二级建筑师讲义之建筑结构与结构选型(十五)

　　(三)砌体的受力性能及影响砌体抗压强度的因素

　　砌体受压时单块块材处在复杂应力状态下工作，不仅受压，并且还受弯、受剪和受拉，从而使块材抗压强度不能充分发挥，因此，砌体的抗压强度低于所用块材的抗压强度。

　　影响砌体抗压强度的因素有：

　　1.块材和砂浆强度的影响

　　块材和砂浆强度是影响砌体抗压强度的主要因素，砌体强度随块材和砂浆强度的提高而提高。对提高砌体强度而言，提高块材强度比提高砂浆强度更有效。

　　一般情况下，砌体强度低于块材强度。当砂浆强度等级较低时，砌体强度高于砂浆强度;当砂浆强度等级较高时，砌体强度低于砂浆强度。

　　2，块材的表面平整度和几何尺寸的影响

　　块材表面愈平整，灰缝厚薄愈均匀，砌体的抗压强度可提高。当块材翘曲时，砂浆层 严重不均匀，将产生较大的附加弯曲应力使块材过早破坏。

　　块材高度大时，其抗弯、抗剪和抗拉能力增大;块材较长时，在砌体中产生的弯剪应 力也较大。

　　3.砌筑质量的影响

　　砌体砌筑时水平灰缝的厚度、饱满度、砖的含水率及砌筑方法，均影响到砌体的强度 和整体性。水平灰缝厚度应为8-12mm(一般宜为l0mm);水平灰缝饱满度应不低于80%;砌体砌筑时，应提前将砖浇水湿润，含水率不宜过大或过低(一般要求控制在10%-15%);砌筑时砖砌体应上下错缝，内外搭接。

　　二、砌体房屋的静力计算

　　房屋中的墙，柱等竖向构件用砌体材料，屋盖、楼盖等水平承重构件用钢筋混凝土或其他材料建造的房屋，由于采用了两种或两种以上材料，称为混合结构房屋，或称为砌体结构房屋。

　　(一)砌体结构房屋承重墙布置的四种方案

　　1.横墙承重体系

　　在多层住宅、宿舍中，横墙间距较小，可做成横墙承重体系，楼面和屋面荷载直接传至横墙和基础。这种承重体系由于横墙间距小，因此房屋空间刚度较大，有利于抵抗水平风载和地震作用，也有利于调整房屋的不均匀沉降。

　　2.纵墙承重体系

　　在食堂、礼堂、商店、单层小型厂房中，将楼、屋面板(或增设檩条)铺设在大梁 (或屋架)上，大梁(或屋架)放置在纵墙上，当进深不大时，也可将楼、屋面板直接放置在纵墙上，通过纵墙将荷载传至基础，这种体系称为纵墙承重体系。

　　纵墙承重体系可获得较大的使用空间，但这类房屋的横向刚度较差，应加强楼、屋盖与纵墙的连接，这种体系不宜用于多层建筑物。

　　3.纵横墙承重体系

　　在教学楼、实验楼、办公楼、医院门诊楼中，部分房屋需要做成大空间，部分房间可以做成小空间，根据楼、屋面板的跨度，跨度小的可将板直接搁置在横墙上，跨度大的方向可加设大梁，板荷载传至大梁，大梁支承在纵墙上，这样设计成纵横墙同时承重，这种体系布置灵活，其空间刚度介于上述两种体系之间。

　　4.内框架承重体系

　　在商场、多层厂房中，常需要较大的空间，可在房屋中部设柱，大梁一端支承在柱上，另一端支承在周边承重墙上，这样，在大梁中部形成内框架承重体系。这种体系房屋横墙少，空间刚度差，且柱基础与基础形式不同，容易产生不均匀沉降。

　　(二)砌体结构房屋静力计算的三种方案

　　砌体结构房屋，根据其横墙间距的大小、屋(楼)盖结构刚度的大小及山墙在自身平面内的刚度(即房屋空间刚度)，可将房屋的静力计算分为三种方案，下面以单层房屋为例。

　　1.刚性方案

　　房屋空间刚度大，在荷载作用下墙柱内力可按顶端具有不动铰支承的竖向结构计算。

　　2.刚弹性方案

　　在荷载作用下，墙柱内力可考虑空间工作性能影响系数，按顶端为弹性支承的平面排架计算。

　　3.弹性方案

　　在荷载作用下，由于空间刚度很差，墙柱内力按有侧移的平面排架计算。

　　规范将房屋按屋盖或楼盖的平面刚度分为三种类型，并按房屋横墙间距确定静力计算 方案，见表7-10。

　　房屋的静力计算方案 表7-10

　　屋盖或楼盖类别刚性方案刚弹性方案弹性方案

　　整体式、装配整体式和装配无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖S<3232≤s≤72s>72

　　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S<2020≤s≤48s>48

　　瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖S<1616≤s≤36s>36

　　注：表中s为房屋横墙间距，其长度单位为m。

　　对于单层砌体房屋，在风载作用下，一般可按刚性、弹性、刚弹性三种方案进行设计。

　　对于多层砌体房屋，在风载作用下，一般均按刚性方案设计，很少情况下按弹性方案设计。

　　作为刚性和刚弹性方案的横墙，为了保证屋盖水平梁的支座位移不致过大，横墙应符合下列要求，以保证其平面刚度。

　　(1)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50%。

　　(2)横墙厚度不宜小于180mm。

　　(3)单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋横墙长度，不宜小于H/2(打为横墙总高度)。

　　当横墙不能同时满足上述要求时，应对横墙刚度进行验算，如其最大水平位移值μ≤H/4000时，仍可视作刚性或刚弹性方案的横墙。

　　(三)刚性方案房屋的静力计算

　　1.单层房屋承重纵墙

　　(1)计算单元和计算简图

　　对有门窗洞口的外纵墙，可取一个开间的墙体作为计算单元。对无门窗洞口的纵墙，可取1.0m墙体作为计算单元。

　　在竖向和水平荷载作用下，可将墙上端视作为不动铰支座支承于屋盖，下端嵌固于基础顶面的竖向构件。

　　作用于排架上的竖向荷载(包括屋盖自重、屋面活载和雪载)，以集中力Nl的形式作用于墙顶端。由于屋架或大梁对墙体中心线有偏心距e，屋面竖向荷载还产生弯矩M=N1*e

　　作用于屋面上的风载简化为集中力形式直接通过屋盖传至横墙，对纵墙不产生内力。作用于墙面上的风荷载为均布荷载，迎风面为压力，背风面为吸力。

　　墙体自重作用于墙体中心线上，对等截面墙时，墙体自重不产生弯矩。

　　(2)内力计算

　　竖向荷载作用下及水平荷载作用下，分别进行计算。

　　2.多层房屋承重纵墙

　　多层房屋通常选取荷载较大、截面较弱的―个开间作为计算单元，受荷宽度为(l1+12)/2。

　　在竖向荷载作用下，多层房屋墙体在每层范围内，可近似地看作两端铰支的竖向构件;在水平荷载作用下，可视作竖向的多跨连续梁。

　　刚性方案多层房屋因风荷载引起的内力很小，当刚性房屋外墙符合下列要求时，可不 考虑风荷载的影响。

　　(1)洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3;

　　(2)层高和总高不超过表7-11的规定;

　　(3)屋面自重不小于0.8kN/m2。

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