最新-第五章-砌体房屋结构的形式和内力分析-PPT课件.ppt
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- 最新 第五 房屋结构 形式 内力 分析 PPT 课件
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1、1第五章第五章 砌体房屋结构形式和内力分析砌体房屋结构形式和内力分析 彭述权2“混合结构混合结构”房屋定义:房屋定义:由砌体墙、柱和其他材料楼屋盖组成的房屋常称为由砌体墙、柱和其他材料楼屋盖组成的房屋常称为“混合结构混合结构”房屋。(砖混结构房屋、砖木结构房屋)房屋。(砖混结构房屋、砖木结构房屋)1.基本概念:基本概念:“混合结构混合结构”房屋定义房屋定义房屋构件:房屋构件:墙墙 砌体砌体柱柱 砌体、钢筋混凝土砌体、钢筋混凝土楼盖、屋盖楼盖、屋盖 钢筋混凝土楼板、木楼盖;钢筋混凝土楼板、木楼盖;外墙,内墙,横墙,纵墙和山墙,承重墙外墙,内墙,横墙,纵墙和山墙,承重墙,自承重墙自承重墙32.砌体
2、结构的布置砌体结构的布置A.横墙承重体系横墙承重体系B.纵墙承重体系纵墙承重体系C.纵横墙承重体系纵横墙承重体系 D.内框架承重体系内框架承重体系 F.底层框架承重体系底层框架承重体系4A 横墙承重体系横墙承重体系竖向荷载传力路线:竖向荷载传力路线:屋(楼)面荷载屋(楼)面荷载 横墙横墙 基础基础 地基地基横墙承重体系横墙承重体系5横墙承重体系特点:横墙承重体系特点:1.横墙为承重墙,间距较小(横墙为承重墙,间距较小(34.5m),结构整体),结构整体性好,空间刚度大,有利于抵抗水平作用和调整地基的性好,空间刚度大,有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。不均匀沉降。2.纵墙作为围护、隔断墙
3、,其设置门窗洞口的限制较纵墙作为围护、隔断墙,其设置门窗洞口的限制较少,纵墙立面处理比较灵活,可保证横墙的侧向稳定。少,纵墙立面处理比较灵活,可保证横墙的侧向稳定。3.楼盖的材料用量较少,但墙体的用料较多楼盖的材料用量较少,但墙体的用料较多,施工方,施工方便。便。适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房间组成的办公楼等间组成的办公楼等6B 纵墙承重体系纵墙承重体系竖向荷载传力路线:竖向荷载传力路线:屋(楼)面荷载屋(楼)面荷载 屋架(梁)屋架(梁)纵墙纵墙 基础基础 地基地基纵墙承重体系纵墙承重体系7纵墙承重体系特点:纵墙承重体系特点:1.纵墙为承重墙,
4、横墙数量相对较少,承重墙间距一纵墙为承重墙,横墙数量相对较少,承重墙间距一般较大,房屋的空间刚度比横墙承重体系小;纵墙上门般较大,房屋的空间刚度比横墙承重体系小;纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制。窗洞口的大小和位置受到限制。2.横墙为自承重墙,可保证纵墙的侧向稳定和房屋的横墙为自承重墙,可保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度,房屋的划分比较灵活。整体刚度,房屋的划分比较灵活。3.楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少。楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少。适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。小型工业厂房等单层和多层空旷
5、房屋。8纵横墙承重体系纵横墙承重体系C 纵横墙承重体系纵横墙承重体系9竖向荷载传力路线:竖向荷载传力路线:屋(楼)屋(楼)面荷载面荷载 纵纵墙墙 基基础础 地地基基 横横墙墙 纵横墙承重体系特点:纵横墙承重体系特点:兼有横墙和纵横墙承重体系的特点,房屋平面布置比较兼有横墙和纵横墙承重体系的特点,房屋平面布置比较灵活,空间刚度较好。灵活,空间刚度较好。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。10内内框框架架承承重重体体系系 竖向荷载传力路线:竖向荷载传力路线:屋(楼)面屋(楼)面荷载荷载 梁梁 外墙外墙 基基础础 地地基基 梁梁 框架框架柱柱 D 框架承重
6、体系框架承重体系11内框架承重体系特点:内框架承重体系特点:1.室内空间较大,梁的跨度并不相应增大室内空间较大,梁的跨度并不相应增大2.由于横墙少,房屋的空间刚度和整体性较差由于横墙少,房屋的空间刚度和整体性较差3.由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同,结构易由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同,结构易产生不均匀的竖向变形产生不均匀的竖向变形4.框架和墙的变形性能相差较大,在地震时易由于变框架和墙的变形性能相差较大,在地震时易由于变形不协调而破坏形不协调而破坏12内框架承重体系与内框架承重体系与其他体系相结合就其他体系相结合就成为混合承重体系成为混合承重体系混合承重体系混合承重体系 13 E
7、底层框架承重体系底层框架承重体系 竖向荷载传力路线:竖向荷载传力路线:屋(楼)面荷载屋(楼)面荷载 上层墙体上层墙体 墙梁墙梁 框架柱框架柱 基础基础 地基地基14底层框架承重体系特点:底层框架承重体系特点:1.底层使用空间较大,梁的尺度并不相应增大底层使用空间较大,梁的尺度并不相应增大2.由于底层墙体较少,沿房屋高度方向,结构空间刚度由于底层墙体较少,沿房屋高度方向,结构空间刚度将发生变化;将发生变化;3.经过合理设计,可获得使用和抗震性能较好的底层框经过合理设计,可获得使用和抗震性能较好的底层框架结构体系,实现强柱弱梁的目标。架结构体系,实现强柱弱梁的目标。适用于上部住宅底层商店或车库类房
8、屋。适用于上部住宅底层商店或车库类房屋。15楼面竖向荷载的传递楼面竖向荷载的传递梁端竖向荷载的传递梁端竖向荷载的传递3 荷载的传递荷载的传递16梁下加垫块时的反力分布梁下加垫块时的反力分布梁端有效支承长度梁端有效支承长度17 水平荷载的传递水平荷载的传递侧向力传递侧向力传递 横向水平荷载(风、地震)的传力路径:横向水平荷载(风、地震)的传力路径:外墙上外墙上水平荷水平荷载载 相邻的相邻的楼屋盖楼屋盖横横墙墙 基基础础 地地基基 外墙外墙 183 砌体结构的计算简图与水平荷载的传递砌体结构的计算简图与水平荷载的传递根据砌体受压构件的根据砌体受压构件的M-N相关相关曲线,考虑到砌体受压构件以曲线,
9、考虑到砌体受压构件以“小偏心小偏心”受压为主,轴力和受压为主,轴力和弯矩都是越大越不利。故实际弯矩都是越大越不利。故实际设计时,一般情况下应对控制设计时,一般情况下应对控制截面取尽可能大的轴力和弯矩截面取尽可能大的轴力和弯矩进行荷载效应组合;对组合砖进行荷载效应组合;对组合砖砌体和构造柱组合墙应分别以砌体和构造柱组合墙应分别以最大弯矩、最小弯矩、最大轴最大弯矩、最小弯矩、最大轴力、最小轴力为目标进行组合。力、最小轴力为目标进行组合。截面受压破坏时的截面受压破坏时的M-N相关曲线相关曲线最不利荷载效应组合最不利荷载效应组合19砌体结构设计规范砌体结构设计规范根据根据横墙和楼盖对计算单元约束横墙和
10、楼盖对计算单元约束程度,将砌体结构静力计算程度,将砌体结构静力计算方案分为刚性、刚弹性和弹方案分为刚性、刚弹性和弹性三种计算方案。性三种计算方案。20刚性方案刚性方案刚弹性方案计算简图刚弹性方案计算简图弹性方案计算简图弹性方案计算简图21砌体房屋空间性能影响系数砌体房屋空间性能影响系数22根据房屋空间性能影响系数,为简化房屋内力计算,根据房屋空间性能影响系数,为简化房屋内力计算,砌体结构设砌体结构设计规范计规范GB500032019,按照横墙间距,按照横墙间距S和楼屋盖类别确定了砌和楼屋盖类别确定了砌体房屋计算方案。体房屋计算方案。屋盖或楼盖类别屋盖或楼盖类别刚性刚性方案方案刚弹性刚弹性方案方
11、案弹性弹性方案方案1整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖屋盖或钢筋混凝土楼盖s722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖密铺望板的木屋盖或木楼盖s483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖s36备备注注S为房屋横墙间距,其长度单位为为房屋横墙间距,其长度单位为m;对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋,;对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋,应按弹性方案考虑。应按弹性方案考虑。23为保证横墙具有足够抗侧刚度,确定刚性和刚弹性方案的房屋时为保证
12、横墙具有足够抗侧刚度,确定刚性和刚弹性方案的房屋时横墙应同时符合下列条件:横墙应同时符合下列条件:横墙中开有洞口时,洞口的水平截面面积不应超过横墙截面横墙中开有洞口时,洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的面积的50%;横墙的厚度不宜小于横墙的厚度不宜小于180mm;单层房层的横墙长度不宜小于其高度,多层房屋的横墙长度单层房层的横墙长度不宜小于其高度,多层房屋的横墙长度不宜小于横墙总高度的一半。不宜小于横墙总高度的一半。当横墙不能同时符合上述要求时,应对横墙的刚度进行验当横墙不能同时符合上述要求时,应对横墙的刚度进行验算。要求横墙保证墙顶最大水平位移算。要求横墙保证墙顶最大水平位移 24刚性
13、方案结构的计算刚性方案结构的计算 墙体计算单元:无洞墙段(单位宽)墙体计算单元:无洞墙段(单位宽)有洞墙段(窗间墙之间墙段长度)有洞墙段(窗间墙之间墙段长度)(荷载较大而截面较小的墙段)(荷载较大而截面较小的墙段)较薄弱的单元较薄弱的单元 承受集中荷载的单元承受集中荷载的单元25刚性方案单层房屋墙和柱的计算力学模型简化刚性方案单层房屋墙和柱的计算力学模型简化 对符合刚性计算方案的墙体单元,取上端为不动铰支承、下端嵌对符合刚性计算方案的墙体单元,取上端为不动铰支承、下端嵌固于基础的竖向杆件进行内力计算。固于基础的竖向杆件进行内力计算。考虑墙体自重、楼盖和风荷载,外墙计算考虑下列三种荷载效应考虑墙
14、体自重、楼盖和风荷载,外墙计算考虑下列三种荷载效应组合:组合:恒载恒载+风载;风载;恒载恒载+屋面活载;屋面活载;恒载恒载+0.85(屋面活载(屋面活载+风载)风载)(当有吊车时,应与混凝土结构单层厂房相同,将吊车荷载效应(当有吊车时,应与混凝土结构单层厂房相同,将吊车荷载效应参与组合)参与组合)26 单层刚性房屋墙体单层刚性房屋墙体计算简图计算简图 屋架屋架Nl的作用点的作用点27刚性方案单层房屋外墙和柱的内力刚性方案单层房屋外墙和柱的内力 28刚性方案单层房屋外墙和柱的内力刚性方案单层房屋外墙和柱的内力 竖向荷载作用下弯矩作用竖向荷载作用下弯矩作用29刚性方案单层房屋外墙和柱的内力刚性方案
15、单层房屋外墙和柱的内力 水平均布荷载作用下水平均布荷载作用下30刚性方案多层房屋外墙计算单元刚性方案多层房屋外墙计算单元 31刚性方案多层房屋墙体在竖向荷载作用下的计算刚性方案多层房屋墙体在竖向荷载作用下的计算外墙外墙墙顶截面内力:墙顶截面内力:,墙底截面内力:墙底截面内力:,32内墙内墙取宽度为取宽度为1m的横墙作为计算单元的横墙作为计算单元每层横墙视为两端铰支的竖向构件每层横墙视为两端铰支的竖向构件每层构件的高度每层构件的高度H的取值与纵墙相同;坡顶层高取为层高加山的取值与纵墙相同;坡顶层高取为层高加山墙尖高的墙尖高的1/2内墙计算简图内墙计算简图 内墙承受的荷载内墙承受的荷载 控制截面:
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