等级MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20)(1)作用作用n 填满块体间的空隙，使块体受力更均匀，并将单个块体凝结成整体承受荷载填满块体间的空隙，使块体受力更均匀，并将单个块体凝结成整体承受荷载(2)砂浆的种类砂浆的种类n 水泥砂浆水泥砂浆( (水泥水泥+ +水水) )、混合砂浆、混合砂浆( (水泥水泥+ +水水+ +石灰石灰) )、非水泥砂浆、非水泥砂浆( (石灰砂浆、

8、粘石灰砂浆、粘土石灰砂浆等土石灰砂浆等) )(3)砂浆的设计要求砂浆的设计要求 足够的强度足够的强度 一定的可塑性，即和易性，以便于砌筑，提高工效，保证质量和提高砌体强一定的可塑性，即和易性，以便于砌筑，提高工效，保证质量和提高砌体强度，但砂浆的可塑性也不宜过大度，但砂浆的可塑性也不宜过大 适当的保水性，以保证砂浆硬化所需的水分适当的保水性，以保证砂浆硬化所需的水分(4)砂浆的强度等级砂浆的强度等级n 根据根据28天的砂浆立方块天的砂浆立方块70.7抗压强度确定，分七个等级抗压强度确定，分七个等级M15、M10、M7.5、M5和和M2.515.2.2 砂浆的种类和强度等级砂浆的种类和强度等级1

9、5.2.3 块材和砂浆的选择块材和砂浆的选择(略略)15.2.4 15.2.4 砌体的种类砌体的种类 1.无筋砌体无筋砌体砖砌体砖砌体：砖砌体用作内外砖砌体用作内外承重墙或围护墙及隔墙承重墙或围护墙及隔墙。砖砌墙体一般可砌成实心砖砌墙体一般可砌成实心的，有时也可砌成空心的，的，有时也可砌成空心的，砖柱则应实砌。当砖砌体砖柱则应实砌。当砖砌体为空斗墙时，常采用一眠为空斗墙时，常采用一眠一斗、一眠多斗或无眠空一斗、一眠多斗或无眠空斗墙的砌筑方法，如图所斗墙的砌筑方法，如图所示示石砌体石砌体：石砌体可就地取材，在产石的山区采用较广泛。类型有石砌体可就地取材，在产石的山区采用较广泛。类型有料石砌体、毛

10、石砌体及毛石混凝土砌体料石砌体、毛石砌体及毛石混凝土砌体砌块砌体：砌块砌体：采用砌块建筑，是墙体改革中的一项重要措施采用砌块建筑，是墙体改革中的一项重要措施(a)一眠一斗(b)一眠多斗(c)无眠空斗2.配筋砌体配筋砌体 (1)配筋砖砌体配筋砖砌体(2)配筋砌块砌体配筋砌块砌体2.配筋砌体配筋砌体15.3 砌体结构的设计方法与砌体的强砌体结构的设计方法与砌体的强度设计值度设计值(一一)结构功能的极限状态结构功能的极限状态按承载能力极限状态设计，正常使用极限状态由构造措施保证按承载能力极限状态设计，正常使用极限状态由构造措施保证(二二)承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式(按以下最

11、不利组合进行计算按以下最不利组合进行计算)15.3.1砌体结构按近似概率理论的极限状态设计方法砌体结构按近似概率理论的极限状态设计方法(三三)整体稳定性验算整体稳定性验算15.3.2 砌体的强度设计值砌体的强度设计值1.砌体的抗压强度设计值：砌体的抗压强度设计值：见附表见附表11-411-102.2.砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值：设计值：以上强度均取决于灰缝强度，见附表以上强度均取决于灰缝强度，见附表11-1111-113.在特殊情况下各类砌体强度设计值的调整系数在特殊情况下各类砌体强度设计值的调整系数a0. 砌体的破坏形态砌体的破

12、坏形态1.受压破坏受压破坏2.轴心受拉破坏轴心受拉破坏3.受弯破坏受弯破坏4.受剪破坏受剪破坏15.3.3 15.3.3 砌体的受压性能砌体的受压性能15.3.3 15.3.3 砌体的受压性能砌体的受压性能1.受压砌体的破坏过程与特点受压砌体的破坏过程与特点受压砌体试验现象2.砌体受压时块体的受力机理砌体受压时块体的受力机理n 在压力作用下，块体在砌体中承受弯剪作用，致使其在压力作用下，块体在砌体中承受弯剪作用，致使其受拉或受剪破坏。破坏机理可由如下几方面解释：受拉或受剪破坏。破坏机理可由如下几方面解释：1)水平灰缝的厚度和密实性不均匀，如图所示：水平灰缝的厚度和密实性不均匀，如图所示：2)砌

13、体横向变形时砖和砂浆的交互作用砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用在竖向压力作用下，砖和砂浆将产生变形在竖向压力作用下，砖和砂浆将产生变形2.砌体受压时块体的受力机理砌体受压时块体的受力机理2.砌体受压时块体的受力机理砌体受压时块体的受力机理2)砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用n 由于砂浆较大的横向变形趋势使砖横向受拉；由于砖由于砂浆较大的横向变形趋势使砖横向受拉；由于砖较小的横向变形能力使砂浆横向受压较小的横向变形能力使砂浆横向受压( (或横向受到约或横向受到约束束) )，处于三向受压状态，其强度有所提高。这种现，处于三向受压状态，其强度有所提高。这种现象称为象称

14、为“交互作用交互作用”，在其影响下，砖内出现附加拉，在其影响下，砖内出现附加拉应力，砌体强度会小于块体强度和大于砂浆强度应力，砌体强度会小于块体强度和大于砂浆强度2.砌体受压时块体的受力机理砌体受压时块体的受力机理3)弹性地基梁的作用，如下图所示：弹性地基梁的作用，如下图所示：4)竖向灰缝上的应力集中竖向灰缝上的应力集中3.影响砖砌体抗压强度的因素影响砖砌体抗压强度的因素1)块体的种类、强度等级和形状块体的种类、强度等级和形状n 单块砖主要承受压应力单块砖主要承受压应力n 砌体中的砖还承受弯剪应力，抗压强度未被充分利用砌体中的砖还承受弯剪应力，抗压强度未被充分利用n 在选择砖的等级时既要考虑其

15、抗压强度也要考虑抗弯强度在选择砖的等级时既要考虑其抗压强度也要考虑抗弯强度n 采用形状相同和强度相同的砖采用形状相同和强度相同的砖2)砂浆的强度等级、种类砂浆的强度等级、种类n 砂浆强度高，则砌体抗压强度高砂浆强度高，则砌体抗压强度高n 弹塑性性质：砂浆强度低时横向变形率增大，使砌体强度降低弹塑性性质：砂浆强度低时横向变形率增大，使砌体强度降低n 铺砌时的流动性：流动性大有利于砌体密实性，一般采用混合砂浆铺砌时的流动性：流动性大有利于砌体密实性，一般采用混合砂浆3) 砌筑质量砌筑质量n 标志之一是水平灰缝，要求水平灰缝的饱满程度大于标志之一是水平灰缝，要求水平灰缝的饱满程度大于80%，灰缝厚度

16、，灰缝厚度要求为要求为11.2厘米厘米n 块体要求湿水块体要求湿水4.砌体抗压强度平均值砌体抗压强度平均值(1)砌体平均抗压强度砌体平均抗压强度(2)公式特点公式特点砌体强度与砌块和砂浆强度有关；公式形式适合各类砌块构成砌体强度与砌块和砂浆强度有关；公式形式适合各类砌块构成的砌体；反映了不同砌块对砌体强度的影响；考虑了低强度砂的砌体；反映了不同砌块对砌体强度的影响；考虑了低强度砂浆对砌体强度的影响；接近国际标准浆对砌体强度的影响；接近国际标准2211)07. 01 (kffkfm块体抗压强度平均值1f砂浆抗压强度平均值2f1. 砌体的轴心抗拉性能砌体的轴心抗拉性能（1）砌体轴心受拉的破坏形态：

17、）砌体轴心受拉的破坏形态：n沿齿缝截面的破坏沿齿缝截面的破坏n沿块体与竖向灰缝截面破坏沿块体与竖向灰缝截面破坏n沿通缝截面破坏沿通缝截面破坏 （见（见P353，图，图15-7）15.3.4 砌体的轴心抗拉、抗弯和抗砌体的轴心抗拉、抗弯和抗剪性能剪性能1. 砌体的轴心抗拉性能砌体的轴心抗拉性能砌体抗压强度主要取决于块体的强度，而砌体受拉、受弯和砌体抗压强度主要取决于块体的强度，而砌体受拉、受弯和受剪破坏取决于灰缝强度，即砂浆和块体的粘接强度受剪破坏取决于灰缝强度，即砂浆和块体的粘接强度 （2）砂浆和块体的粘接强度）砂浆和块体的粘接强度法向(竖向灰缝)的粘接忽略不计仅考虑切向(水平灰缝)的粘接强度

18、粘接强度粘接强度法向粘接强度法向粘接强度切向粘接强度切向粘接强度说明：对砌体轴心抗拉强度只考虑沿齿缝截面破坏的情况，并只计及水平灰缝的粘结强度。2.砌体抗拉、抗弯和抗剪强度计算公式砌体抗拉、抗弯和抗剪强度计算公式23,fkfmt24,fkfmtm25,fkfmv15.4.1无筋砌体构件的受压承载力无筋砌体构件的受压承载力1.偏心受压构件的破坏形态偏心受压构件的破坏形态(见下图见下图)15.4 砌体结构构件的承载力砌体结构构件的承载力n特点：特点：(1)偏心距不大时，全截面参加工作并受压偏心距不大时，全截面参加工作并受压(2)偏心距较大时，截面大部分受压，小部分沿通缝受拉偏心距较大时，截面大部分

19、受压，小部分沿通缝受拉 出现水平裂缝后，截面减小出现水平裂缝后，截面减小(形成余留截面，偏心距减小形成余留截面，偏心距减小)，达到新的平衡达到新的平衡 (3)随轴向力增大，构件产生纵向裂缝，直至破坏随轴向力增大，构件产生纵向裂缝，直至破坏(失稳失稳)2.影响因素影响因素(1)偏心距的大小偏心距的大小(2)构件的长细比构件的长细比(高厚比高厚比)(3)偏心距与长细比的相对关系偏心距与长细比的相对关系15.4.1无筋砌体构件的受压承载力无筋砌体构件的受压承载力y为截面重心至轴向为截面重心至轴向力所在偏心方向截力所在偏心方向截面边缘距离面边缘距离Nn 无筋砌体适用范围：墙、柱等受压构件，偏心距满足以

20、下条件无筋砌体适用范围：墙、柱等受压构件，偏心距满足以下条件n计算公式计算公式例题例题11. 确定砌体抗压强度设计值确定砌体抗压强度设计值2. 计算构件的承载力影响系数计算构件的承载力影响系数3. 验算砖柱承载力验算砖柱承载力n 砖柱截面为砖柱截面为490mm370mm，采用粘土砖，采用粘土砖MU10，混合砂，混合砂浆浆M5砌筑，柱计算高度砌筑，柱计算高度H0=5m，承受轴心压力设计值为，承受轴心压力设计值为170kN(包括自重包括自重)，试验算柱底截面强度，试验算柱底截面强度15.4.2 无筋砌体局部受压无筋砌体局部受压承载力计算 (二二)砌体局部均匀受压砌体局部均匀受压1.均匀局部受压特点

21、135. 010LAA2.计算公式局部受压抗压强度提高系数LLfAN(一一)砌体的局部受压特点砌体的局部受压特点n砌体结构常常处于局部砌体结构常常处于局部受压状态，如梁下砌体受压状态，如梁下砌体n试验指出，此时由于套试验指出，此时由于套箍作用，砌体抗压强度箍作用，砌体抗压强度将有所提高，提高幅度将有所提高，提高幅度与受压部位及直接受压与受压部位及直接受压面积的大小有关面积的大小有关(三三)梁端局部受压梁端局部受压a0lN(2)计算公式计算公式llfANN0(1)梁有效支承长度梁有效支承长度a0fhac100baAl00a0a0NlN裂缝0N0NlAN00局部受压面积：与梁端有效支承长度局部受压

22、面积：与梁端有效支承长度有关有关局部受压面积上的荷载局部受压面积上的荷载： lN0N(四四)梁端下设刚性垫块梁端下设刚性垫块abfhac10NL0.4a0bbbabb0bbbbaA 截面上的内力：lNNN0lbNaaM)4 . 02/(0受压截面面积：Ab计算公式：blfANN10与高厚比和偏心距e有关的影响系数3NMe/8 . 01135. 010bAA0NNLM(五五)梁端下设垫梁梁端下设垫梁fy5 . 1max当梁支承在钢筋混凝当梁支承在钢筋混凝土垫梁上，如圈梁土垫梁上，如圈梁小结小结1.提高墙体局部受压的工程措施提高墙体局部受压的工程措施n抱壁柱抱壁柱 刚性垫块刚性垫块 柔性钢筋混凝土

23、梁柔性钢筋混凝土梁 钢筋混凝土柱钢筋混凝土柱2.局压特点：由于套箍作用，局压砌体强局压特点：由于套箍作用，局压砌体强度有所提高度有所提高15.4.3 砌体轴心受拉、受弯和受剪承载力计算砌体轴心受拉、受弯和受剪承载力计算( (一一) )轴心受拉轴心受拉( (二二) )受弯受弯1.受弯：受弯：2.受剪受剪：( (三三) )沿水平通缝的受剪沿水平通缝的受剪1.受力情况：如图所示受力情况：如图所示2.计算公式计算公式：15.4.4 配筋砌体构件配筋砌体构件1.网状配筋砌体网状配筋砌体2.组合砖砌体组合砖砌体-组合砌体构件组合砌体构件3.组合砖砌体组合砖砌体-组合墙组合墙 15.5 混合结构房屋的砌体结

24、构设计混合结构房屋的砌体结构设计15.5.1 承重墙的结构布置承重墙的结构布置纵墙承重纵墙承重横墙承重横墙承重纵横墙混合承重纵横墙混合承重内框架承重内框架承重（1）房屋计算单元的选取）房屋计算单元的选取n 当外纵墙门窗有规律均匀排列时，计算单元取窗中到中的墙体作为计算单当外纵墙门窗有规律均匀排列时，计算单元取窗中到中的墙体作为计算单元元（2）计算单元的特点）计算单元的特点 1)取出的单元可视为排架，该排架柱由外纵墙构成、横梁由屋架或屋面梁构取出的单元可视为排架，该排架柱由外纵墙构成、横梁由屋架或屋面梁构成成 2)排架柱顶位移取决于房屋两端山墙的距离；当山墙距离无穷大时排架柱顶位移取决于房屋两端

25、山墙的距离；当山墙距离无穷大时(无山墙的无山墙的情形情形)排架柱顶位移称为水平变位，用排架柱顶位移称为水平变位，用 表示，它与房屋的长度无关（平面表示，它与房屋的长度无关（平面受力体系）；当山墙距离有限时排架柱顶位移称为空间变位，用受力体系）；当山墙距离有限时排架柱顶位移称为空间变位，用 表示，表示，它与房屋的长度有关或者说沿房屋纵向是变化的，如图它与房屋的长度有关或者说沿房屋纵向是变化的，如图15-17所示。（空间所示。（空间受力体系）受力体系） 3) 的大小与外纵墙的刚度有关；的大小与外纵墙的刚度有关； 的大小与外纵墙的刚度、山墙的距离及的大小与外纵墙的刚度、山墙的距离及刚度、屋盖的刚度有

26、关刚度、屋盖的刚度有关15.5.2混合结构房屋的静力计算方案混合结构房屋的静力计算方案1.水平荷载下混合结构房屋的受力机理水平荷载下混合结构房屋的受力机理1.水平荷载下混合结构房屋的受力机理水平荷载下混合结构房屋的受力机理当风荷载作用在结构上，屋面受弯变形，山墙产生当风荷载作用在结构上，屋面受弯变形，山墙产生侧向移动。侧向移动。若忽略屋面和山墙的刚度，则各计算单元侧移相同，若忽略屋面和山墙的刚度，则各计算单元侧移相同，且各单元之间无联系，水平侧移很大且各单元之间无联系，水平侧移很大 弹性方案弹性方案计算单元计算单元2.静力计算方案的划分静力计算方案的划分n如下图所示：如下图所示：n设计时，根据

27、屋盖设计时，根据屋盖(或楼盖或楼盖)的类型的类型(及刚度及刚度)与与山墙的间距山墙的间距S确定静力计算方案的选取，见表确定静力计算方案的选取，见表15-8(P.355)15.5.3 墙、柱高厚比验算墙、柱高厚比验算bss洞口降低系数修正系数非承重墙允许高厚比21210hHsbs4 . 0121.墙、柱高厚比验算墙、柱高厚比验算(验算意义：保证墙柱的稳定性验算意义：保证墙柱的稳定性)2.带壁柱墙的高厚比验算带壁柱墙的高厚比验算洞口降低系数修正系数非承重墙允许高厚比21210ThHsbs4 . 012210hHss计算方案取为刚性方案计算方案取为刚性方案(1)整片墙的验算整片墙的验算(2)壁柱间墙

28、的验算壁柱间墙的验算3.带构造柱墙的高厚比验算带构造柱墙的高厚比验算墙厚允许高厚比提高系数考虑构造柱影响时墙TccccThlbhH1210(1)整片墙的验算整片墙的验算l(2)构造柱间墙的验算构造柱间墙的验算210hH计算方案取为刚性方案计算方案取为刚性方案 15.6 墙体的设计计算墙体的设计计算15.6.1 刚性方案房屋的墙体设计计算刚性方案房屋的墙体设计计算1.1.承重纵墙计算承重纵墙计算（1）计算简图）计算简图2)水平荷载下的计算内力：截面：lNGeuNlNGeNMlluNNN截面：GNNW2121iWHM层高iH（2）控制截面位置及内力计算1）竖向荷载作用下截面内力lNGuN（3）截面

29、承载力计算）截面承载力计算 按最不利荷载组合，确定控制截面轴向力N和轴向力偏心距e，可按受压构件承载力计算公式进行计算。2.承重横墙计算中间跨边跨承重横墙计算承重横墙计算1.计算单元的选取：见图计算单元的选取：见图15-42；取一米宽的墙体；取一米宽的墙体2.结构简化：按轴心受压构件，见图结构简化：按轴心受压构件，见图15-42 每层楼板处，视为不动铰支点每层楼板处，视为不动铰支点3.中间横墙的控制截面：墙体底部中间横墙的控制截面：墙体底部(轴心受压，压力值最大轴心受压，压力值最大)4.山墙计算方法：同纵墙山墙计算方法：同纵墙n 注：注：1)横墙只需计算竖向荷载作用下的承载力横墙只需计算竖向荷

30、载作用下的承载力 2)当有楼面大梁支撑于墙体，尚应进行局部受压验算当有楼面大梁支撑于墙体，尚应进行局部受压验算15.6.2 15.6.2 弹性和刚弹性房屋的墙体设计计算弹性和刚弹性房屋的墙体设计计算(一一)弹性方案单层房屋墙体的内力计算弹性方案单层房屋墙体的内力计算n 计算假定：计算假定：1.屋架或屋面梁铰接于墙屋架或屋面梁铰接于墙(柱柱)顶；墙顶；墙(柱柱)固接于基础顶面固接于基础顶面2.视屋架或屋面梁为刚度无穷大的水平杆件，其轴向变形忽略不计视屋架或屋面梁为刚度无穷大的水平杆件，其轴向变形忽略不计n 计算方法：同钢筋混凝土单层厂房排架计算方法：同钢筋混凝土单层厂房排架(二二)刚弹性方案单层

31、房屋墙体的内力计算刚弹性方案单层房屋墙体的内力计算1.屋盖荷载作用下的内力计算同刚性方案屋盖荷载作用下的内力计算同刚性方案(因结构和荷载对称，故因结构和荷载对称，故无柱顶位移无柱顶位移)2.风荷载作用下的内力计算方法见风荷载作用下的内力计算方法见附图附图(三三)多层刚弹性方案房屋多层刚弹性方案房屋墙体的内力计算墙体的内力计算1.多层刚弹性方案房屋的空间作用多层刚弹性方案房屋的空间作用多层刚弹性方案房屋的空间作用产生原因：屋盖、纵横墙、纵向各开多层刚弹性方案房屋的空间作用产生原因：屋盖、纵横墙、纵向各开间的相互制约以及各层之间的相互联系和制约间的相互制约以及各层之间的相互联系和制约上述结论的量化

32、分析见图上述结论的量化分析见图15-43及其说明及其说明2.刚弹性多层房屋的静力计算方法刚弹性多层房屋的静力计算方法a.一般情况下，水平荷载作用时的内力分析方法见图一般情况下，水平荷载作用时的内力分析方法见图15-43及其说明及其说明b.上柔下刚多层房屋的计算：上柔下刚多层房屋的计算：(a)上柔下刚：顶层横墙间距超过刚性方案限值，下面各层未上柔下刚：顶层横墙间距超过刚性方案限值，下面各层未 超过；超过；(b)计算原理见下图计算原理见下图(三三)多层刚弹性方案房屋墙体的内力计算多层刚弹性方案房屋墙体的内力计算3.上刚下柔多层房屋的计算：上刚下柔多层房屋的计算：(1)上刚下柔：底层横墙间距超过刚性

33、方案限值，上面上刚下柔：底层横墙间距超过刚性方案限值，上面各层未超过各层未超过(2)计算原理见下图计算原理见下图15.7 圈梁、过梁、挑梁和墙梁的设计圈梁、过梁、挑梁和墙梁的设计15.7.1 圈梁设计圈梁设计1.圈梁的作用圈梁的作用15.7.2 过梁设计过梁设计 过梁分类：过梁分类：(1)钢筋混凝土过梁钢筋混凝土过梁(2)砖砌过梁：砖砌过梁：钢筋直径钢筋直径5mm5mm，间距，间距120mm120mm，根数，根数2 2，砂浆层厚度，砂浆层厚度30mm30mm 钢筋砖过梁钢筋砖过梁 砖砌平拱过梁：砖砌平拱过梁：砂浆砂浆M5 砖砌弧拱过梁砖砌弧拱过梁a.a.钢筋混凝土过梁钢筋混凝土过梁 b.b.钢

34、筋砖过梁钢筋砖过梁c.c.砖砌平拱过梁砖砌平拱过梁d.d.砖砌弧拱过梁砖砌弧拱过梁过梁荷载的取值过梁荷载的取值对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度hwLn时（时（Ln为过梁的净为过梁的净跨），应计入梁、板传来的荷载；当梁、板下的墙体高度跨），应计入梁、板传来的荷载；当梁、板下的墙体高度hwLn时，时，可不考虑梁、板荷载可不考虑梁、板荷载(a)梁、板荷载梁、板荷载(b)墙体荷载墙体荷载 1梁、板荷载梁、板荷载(1)对砖砌体，当过梁上的墙体高度对砖砌体，当过梁上的墙体高度hwLn/3时，应按墙体的均布自时，应按墙体的均布自重计算；当重计算；当hwLn/3时时,

35、应按高度为应按高度为Ln/3墙体的均布自重计算；墙体的均布自重计算；(2)对砌块砌体，当过梁上的墙体高度对砌块砌体，当过梁上的墙体高度hwLn/2时，应按墙体的均布时，应按墙体的均布自重计算；当自重计算；当hwLn/2时时, 应按高度为应按高度为Ln/2墙体的均布自重计算墙体的均布自重计算2墙体荷载墙体荷载1.定义：挑梁是埋置于砌体中的悬挑受力构件定义：挑梁是埋置于砌体中的悬挑受力构件2.适用范围：房屋雨篷、阳台和悬挑楼梯适用范围：房屋雨篷、阳台和悬挑楼梯15.7.3 挑梁挑梁3.可能发生的破坏形式可能发生的破坏形式1.梁端下局部受压破坏梁端下局部受压破坏2.倾覆破坏倾覆破坏3.构件自身强度破

36、坏构件自身强度破坏4.抗倾覆验算抗倾覆验算rovMM)(8 . 002xlGMrr0 x1l3l2lrG1l3l3lnl2lrG0 x5.局部受压验算局部受压验算llfAN15.7.4 墙梁设计墙梁设计1.概述概述 墙梁的组成：钢筋混凝土托梁墙梁的组成：钢筋混凝土托梁+以上的墙体，如图所示：以上的墙体，如图所示： 2.墙梁受力特点与破坏形态墙梁受力特点与破坏形态无洞口墙梁有洞口墙梁受力特点破坏形态破坏形态托梁配筋较弱，砌体强度高，而墙梁的高跨比托梁配筋较弱，砌体强度高，而墙梁的高跨比较小，类似于少筋梁较小，类似于少筋梁受弯破坏受弯破坏剪切破坏剪切破坏斜拉破坏斜拉破坏斜压破坏斜压破坏劈裂破坏劈裂

37、破坏局压破坏局压破坏墙梁的高跨比较小，且砌体砂浆强度较墙梁的高跨比较小，且砌体砂浆强度较低，形成沿灰缝的阶梯性平缓上升的斜低，形成沿灰缝的阶梯性平缓上升的斜裂缝裂缝墙梁的高跨比较大，且砌体强度较高，墙梁的高跨比较大，且砌体强度较高，在支座上方形成剪压斜裂缝，将砖劈在支座上方形成剪压斜裂缝，将砖劈裂破坏裂破坏当集中荷载较大，而砌体强度较低时，当集中荷载较大，而砌体强度较低时，在荷载作用点与支座垫板的连线上突在荷载作用点与支座垫板的连线上突然出现的贯穿墙高的劈裂型斜裂缝然出现的贯穿墙高的劈裂型斜裂缝墙梁的高跨比较大，托梁配筋强，而墙梁的高跨比较大，托梁配筋强，而砌体相对较弱时，支座端部砌体竖向砌体

38、相对较弱时，支座端部砌体竖向应力高度集中而形成竖向裂缝应力高度集中而形成竖向裂缝计算计算托梁计算、墙体计算和托梁上部局部受压验算托梁计算、墙体计算和托梁上部局部受压验算3.墙梁计算简图墙梁计算简图AAfbwhbh01lil0nl04.墙梁计算内容墙梁计算内容墙梁的托梁正截面受弯承载力计算墙梁的托梁正截面受弯承载力计算托梁支座上部砌体局部受压承载力计算托梁支座上部砌体局部受压承载力计算墙梁使用阶段斜截面受剪承载力计算墙梁使用阶段斜截面受剪承载力计算墙体斜截面承载力计算墙体斜截面承载力计算 托梁受剪承载力计算托梁受剪承载力计算AAfbwhbh01lil0nl05.墙梁计算荷载墙梁计算荷载(1)使用

39、阶段墙梁上的荷载使用阶段墙梁上的荷载(a)承重墙梁承重墙梁包括托梁自重，本层楼盖的荷载和活荷包括托梁自重，本层楼盖的荷载和活荷载载墙体上的荷载墙体上的荷载(作用在墙梁作用在墙梁顶面顶面)包括墙梁计算范围内墙体自重，墙梁顶包括墙梁计算范围内墙体自重，墙梁顶部楼盖的荷载和活荷载，及上面各层荷部楼盖的荷载和活荷载，及上面各层荷载和活荷载载和活荷载(b)承重墙梁承重墙梁包括托梁自重，及托梁上部全部墙体的包括托梁自重，及托梁上部全部墙体的重量重量直接作用在托梁顶面的荷直接作用在托梁顶面的荷载载(作用在托梁顶面作用在托梁顶面)墙体上的荷载墙体上的荷载(作用在墙梁作用在墙梁顶面顶面)(a)托梁自重及本层楼盖

40、的恒载托梁自重及本层楼盖的恒载(b)本层楼盖的施工活载本层楼盖的施工活载(c)墙体自重，可取高度为墙体自重，可取高度为1/3计算跨度的墙体自重，开洞时尚应计算跨度的墙体自重，开洞时尚应 按洞顶以下实际分布的墙体自重复核按洞顶以下实际分布的墙体自重复核 6.墙梁截面承载力计算墙梁截面承载力计算(略略)(2)施工阶段的荷载施工阶段的荷载(作用在托梁顶部作用在托梁顶部)5.墙梁计算荷载墙梁计算荷载15.8.1墙、柱的一般构造要求墙、柱的一般构造要求n（见书，自学）（见书，自学）15.8墙、柱的一般构造要求与防墙、柱的一般构造要求与防止墙体裂缝的措施止墙体裂缝的措施15.8.2 防止墙体裂缝的措施防止

41、墙体裂缝的措施一、地基不均匀沉降引起裂缝一、地基不均匀沉降引起裂缝 建筑物较长的软土地基建筑物较长的软土地基建筑物高度不同建筑物高度不同建筑物地基局部有软土层建筑物地基局部有软土层主要措施主要措施2.设置沉降缝设置沉降缝1.加强基础和上部结构刚度加强基础和上部结构刚度-设圈梁、设圈梁、构造柱；设交叉条基或桩基构造柱；设交叉条基或桩基3.施工措施施工措施:分期施工分期施工4.采用合理的结构布置采用合理的结构布置二、温度和收缩变成引起裂缝二、温度和收缩变成引起裂缝 温度升高时墙体上产温度升高时墙体上产生八字形斜裂缝，屋生八字形斜裂缝，屋檐下出现水平裂缝檐下出现水平裂缝温度降低时，较长温度降低时，较

42、长房屋中的楼屋盖连房屋中的楼屋盖连同墙体竖向贯通裂同墙体竖向贯通裂缝缝房屋不同部位受外界温房屋不同部位受外界温度变化的影响程度不同，度变化的影响程度不同，上部墙体大，变形受到上部墙体大，变形受到基础约束，产生斜裂缝基础约束，产生斜裂缝主要措施主要措施1.设置伸缩缝设置伸缩缝2.屋顶设置保温隔热层屋顶设置保温隔热层4.施工时设置后浇段施工时设置后浇段3.在墙转角，纵横墙相交等易于出现裂缝处较强构造在墙转角，纵横墙相交等易于出现裂缝处较强构造防止或减轻墙体开裂的原理防止或减轻墙体开裂的原理 合理的结构布置合理的结构布置 加强房屋结构的整体刚度加强房屋结构的整体刚度 设置沉降缝设置沉降缝 设置收缩缝

43、设置收缩缝防止或减轻墙体开裂的措施防止或减轻墙体开裂的措施在保证收缩缝间距的基础上，为了防止或减轻房屋顶层墙体在保证收缩缝间距的基础上，为了防止或减轻房屋顶层墙体的裂缝，可根据房屋具体情况分别采取的裂缝，可根据房屋具体情况分别采取“防、放、抗防、放、抗”措施：措施：1. 为减少屋面与顶层墙体温差，防止墙顶产生裂缝，屋面应为减少屋面与顶层墙体温差，防止墙顶产生裂缝，屋面应设置设置保温、隔热层保温、隔热层2. 为释放或降低温差应力，屋面保温为释放或降低温差应力，屋面保温(隔热隔热)层或屋面刚性面层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置层及砂浆找平层应设置分隔缝分隔缝，分隔缝间距不宜大于，分隔缝间距不宜大

44、于6m，并，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm3. 受温差影响较大地区可适当选用装配式有檩体系钢筋混凝土屋受温差影响较大地区可适当选用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖。在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置盖和瓦材屋盖。在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层水平滑动层，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等；对于，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等；对于长纵墙长纵墙，可只在其，可只在其两端的两端的23个开间内设置个开间内设置，对于，对于横墙横墙可只在可只在其其两端各两端各l/4范围内设置范围内设置(l为横墙长度为横墙长度)屋面滑动层构造详

45、图屋面滑动层构造详图针对墙体不同区域，可采取下列构造措施加强其抗裂能力针对墙体不同区域，可采取下列构造措施加强其抗裂能力：(1) 顶层屋面板下设置顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平筋水平筋(2) 顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片道焊接钢筋网片(纵向钢筋不宜纵向钢筋不宜少于少于24，横筋间距不宜大于，横筋间距不宜大于200mm)或或26钢筋，钢筋网片或钢筋钢筋，钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于应自挑梁末端伸入两边墙体不小于1

46、m梁下一皮砖灰缝梁下一皮砖灰缝屋面挑梁构造详图屋面挑梁构造详图12f4钢筋网片或钢筋网片或2f6钢筋钢筋梁下一皮砖灰缝梁下一皮砖灰缝 当房屋刚度较大时，可在窗台下或窗台角处墙体内设置当房屋刚度较大时，可在窗台下或窗台角处墙体内设置竖向竖向控制缝控制缝。在墙体高度或厚度突然变化处也宜设置竖向控制缝，。在墙体高度或厚度突然变化处也宜设置竖向控制缝，或采取其它可靠的防裂措施。竖向控制缝的构造和嵌缝材料或采取其它可靠的防裂措施。竖向控制缝的构造和嵌缝材料应能满足墙体平面外传力和防护的要求应能满足墙体平面外传力和防护的要求空心砌块房屋的控制缝空心砌块房屋的控制缝 灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结性好的砂浆

47、砌筑，混凝土灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结性好的砂浆砌筑，混凝土砌块砌体应采用砌块砌体应采用砌块专用砂浆砌筑砌块专用砂浆砌筑赵州桥又名安济桥，位于河北省赵县洨水上，是一座弧形单孔石拱桥。公元590608年石匠李春所建，是世界上现存最早、跨度最大的空腹单孔圆弧石拱桥。 赵州桥桥长50.82m，净跨30.02m，拱圈矢高7.23m，宽9.6m，由28券并列组成。在桥两端的石拱上，辟有两个券洞，这种结构叫“敞肩拱”，是世界桥梁中的首创。 雄伟的万里长城是中国古代人民创造的世界奇迹之一，也是人类文明史上的一座丰碑。根据历史记载，从战国以来，有20多个诸侯国和封建王朝修筑过长城。最早是楚国，为防御北方游

48、牧民族或敌国，开始营建长城，随后，齐、燕、魏、赵、秦等国基于相同的目的也开始修筑自己的长城。秦统一六国后，秦始皇派著名大将蒙恬北伐匈奴，把各国长城连起来，西起临姚，东至辽东，绵延万余里，遂称万里长城，这就是“万里长城”名字的由来。但今天我们所见到的主要是明长城。 西安市的大小雁塔是我国保存较好的唐代古塔，不但在我国，在世界上也颇有名气。大雁塔位于西安南郊大慈恩寺内，是我国佛教名塔之一。唐王朝为了请当时名闻遐迩的玄奘法师担任大慈恩寺的主持，特令在寺内修了翻经院。公元652年，玄奘上表，请求在慈恩寺内建塔以保存从印度带回的佛经和佛像，欣然同意。小雁塔在西安城南1公里处的荐福寺内，有一座典型的密檐式佛塔。小雁塔建于公元707年，共15级，约45米高。公元1487年，陕西发生了6级大地震，把小雁塔中间从上到下震裂了一条一尺多宽的缝。然而时隔34年，在1521年又一次大地震中，裂缝在一夜之间又合拢了。人们百思不得其解，便把小雁塔的合拢叫“神合”。原来古代工匠根据西安地质情况特地将塔基用夯土筑成一个半圆球体，受震后压力均匀分散，这样小雁塔就象一个“不倒翁”一样，虽历经70余次地震，仍巍然屹立。这不能不令人叹服我国古代能工巧匠建筑技艺的高超！50%-70%极限承载力70%-80%极限承载力80%-90%极限承载力