二級(jí)建筑師講義之建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型(十五)

　　(三)砌體的受力性能及影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素

　　砌體受壓時(shí)單塊塊材處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下工作，不僅受壓，并且還受彎、受剪和受拉，從而使塊材抗壓強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，因此，砌體的抗壓強(qiáng)度低于所用塊材的抗壓強(qiáng)度。

　　影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素有：

　　1.塊材和砂漿強(qiáng)度的影響

　　塊材和砂漿強(qiáng)度是影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素，砌體強(qiáng)度隨塊材和砂漿強(qiáng)度的提高而提高。對(duì)提高砌體強(qiáng)度而言，提高塊材強(qiáng)度比提高砂漿強(qiáng)度更有效。

　　一般情況下，砌體強(qiáng)度低于塊材強(qiáng)度。當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí)，砌體強(qiáng)度高于砂漿強(qiáng)度;當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)，砌體強(qiáng)度低于砂漿強(qiáng)度。

　　2，塊材的表面平整度和幾何尺寸的影響

　　塊材表面愈平整，灰縫厚薄愈均勻，砌體的抗壓強(qiáng)度可提高。當(dāng)塊材翹曲時(shí)，砂漿層 嚴(yán)重不均勻，將產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力使塊材過早破壞。

　　塊材高度大時(shí)，其抗彎、抗剪和抗拉能力增大;塊材較長時(shí)，在砌體中產(chǎn)生的彎剪應(yīng) 力也較大。

　　3.砌筑質(zhì)量的影響

　　砌體砌筑時(shí)水平灰縫的厚度、飽滿度、磚的含水率及砌筑方法，均影響到砌體的強(qiáng)度 和整體性。水平灰縫厚度應(yīng)為8-12mm(一般宜為l0mm);水平灰縫飽滿度應(yīng)不低于80%;砌體砌筑時(shí)，應(yīng)提前將磚澆水濕潤，含水率不宜過大或過低(一般要求控制在10%-15%);砌筑時(shí)磚砌體應(yīng)上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭接。

　　二、砌體房屋的靜力計(jì)算

　　房屋中的墻，柱等豎向構(gòu)件用砌體材料，屋蓋、樓蓋等水平承重構(gòu)件用鋼筋混凝土或其他材料建造的房屋，由于采用了兩種或兩種以上材料，稱為混合結(jié)構(gòu)房屋，或稱為砌體結(jié)構(gòu)房屋。

　　(一)砌體結(jié)構(gòu)房屋承重墻布置的四種方案

　　1.橫墻承重體系

　　在多層住宅、宿舍中，橫墻間距較小，可做成橫墻承重體系，樓面和屋面荷載直接傳至橫墻和基礎(chǔ)。這種承重體系由于橫墻間距小，因此房屋空間剛度較大，有利于抵抗水平風(fēng)載和地震作用，也有利于調(diào)整房屋的不均勻沉降。

　　2.縱墻承重體系

　　在食堂、禮堂、商店、單層小型廠房中，將樓、屋面板(或增設(shè)檁條)鋪設(shè)在大梁 (或屋架)上，大梁(或屋架)放置在縱墻上，當(dāng)進(jìn)深不大時(shí)，也可將樓、屋面板直接放置在縱墻上，通過縱墻將荷載傳至基礎(chǔ)，這種體系稱為縱墻承重體系。

　　縱墻承重體系可獲得較大的使用空間，但這類房屋的橫向剛度較差，應(yīng)加強(qiáng)樓、屋蓋與縱墻的連接，這種體系不宜用于多層建筑物。

　　3.縱橫墻承重體系

　　在教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓、醫(yī)院門診樓中，部分房屋需要做成大空間，部分房間可以做成小空間，根據(jù)樓、屋面板的跨度，跨度小的可將板直接擱置在橫墻上，跨度大的方向可加設(shè)大梁，板荷載傳至大梁，大梁支承在縱墻上，這樣設(shè)計(jì)成縱橫墻同時(shí)承重，這種體系布置靈活，其空間剛度介于上述兩種體系之間。

　　4.內(nèi)框架承重體系

　　在商場、多層廠房中，常需要較大的空間，可在房屋中部設(shè)柱，大梁一端支承在柱上，另一端支承在周邊承重墻上，這樣，在大梁中部形成內(nèi)框架承重體系。這種體系房屋橫墻少，空間剛度差，且柱基礎(chǔ)與基礎(chǔ)形式不同，容易產(chǎn)生不均勻沉降。

　　(二)砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計(jì)算的三種方案

　　砌體結(jié)構(gòu)房屋，根據(jù)其橫墻間距的大小、屋(樓)蓋結(jié)構(gòu)剛度的大小及山墻在自身平面內(nèi)的剛度(即房屋空間剛度)，可將房屋的靜力計(jì)算分為三種方案，下面以單層房屋為例。

　　1.剛性方案

　　房屋空間剛度大，在荷載作用下墻柱內(nèi)力可按頂端具有不動(dòng)鉸支承的豎向結(jié)構(gòu)計(jì)算。

　　2.剛彈性方案

　　在荷載作用下，墻柱內(nèi)力可考慮空間工作性能影響系數(shù)，按頂端為彈性支承的平面排架計(jì)算。

　　3.彈性方案

　　在荷載作用下，由于空間剛度很差，墻柱內(nèi)力按有側(cè)移的平面排架計(jì)算。

　　規(guī)范將房屋按屋蓋或樓蓋的平面剛度分為三種類型，并按房屋橫墻間距確定靜力計(jì)算 方案，見表7-10。

　　房屋的靜力計(jì)算方案 表7-10

　　屋蓋或樓蓋類別剛性方案剛彈性方案彈性方案

　　整體式、裝配整體式和裝配無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或鋼筋混凝土樓蓋S<3232≤s≤72s>72

　　裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋S<2020≤s≤48s>48

　　瓦材屋面的木屋蓋和輕鋼屋蓋S<1616≤s≤36s>36

　　注：表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為m。

　　對(duì)于單層砌體房屋，在風(fēng)載作用下，一般可按剛性、彈性、剛彈性三種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　對(duì)于多層砌體房屋，在風(fēng)載作用下，一般均按剛性方案設(shè)計(jì)，很少情況下按彈性方案設(shè)計(jì)。

　　作為剛性和剛彈性方案的橫墻，為了保證屋蓋水平梁的支座位移不致過大，橫墻應(yīng)符合下列要求，以保證其平面剛度。

　　(1)橫墻中開有洞口時(shí)，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%。

　　(2)橫墻厚度不宜小于180mm。

　　(3)單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度，多層房屋橫墻長度，不宜小于H/2(打?yàn)闄M墻總高度)。

　　當(dāng)橫墻不能同時(shí)滿足上述要求時(shí)，應(yīng)對(duì)橫墻剛度進(jìn)行驗(yàn)算，如其最大水平位移值μ≤H/4000時(shí)，仍可視作剛性或剛彈性方案的橫墻。

　　(三)剛性方案房屋的靜力計(jì)算

　　1.單層房屋承重縱墻

　　(1)計(jì)算單元和計(jì)算簡圖

　　對(duì)有門窗洞口的外縱墻，可取一個(gè)開間的墻體作為計(jì)算單元。對(duì)無門窗洞口的縱墻，可取1.0m墻體作為計(jì)算單元。

　　在豎向和水平荷載作用下，可將墻上端視作為不動(dòng)鉸支座支承于屋蓋，下端嵌固于基礎(chǔ)頂面的豎向構(gòu)件。

　　作用于排架上的豎向荷載(包括屋蓋自重、屋面活載和雪載)，以集中力Nl的形式作用于墻頂端。由于屋架或大梁對(duì)墻體中心線有偏心距e，屋面豎向荷載還產(chǎn)生彎矩M=N1*e

　　作用于屋面上的風(fēng)載簡化為集中力形式直接通過屋蓋傳至橫墻，對(duì)縱墻不產(chǎn)生內(nèi)力。作用于墻面上的風(fēng)荷載為均布荷載，迎風(fēng)面為壓力，背風(fēng)面為吸力。

　　墻體自重作用于墻體中心線上，對(duì)等截面墻時(shí)，墻體自重不產(chǎn)生彎矩。

　　(2)內(nèi)力計(jì)算

　　豎向荷載作用下及水平荷載作用下，分別進(jìn)行計(jì)算。

　　2.多層房屋承重縱墻

　　多層房屋通常選取荷載較大、截面較弱的―個(gè)開間作為計(jì)算單元，受荷寬度為(l1+12)/2。

　　在豎向荷載作用下，多層房屋墻體在每層范圍內(nèi)，可近似地看作兩端鉸支的豎向構(gòu)件;在水平荷載作用下，可視作豎向的多跨連續(xù)梁。

　　剛性方案多層房屋因風(fēng)荷載引起的內(nèi)力很小，當(dāng)剛性房屋外墻符合下列要求時(shí)，可不 考慮風(fēng)荷載的影響。

　　(1)洞口水平截面面積不超過全截面面積的2/3;

　　(2)層高和總高不超過表7-11的規(guī)定;

　　(3)屋面自重不小于0.8kN/m2。

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