二级建筑师讲义之建筑结构与结构选型(十六)

　　上柔下刚的多层房屋指顶层横墙间距超过刚性方案的限值，而下面各层横墙间距均在刚性方案限值范围内的房屋。在确定计算简图时，顶层可按单层刚弹性或弹性方案进行静力计算，空间性能影响系数取根据屋盖类别按表确定。确定。下面各层仍按刚性方案进行内力分析，上下层交接处可只考虑竖向荷载向下传递，不考虑固端弯矩。

　　2.上刚下柔房屋的静力计算

　　上刚下柔房屋是指底层横墙间距超过刚性方案的限值，而上面各层横墙间距在刚性方案限值内的房屋。在水平荷载作用下，内力可按下述方法进行计算。

　　首先，在各层横梁与立柱连接处加一水平铰支杆，计算其在水平荷载作用下(结点处无侧移)的内力和各支杆反力Ri)，然后将上面各层楼层叠合成刚度无限大的横梁，成为单层排架。

　　其次，将各层水平支杆反力兄反向后对单层排架顶部取矩，则

　　总弯矩 M= (7―13)

　　总水平力 v=η 竖向力 N=M/B

　　式中 B――底层排架的宽度;

　　η――按第一类房屋确定的空间性能影响系数;

　　Ri――假定水平铰支杆反力(i=1，2，…，n);

　　――底层一米高度以上水平荷载之和。

　　最后，将上述计算结果叠加，即得所求的内力。

　　三、无筋砌体构件承载力计算

　　(一)受压构件

　　1.在工程中无筋砌体受压构件是最常遇到的，如混合结构房屋的窗间墙和砖柱，它们承受上部传来的竖向荷载和自身重量。《砌体结构设计规范》对不同高厚比β=H0/h和不同偏心率言(或之)的受压构件承载力采用下式计算：

　　N≤ΦfA (7-14)

　　式中 N--轴向力设计值;

　　Φ――高厚比卢和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数，可按《砌体结构设计规范》附录D的规定采用;

　　f--砌体的抗压强度设计值，应按《砌体结构设计规范》第3.2.1条采用;

　　A――截面面积，对各类砌体均应按毛截面计算;对带壁柱墙，其翼缘宽度可按《砌体结构设计规范》第4，2.8条采用。

　　注：对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向，按轴心受压进行验算。

　　2.计算影响系数甲或查甲表时，构件高厚比卢应按下列公式确定：

　　对矩形截面 β=γβH0/h (7-15)

　　对T形截面 β=γβH0/hT (7-16)

　　式中 γβ――不同砌体材料的高厚比修正系数，按表7-12采用;

　　Ho――受压构件的计算高度，按表7-13确定;

　　h――矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长;

　　hT――T形截面的折算厚度，可近似按3.5i计算;

　　i――截面回转半径。

　　高厚比修正系数γβ 7-12

　　砌体材料类别γβ

　　烧结普通砖、烧结多孔砖1.0

　　混凝土及轻骨料混凝土砌块1.1

　　蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石1.2

　　粗料石、毛石1.5

　　注：对灌孔混凝土砌块，γβ取I.0。

　　3.受压构件的计算高度厅H0，应根据房屋类别和构件支承条件等采用。表中的构件高度"应按下列规定采用：

　　(1)在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点的距离。下端支点的位置可取在基础顶面。当埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处。

　　(2)在房屋其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离。

　　(3)对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的1/2;对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。

　　(二)局部受压

　　当荷载均匀地作用在砌体局部受压面积上时，其承载能力按下列公式计算：

　　Nl≤γfAl (7-17)

　　γ=1+0.35 (7-18)

　　式中 Nl――局部受压面积上的轴向力设计值;

　　γ――砌体局部抗压强度提高系数。由于局部受压砌体有套箍作用存在，其抗压强度的提高通过γ来考虑;

　　Al--局部受压面积;

　　A0――影响砌体局部抗压强度的计算面积。

　　c――矩形局部受压面积的外边缘至构件边缘的较小距离，当大于h时，应取h。

　　(三)轴心受拉构件

　　轴心受拉构件的承载力，应按公式(7-19)计算：

　　Nt≤ftA (7-19)

　　式中 Nt――轴心拉力设计值;

　　ft――砌体轴心抗拉强度设计值，应按《砌体结构设计规范》GB 50003―2001表3.2.2采用。

　　(四)受弯构件

　　受弯构件的抗弯承载力，应按公式(7-20)计算：

　　M≥ftmW (7-20)

　　式中 M--弯矩设计值;

　　ftm――砌体的弯曲抗拉强度设计值，按(砌体结构设计规范》表3.2.2采用;

　　W――截面抵抗矩。

　　(五)受剪构件

　　沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力，应按式(7-21)计算：

　　V≤(fv+aμσ0)A (7-21)

　　式中 符号及有关计算见《砌体结构设计规范》第5.5.1条。

　　四、构造要求

　　(一)墙、柱的允许高厚比

　　1.墙、厚的高厚比应按下式验算：

　　β=H0/h≤μ1μ2[β] (7-22)

　　式中 H0――墙、柱的计算高度，应按《砌体结构设计规范》第5.1.3条采用;

　　h――墙厚或矩形柱与仃。相对应的边长;

　　μ1――自承重墙允许高厚比的修正系数;

　　μ2--有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数;

　　2.带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算，应按下列规定进行：

　　按公式(7-22)验算带壁柱墙的高厚比，此时公式中h应改用带壁柱墙截面的折算厚度hT，在确定截面回转半径时，墙截面的翼缘宽度，可按《砌体结构设计规范》第4.2.8条的规定采用;当确定带壁柱墙的计算高度H0时，s应取相邻横墙间的距离。

　　3，厚度h≤240mm的自承重墙，允许高厚比修正系数//l应按下列规定采用：

　　(1)h=240mm μ1=1.2;

　　(2)h=90mm μ1=I.5;

　　(3)240mm>h>90mm μ1可按插入法取值。

　　4.对有门窗洞口的墙，允许高厚比修正系数μ2应按下式计算：

　　μ2= 1-0.4 (7-23)

　　式中 bs--在宽度，范围内的门窗洞口总宽度：

　　s--相邻窗间墙或壁柱之间的距离。

　　当按公式(7-22)算得μ2的值小于0.7时，应采用0.7。当洞口高度等于或小于墙高的1/5，可取μ2等于1.0。

　　(二)一般构造要求

　　I.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，应符合下列要求：

　　(1)砖采用MU10;

　　(2)砌块采用MU7.5;

　　(3)石材采用MU30;

　　(4)砂浆采用M5。

　　2.地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级应符合表7-15的要求。

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