混合结构房屋设计教学课件.ppt
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- 混合结构 房屋设计 教学 课件
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1、砌体结构砌体结构1第第5章章 混合结构房屋墙体设计混合结构房屋墙体设计砌体结构砌体结构 提要提要1:叙述了混合结构房屋的组成;:叙述了混合结构房屋的组成;2:详细讨论了混合结构房屋的结构布置方案;:详细讨论了混合结构房屋的结构布置方案;3:重点阐述混合结构房屋的几种静力计算方案。:重点阐述混合结构房屋的几种静力计算方案。4:掌握混合结构房屋墙柱高厚比的验算方法。:掌握混合结构房屋墙柱高厚比的验算方法。5:分析了单层、多层房屋在不同静力计算方案时的:分析了单层、多层房屋在不同静力计算方案时的计算简图、内力计算方法、控制截面的选取。计算简图、内力计算方法、控制截面的选取。2 5.1 混合结构房屋的
2、结构布置和静力计算方案混合结构房屋的结构布置和静力计算方案砌体结构砌体结构第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案混合结构、砖混结构、砖木结构混合结构、砖混结构、砖木结构竖向承重构件竖向承重构件楼盖楼盖钢筋混凝土、木材钢筋混凝土、木材墙、柱、基础墙、柱、基础砌体材料砌体材料水平承重构件水平承重构件屋盖屋盖3混合结构房屋中水平承重结构:板、梁、屋架等构件组成的楼(屋)盖竖向承重结构:墙体、柱、基础 混合结构房屋中的楼盖、屋盖、纵墙、横墙、柱、基础及楼梯等主要承重构件互相连接共同构成承重体系,组成空间结构,因此墙、柱、梁、板等构件的结构布置应满足建筑功能
3、、使用及结构合理、经济的要求,所以房屋结构布置方案的选择,则成为整个结构设计的关键。4第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案5.1.1 结构布置体系结构布置体系 纵墙承重体系纵墙承重体系 横墙承重体系横墙承重体系 纵横墙承重体系纵横墙承重体系 内框架承重体系内框架承重体系5第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案板 纵墙承重方案纵墙承重方案竖向荷载传递路线为:梁或屋架纵向承重墙 基础地基特点:纵墙为主要承重墙,横墙 间距大,故空间较大。纵墙荷载大,其门窗洞口大小和位置受限。横墙 间距大,横墙 数量少,所以
4、横向刚度小,整体性差。厂房厂房图书馆图书馆适用范围:适用范围:大空间房屋大空间房屋6第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案 横墙承重方案横墙承重方案山墙内纵墙横墙板外纵墙竖向荷载的传递路线为:竖向荷载的传递路线为:板横墙基础地基适用范围适用范围:如:住宅楼;宿舍楼;旅馆、招待所等。小开间房屋特点:特点:横墙为主承重,纵墙拉结横墙形成整体,故纵墙洞口大小开设自由。横墙多、空间小,刚度大,整体性好,抗震性好。结构简单,施工方便,墙体用料多。房屋大小较固定。7第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案内纵墙山墙横
5、墙梁外纵墙?纵横墙承重方案纵横墙承重方案适用范围:适用范围:竖向荷载传递路线为:楼(屋)面板横墙梁纵墙地基相应基础特点:特点:楼盖布置灵活,空间大小均衡。空间刚度较好。墙体用料多。教学楼教学楼教学楼;办公楼;医院楼;实验楼等。办公楼办公楼8第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案内框架承重方案内框架承重方案砼柱砼梁山墙砼板外纵墙适用于:适用于:1)多层厂房;2)底层商店、上层住宅。外墙和柱为竖向承重构 件,空间大,平面布置 灵活;竖向承重材料不同,基 础形式亦不同,施工复 杂,引起基础不均匀沉 降;横墙较少,空间刚度较 差。竖向荷载传递路线为:大梁砼
6、柱外纵墙地基相应基础楼板竖向荷载特点:特点:底层商店上层住宅底层商店上层住宅9第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案 5.1.2 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、混合结构房屋的空间工作性能混合结构房屋的空间工作性能计算单元计算单元概念:计算单元100.111chksps第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案无山墙无山墙有山墙有山墙风荷载风荷载纵墙纵墙纵墙基础纵墙基础地基地基风荷载风荷载纵墙纵墙纵墙基础纵墙基础屋盖结构屋盖结构山墙山墙山墙基础山墙基础地基地基平面受力体系平面受力体系
7、空间受力体系空间受力体系up us=u1+u2概念:概念:空间性能影响系数空间性能影响系数的含义?的含义?112、房屋静力计算方案的分类、房屋静力计算方案的分类 房屋空间性能影响的两个主要房屋空间性能影响的两个主要因素:因素:屋盖刚度屋盖刚度和和横墙间距横墙间距77.0第第5章章 砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案砌体结构房屋的墙体体系及静力计算方案0ps刚性方案刚性方案刚性方案弹性方案弹性方案 弹性方案10suPsuu 刚弹性方案刚刚弹性方案弹性方案10Psuu 0 屋盖或楼盖作为墙体的不动铰支座 屋盖或楼盖作为墙体的滚动铰支座 屋盖或楼盖作为墙体的弹性支座刚性方案刚性方案刚弹性方案刚弹性
8、方案弹性方案弹性方案例:第一类屋盖实用中,实用中,在一定范围内即认在一定范围内即认为是某一种方案。为是某一种方案。77.033.033.012规范 表5.2 房屋的静力计算方案注:表中s为横墙间距,单位“米”;对于无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋,均按弹性方案考虑。13“刚性和刚弹性方案房屋的横墙”应符合下列要求:洞口截面积墙截面面积一半;墙厚180mm;单层:横墙长度横墙高度;多层:横墙长度横墙总高度的一半。当不能“同时符合”时,应对横墙刚度验算:满足下式尚可。4000maxHHmaxP1刚性方案和刚弹性方案的横墙刚性方案和刚弹性方案的横墙14单层:EAnPHEInPHHGEIHP5.26333
9、1maxHP1maxmax计算:多层:imiimiiiHPEAnHPEIn113max5.26(5.2)(5.3)155.2 墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算 混合结构中的墙体,仅满足抗压承载力是不够的,还应满足稳定性要求,采用高厚比验算的办法,是一种简便的、间接解决稳定问题的办法。常遇的两种情况计算:常遇的两种情况计算:1.一般墙;2.带壁柱墙。1.高厚比验算:高厚比验算:1.允许高厚比的限值;(P90 表5-4)2.墙、柱实际高厚比的确定。162.允许高厚比及影响高厚比的因素允许高厚比及影响高厚比的因素墙、柱允许高厚比见表4.3。影响高厚比的因素:(1)砂浆的强度等级;(2)砌体截面刚度;(3
10、)砌体类别;(4)构件重要性和房屋使用情况;(5)构造柱间距及截面;(6)横墙间距s;(7)支承条件。17满足下式,则墙、柱不会失稳:210hH式中:。允许高厚比,查表相对应的边长;墙厚或矩形柱与;构件计算高度,查表4.53.500HhH厚比的修正系数:自(非)承重墙允许高1;当承重墙时,;可再提高墙当上端自由时,非承重应用备注:0.1%3011(1)一般墙柱的高厚比验算(5.4)5.2.3 高厚比验算高厚比验算18;墙高时,备注:当洞口高度或构造柱的距离;相邻窗间墙、壁柱之间度;范围内的门窗洞口总宽在宽度:允许高厚比的修正系数墙上有门窗洞口时,对0.1517.04.01222SSbSbssS
11、bs(5.5)当与墙连接的相邻两横墙的距离S12h时,墙的高度不再受下式限制:210hH对于变截面柱的高厚比,可按上、下截面分别验算。192.带壁柱墙高厚比验算带壁柱墙高厚比验算整片墙高厚比验算计算单元取整片墙体sw;满足下式,整片墙不会失稳:210/5.3TThHih注意:计算截面回转半径i时,取整片墙的代表性区段即可,如图示:AIi bfbf 取值:A.多层厂房:有窗洞口,取窗间墙宽度;无窗洞口,每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3;B.单层厂房:间距;窗间墙宽度或相邻壁柱Hbbf32(5.6)C.计算带壁柱墙的条形基础时,可取相邻壁柱 间的距离。20壁柱间墙的高厚比验算两壁柱之间的墙;满足下
12、式,则壁柱间墙不会失稳。210hH注意:不管该房屋属于何种计算方案,H0查表5.3时均按 刚性方案查用。213.带构造柱墙高厚比验算带构造柱墙高厚比验算整片墙高厚比验算 chH210/式中 c带构造柱墙允许高厚比提高系数,按下式计算lbcc1系数,对细料石、半细料石砌体,=0;对混凝土砌体、粗 料 石、毛料石及毛砌体,=1.0;其他砌体,=1.5;bc构造柱沿墙长方向的宽度;构造柱间距,此时s取相邻构造柱间距。l(5.7)(5.8)。时,取,当时,取当0/05.0/25.0/25.0/lblblblbcccc22构造柱间墙的高厚比验算设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙:取圈梁间距。此时,
13、壁柱间距;圈梁宽度;满足下式即不会失稳:0301HSbSb满足下式,则壁柱间墙不会失稳。210hH注意:不管该房屋属于何种计算方案,H0查表5.3时均按 刚性方案查用。23例5.1 某混合结构办公楼底层平面图如图5-11所示,采用装配式钢筋混凝土楼(屋)盖,外墙厚370mm,内纵墙与横墙厚240mm,隔墙厚120mm,底层墙高H=4.5m(从基础顶面算起),隔墙高H=3.5m。承重墙采用M5混合砂浆;隔墙采用M2.5混合砂浆。试验算底层墙的高厚比。24解(1)确定静力计算方案 最大横墙间距s=3.6 3=10.8m2H=24.5=9m,查表5.3,计算高度H0=1.0H=4.5m砂浆强度等级M
14、5,查表5.4得,允许高厚比=24。外墙为承重墙,故1=1.07.0833.06.35.14.014.012sbs16.1237.05.40hH 99.1924833.00.121满足要求。25(3)内纵墙高厚比验算内纵墙为承重墙,故1=1.07.0867.06.32.14.014.012sbs75.1824.05.40hH满足要求。81.2024867.00.121(4)内横墙高厚比验算纵墙间距s=5.7m,H=4.5m,所以Hs2H查表5.3,计算高度H0=0.4s+0.2H=0.45.7+0.24.5=3.18m内纵墙为承重墙且无洞口,故1=1.0,2=1.025.1324.018.30
15、hH 24240.10.1212H查表5.3求计算高度,此时H0=1.0H=3.5m满足要求。17.2912.05.30hH 68.31220.144.12127例5.2 某单层无吊车厂房,全长42m,宽12m,层高4.5m,如图5-12所示,四周墙体采用MU15混凝土普通砖和Mb5混合砂浆砌筑,装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖。试验算外纵墙和山墙高厚比。28解:(1)确定静力计算方案该仓库属1类屋盖,两端山墙(横墙)间距s=42m,查表5.2,32ms72m,属刚弹性方案。壁柱下端嵌固于室内地面以下0.5m处,墙的高度H=4.5+0.5=5m,砂浆强度等级Mb5,查表5.4得,允许高厚比=24。
16、(2)带壁柱外纵墙高厚比验算带壁柱墙截面几何特征的计算截面面积 A=2403000+370250=8.125105mm2形心位置 mmy14810125.82/250240370250120240300051mmy3421482502402 493331086.831482403703000334237031483000mmI惯性矩 mmAIi10410125.8/1086.8/59回转半径 折算厚度 hT=3.5i=3.5104=364mm29整片纵墙的高厚比验算查表5.3,计算高度H0=1.2H=1.25=6m7.08.0634.014.012sbs承重墙,故1=1.048.16364.0
17、60ThH 2.19248.00.121 满足要求。壁柱间墙的高厚比验算s=6m,H=5m,Hs2H查表5.3,计算高度H0=0.4s+0.2H=0.46+0.25=3.4m17.1424.04.30hH 2.19248.00.121 满足要求 30(3)山墙高厚比验算整片墙的高厚比验算纵墙间距s=43=12m0.05,s=12m2H=25=10m,查表5.3,计算高度H0=1.0H=5m7.08.0424.014.012sbs09.106.05.111lbcc83.2024.050hH 93.202409.18.00.121c 满足要求。31构造柱间墙的高厚比验算构造柱间距s=4mH=5m,
18、查表5.3,计算高度H0=0.6s=0.64=2.4m7.08.0424.014.012sbs1024.04.20hH 2.19248.00.1210.77NNMM单层弹性方案计算简图(1)在排架上端加一不动水平铰支座,形成无侧移的平面排架,其内力分析同刚性方案,求出支座反力;(2)把求出的支座反力反向作用于排架顶端,求出内力;(3)将上述两种结果叠加,可得到按弹性方案计算的内力。43(1)屋盖荷载 荷载对称,理论上墙柱顶不存在水平位移,因此内力计算与刚性方案相同=+NMaABABXabMaMA无侧移排架一次超静定柱MB解得:HxMMMMMMMMXBAba3222HNMbMAMBMaMbMbN
19、NMbMaab(4.10)44(2)风荷载Wq1q2HABWq1q2ABBRAR=+aaabbbH 假定在排架顶端加一个不动铰支座(图b),与刚性方案相同。(a)(b)(c)由(b)图可得:22)(21)(218181)(83HqMHqMHqqWRbBbA(4.11)45叠加图(b)和(c)可得内力2221)()(2221)()(16516321631652HqHqWHMMMHqHqWHMMMcBbBBcAbAA(4.13)弹性方案房屋墙柱控制截面为II及柱底IIIIII截面,承载力验算与刚性方案相同。将反力R反向作用于排架顶端,由图(c)可得:)(16322)(1632)(83221212)
20、(21221)(qqHHWHRMqqHHWHqqWHRHMcBcA(4.12)465.4.2单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算1.计算简图BARR水平荷载;X-弹簧支反力;s=ppBApp无空间作用时的柱顶侧移有空间作用时的柱顶侧移设:空间结构时柱顶水平侧移为s,平面结构时为p,按定义:pppsppsps1WMMNlNlABRx(在x作用下的位移)472.计算方法计算方法-叠加法叠加法情况一:柱顶情况一:柱顶R作用作用BARppBAppB=+Rx 1psp1BAR=pRRRxR)1(RxRxpp11可见:求知,弹簧支反力可知,该计算简图可解。pRx(a)(b)(c)(d)48步骤如下(1)柱顶加
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