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1、过梁的计算与构造,砌体房屋水平构件设计,一、种类与构造,240,240,2,二、计算,1.受力特点,砖砌过梁受载后，在跨中上部受压，下部受拉。当跨中竖向截面或支座斜截面的拉应变达到砌体的极限拉应变时，将出现竖向裂缝和阶梯形斜裂缝。对钢筋砖过梁，,过梁下部的拉力将由钢筋承受；对砖砌平拱过梁，下部的拉力将由两端砌体提供的推力来平衡。最后可能有三种破坏形式：,过梁跨中截面受弯承载力不足而破坏；,过梁支座附近斜截面受剪承载力不足而破坏；,过梁支座边沿水平灰缝发生破坏（钢筋砖过梁不会发生）。,2.荷载,砖（砌块）砌体自重：,，按实际高度计算（即墙体面积）,，只考虑高度为,的墙体重量,梁板传来的荷载：,全
2、部考虑,不考虑,3.计算公式,砖砌平拱过梁,不考虑支座水平推力对抗弯承载力的提高，而仅将砌体抗拉强度取为沿齿缝的强度；略去支座边沿水平灰缝破坏的验算。,(a)平拱砖过梁,过梁上的荷载取值表,正截面承载力：,斜截面承载力：,为内力臂，对矩形截面,过梁截面的计算高度：,取,取,钢筋砖过梁,正截面承载力：,过梁计算高度；,钢筋重心至下边缘距离。,斜截面承载力用式(5-24),，,钢筋混凝土过梁(认为墙体仅作为荷载，不参与共同工作）,计算内容包括正截面、斜截面和局部承压。,其中,一、概述,定义。墙梁是钢筋砼托梁和砌体的组合结构，托梁上的砌体既是荷载的一部分，又构成结构的一部分，与托梁共同工作。,墙梁的
3、计算与构造,简支墙梁,框支墙梁,连续墙梁,种类,自承重墙梁,承重墙梁,墙梁与一般钢筋砼梁的差别：深梁，组合梁,对于弹性材料的浅梁，材料力学分析时采用了平截面假定。对于左图所示边界条件的梁，弹性力学进一步论证了平截面假定是完全成立的；对于通常的边界条件，正应力不再是线性分布，,当高度等于跨度时，修正项占主要项的26%。,二、墙梁的受力特点与破坏形态,应力分布,：墙体大部分受压，托梁的全部或大部分受拉，中和轴一开始就在墙中，在交界处应力有突变。,：靠近顶面较均匀，靠近托梁向支座附近集中。,：托梁和墙体共同承担，在交界面和支座附近变化较大。,13,主应力迹线：,墙梁两边主压应力迹线直接指向支座，而中
4、间部分呈拱形指向支座；,托梁中段主拉应力迹线几乎水平，托梁处于偏心受拉状态。,14,裂缝开展,托梁偏心受拉，托梁中段将首先出现垂直裂缝，并向上扩展，托梁刚度的减小将引起主压应力进一步向支座附近集中；,当墙中主拉应变达到砌体极限拉应变时将出现裂缝；,斜裂缝将穿过墙体和托梁的交界面，在托梁端部形成较陡的上宽下窄的斜裂缝，临近破坏时在托梁中段交界面上将出现水平裂缝。,破坏形态,弯曲破坏（不大，配筋较弱，砌体较强）,托梁内上部和下部钢筋屈服，受压区较小，砌体没有被压碎。,剪切破坏（墙体剪切破坏）,斜压破坏（0.4，砌体强度较高）砌体沿主压应力方向压碎、剥落。,斜拉破坏（较小，0.4，砂浆强度较低）墙体
5、沿灰缝的阶梯形裂缝而破坏。,局部受压破坏（0.75，砌体强度较低）,顶面的一层墙高，当 时取；,三、墙梁的设计要点（以简支墙梁为例）,使用阶段：正截面抗弯；斜截面抗剪；托梁支座上部砌体局部承压施工阶段：托梁抗弯、抗剪承载力验算（不考虑砌体作用）。,1.计算简图,墙梁计算高度：,翼墙计算宽度：取窗间墙宽度或横墙间距的2/3，且每边不大于3.5h和；,荷载：作用在托梁顶面、（托梁自重，本层楼盖传来的恒、活载）；作用在墙梁顶面（墙体自重，墙梁顶面及以上各层楼盖传来的恒、活载）,，,取托梁,墙梁计算跨度：或 中的较小值；,2.正截面承载力计算,：在-截面产生的弯距；,由，可得到托梁拉力：,：、在-截面
6、产生的弯距。,规范采用下列公式计算托梁内力：,托梁正截面按偏心受拉构件进行计算。,式中：,称为托梁的跨中弯矩系数,称为洞口对托梁弯矩的影响系数,无洞口1.0,连续和框支,简支,托梁的跨中轴力系数,简支,连续和框支,对于连续和框支墙梁，尚需对托梁的支座截面按受弯构件进行正截面计算。,(斜拉破坏通过构造措施避免,）,3.斜截面承载力计算,墙体,作用下支座边缘的剪力设计值；,：,：洞口影响系数,（5-33）,：翼墙或构造柱影响系数,单层1.0,多层,时1.3,或有构造柱时1.3,无洞口1.0,单层有洞口0.9,多层有洞口0.6,托梁（按受弯构件计算斜截面承载力）,托梁的剪力设计值按下式确定：,：,作
7、用下按简支梁、连续梁或框架梁分析得到的托梁支座截面的剪力设计值；,（5-34）,：托梁的剪力系数,无洞口,边支座0.6,中支座0.7,有洞口,边支座0.7,中支座0.8,自承重,无洞口0.45,有洞口0.5,4.托梁上部砌体局部承压,局压系数,（5-35）,5.托梁在施工阶段的验算,施工阶段砌体中砂浆尚未硬化，不考虑共同工作，托梁按受弯构件进行正截面、斜截面计算。,荷载包括：托梁自重及本层楼盖的自重；本层楼盖的施工荷载；墙体自重（可取高度为1/3跨度的墙体重量）,确定墙梁截面尺寸、材料强度等级,计算l0,hw,H0,bf,a,验算阶段,墙梁类型,墙梁荷载Q2、F2,墙梁荷载Q1、F1、Q2,计
8、算Mb、Nbt,按钢筋砼偏拉构件计算,公式534,参考文献,按钢筋砼受弯构件计算,按钢筋砼偏拉构件计算,计算V2,计算,公式533,公式535,托梁上荷载,按钢筋砼受弯构件计算,满足要求,结束,施工阶段,使用阶段,非承重墙,承重墙,墙梁正截面受弯,托梁斜截面受剪,端部,洞边,墙体斜截面受剪,支座砌体局部受压,N,Y,简支墙梁设计步骤,墙体的构造要求,1 一般要求：层数、总高度、跨度、墙高、托梁、洞口 2 材料：混凝土强度；纵向钢筋；墙梁块体强度；砂浆强度 3 墙体：刚性方案；墙体厚度；过梁；翼墙；施工进度 4 托梁：主要是有关钢筋的构造要求,5.4.3 悬挑构件,一、受力特点,1.应力分布2.
9、裂缝发展3.破坏形态,二、计算要点,抗倾覆力矩设计值，不考虑活荷载，墙体面积可考虑45扩散角，,饶o点倾覆破坏（刚体失稳）,挑梁下砌体局部受压破坏,挑梁正截面或斜截面破坏,1.抗倾覆验算,倾覆力矩，注意倾覆点不在墙边。,(5-37),25,挑梁 1挑梁的受力特点 挑梁在悬挑端集中力、墙体自重以及上部荷载作用下，共经历三个工作阶段 弹性工作阶段：挑梁在未受外荷载之前，墙体自重及其上部荷载在挑梁埋入墙体部分的上、下界面产生初始压应力，当挑梁端部施加外荷载后，挑梁与墙体的上、下界面的竖向压应力如图。随着的增加，将首先达到墙体通缝截面的抗拉强度而出现水平裂缝，如图10.4.8b，出现水平裂缝时的荷载约
10、为倾覆时的外荷载的2030，此为第一阶段。,26,带裂缝工作阶段：随着外荷载的继续增加，最开始出现的水平裂缝将不断向内发展，同时挑梁埋入端下界面出现水平裂缝并向前发展。随着上下界面的水平裂缝的不断发展，挑梁埋入端上界面受压区和墙边下界面受压区也不断减小，从而在挑梁埋入端上角砌体处产生裂缝。随着外荷载的增加，此裂缝将沿砌体灰缝向后上方发展为阶梯型裂缝，此时的荷载约为倾覆时外荷载的80。斜裂缝的出现预示着挑梁进入倾覆破坏阶段，在此过程中，也可能出现局部受压裂缝。,27,28,破坏阶段：挑梁可能发生的破坏形态有以下三种（图）：1）挑梁倾覆破坏：挑梁倾覆力矩大于抗倾覆力矩，挑梁尾端墙体斜裂缝不断开展，
11、挑梁绕倾覆点发生倾覆破坏；2）梁下砌体局部受压破坏：当挑梁埋入墙体较深、梁上墙体高度较大时，挑梁下靠近墙边小部分砌体由于压应力过大发生局部受压破坏；3）挑梁弯曲破坏或剪切破坏。,29,30,2挑梁的构造要求挑梁设计除应满足现行国家规范混凝土规范的有关规定外，尚应满足下列要求：（1）纵向受力钢筋至少应有12的钢筋面积伸入梁尾端，且不少于212。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l13；（2）挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2；当挑梁上无砌体时，l1与l之比宜大于2。,31,雨篷 1雨篷的种类及受力特点（1）雨篷的分类 按施工方法，雨篷分为现浇雨篷和预制雨篷；按支承条件分为板式雨篷和梁
12、式雨篷；按材料分为钢筋混凝土雨篷和钢结构雨篷。（2）雨篷的受力特点 现浇钢筋混凝土板式雨篷由雨篷板和雨篷梁组成。雨篷板是一个受弯构件，雨篷梁是一个弯剪扭构件。,32,（3）现浇钢筋混凝土板式雨篷的三种破坏形态：,沿雨篷板根部断裂 雨篷梁受弯剪扭破坏 雨篷倾覆,33,（2）雨篷板受力钢筋按计算求得，但不得小于6200(As=141mm2/m)；且深入墙内的锚固长度取（为受拉钢筋锚固长度），分布钢筋不少于6200。,2.雨篷的构造特点（1）雨篷板端部厚he 60mm，根部厚度h=(1/101/12)l（l为挑出长度）且80mm，当其悬臂长度小于500mm时，根部最小厚度为60mm。,（3）雨篷梁宽
13、度b一般与墙厚相同，高度h=(1/81/10)l0(l0为计算高度)，且为砖厚的倍数，梁的搁置长度a370mm。,2.挑梁下墙体的局部承压验算,挑梁下支承压力，取，为挑梁的倾覆荷载设计值；,应力图形丰满系数，可取0.7；,局部承压强度提高系数，取1.25（一字墙）或1.5（丁字墙）；,为挑梁下砌体局部受压面积。,(5-39),例题,5.5 砌体房屋构造,5.5.1 墙体开裂及其防止措施,一、防止温度和收缩变形引起的墙体裂缝.,起因,由于各种材料的温度膨胀系数不同，而房屋中的各部分构件相互联结成为一个空间整体，当温度变化时，各部分必然会因相互制约而产生附加内力。如果构件中产生的拉应力超过砼或砌体
14、的抗拉强度，就会出现裂缝。（图a、b、c、d、e),砼的收缩值比砌体大得多，收缩值的不一致也会产生附加内力。,措施：设置伸缩缝,房屋的长度愈长，在墙体中由于温度和收缩引起的拉应力就愈大。因此，当房屋过长时可设置伸缩缝将房屋划分成若干长度较小的单元以减小墙体因温度和收缩产生的拉应力，从而避免或减少墙体开裂。,为了防止或减轻顶层墙体裂缝，可以采取以下措施：,屋面设置有效的保温、隔热层；,屋面保温、隔热层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝；,采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；,7度及7度以下抗震设防区，在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层；,41,砌体房屋伸缩缝的最大间
15、距（m）,顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通；,顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片或26拉结筋；,顶层墙体门窗洞口，在过梁上的水平灰缝内设置23道焊接钢筋网片或26拉结筋；,顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5；,女儿墙宜设置构造柱；,房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱。,防止措施,设置沉降缝 下列情况设置沉降缝：,在地基土质有显著差异处；,在房屋的相邻部分高差较大或荷载、结构刚度、地基处理方法和基础类型有显著差异处；,在平面形状复杂的房屋转角处和过长房屋的适当部位；,在分期建造的房屋交接处。,采用合理的建筑体型和结构形式,软土地区房屋的体型应力求简单，尽量避免立面高低起
16、伏和平面凹凸曲折；房屋的长高比不宜过大；邻近建筑物或地面荷载引起的地基附加变形对建筑物的影响应予考虑。,加强房屋的整体刚度和强度,合理布置承重墙,设计时应尽量将纵墙拉通，避免断开和转折；设置圈梁；不宜在墙体上开过大的洞。,5.5.2 圈梁的构造要求,圈梁宜连续设置在墙的同一水平面上，并尽可能形成封闭；,纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。刚弹性和弹性方案房屋，圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接。横墙为墙梁时，墙梁顶面应设置贯通圈梁；,钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚240mm时，不宜小于2/3墙厚。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋不宜小于410，箍筋间距不宜大于300mm；,圈梁兼作过
17、梁时，过梁部分的钢筋用量应按计算用量单独配置。,47,砌体结构房屋中，在墙体内沿水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁称为圈梁。位于房屋檐口处的圈梁又称为檐口圈梁；位于0.000以下基础顶面处设置的圈梁，又称为地圈梁,5.5.3 墙、柱的一般构造要求,材料要求 六层及六层以上房屋的外墙、潮湿房屋的墙，以及受振动或层高大于6米的墙、柱所用材料的最低强度等级：砖为MU10，砌块为MU7.5，石材为MU30，砂浆为M5。最小截面尺寸 承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240*370mm。,支承,连接,墙体搭接,砌块灌孔和夹芯墙,50,一般构造要求1最小截面规定 承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm370mm
18、。毛石墙的厚度不宜小于350mm。毛料石柱截面较小边长不宜小于400mm。当有振动荷载时，墙、柱不宜采用毛石砌体。2墙、柱连接构造（1）跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁，应在支承处砌体设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。,51,1）对砖砌体为4.8m；2）对砌块和料石砌体为4.2m；3）对毛石砌体为3.9m。(2)当梁的跨度大于或等于下列数值时，其支承处宜加设壁柱或采取其他加强措施：1）对240mm厚的砖墙为6m，对180mm厚的砖墙为4.8m；2）对砌块、料石墙为4.8m。,52,（3）预制钢筋混凝土板的支撑长度，在墙上不宜小于100mm；在钢筋混凝土
19、圈梁上不宜小于80mm；当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌注时，其支承长度可为40mm，但板端缝宽不小于80mm，灌缝混凝土不宜低于C20。（4）预制钢筋混凝土梁在墙上的支承长度不宜小于180mm240mm,支承在墙、柱上的吊车梁、屋架以及跨度大于或等于下列数值的预制梁的端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固：1）砖砌体为9m；2）对砌块和料石砌体为7.2m。,53,（5）填充墙、隔墙应采取措施与周边构件可靠连接。一般是在钢筋混凝土结构中预埋拉接筋，在砌筑墙体时，将拉接筋砌入水平灰缝内。（6）山墙处的壁柱宜砌至山墙顶部，屋面构件应与山墙可靠拉结。,3砌块砌体房屋（1）砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下
20、皮搭砌长度不得小于90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不少于24的焊接钢筋网片（横向钢筋间距不宜小于200mm），网片每段均应超过该垂直缝，其长度不得小于300mm。,54,（2）砌块墙与后砌隔墙交界处，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不少于24、横筋间距不大于200mm的焊接钢筋网片。,55,（3）混凝土砌块房屋，宜将纵横墙交接处、距墙中心线每边不小于300mm范围内的孔洞，采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实,灌实高度应为墙身全高。（4）混凝土砌块墙体的下列部位，如未设圈梁或混凝土垫块，应采用不低于Cb20灌孔混凝土将孔洞灌实:1)搁栅、檩条和钢筋混凝土楼板的支承面下，高度不应小于200mm的砌体；2)屋架、梁等构件的支承面下，高度不应小于600mm，长度不应小于600mm的砌体；3)挑梁支承面下，距墙中心线每边不应小于300mm，高度不应小于600mm的砌体。,56,4砌体中留槽洞或埋设管道时，应符合下列规定：（1）不应在截面长边小于500mm的承重墙体、独立柱内埋设 管线；（2）不宜在墙体中穿行暗线或预留、开凿沟槽，无法避免 时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体承载 力。对受力较小或未灌孔砌块砌体，允许在墙体的竖 向孔洞中设置管线。,
