房屋结构设计--无筋砌体结构的承载力和构造--受压构件

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无筋砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度远远低于抗压强度。在静力荷载下,无筋砌体主要用作墙、柱受压构件。
无筋砌体的受压承载力既与截面尺寸、砌体强度有关,也与构件的高厚比有关。
墙柱高厚比验算是保证墙柱构件在施工阶段和使用期间稳定性的一项重要构造措施。砌体结构构件的一般构造要求见第五节。
无论墙柱是否承重,首先应确保其稳定性。一片独立墙从基础顶面开始砌筑到足够高度时,即使未承受外力,也可能在自重下失去稳定而倾倒。若增加墙片厚度,则不致倾倒的高度增大。若墙片上下或周边的支承情况不同,则不致倾倒的高度也不同。墙柱丧失整体稳定的原因,包括施工偏差、施工阶段和使用期间的偶然撞击和振动等。
需要进行高厚比验算的构件不仅包括承重的柱、无壁柱墙、带壁柱墙,也包括带构造柱墙以及非承重墙等。无壁柱墙是指壁柱之间或相邻窗间墙之间的墙体。构造柱是在房屋外墙或纵、横墙交接处先砌墙、后浇筑混凝土并与墙连成整体的钢筋混凝土柱,用于抗震设防房屋中。
墙柱高厚比还是计算其受压承载力的重要参数。
一、墙柱的计算高度
计算墙柱高厚比时,要用计算高度。结构中的细长构件在轴心受压时,常常由于侧向变形的增大而引发稳定破坏。失稳时,临界荷载的大小与构件端部约束程度有关。墙柱的实际支承情况极为复杂,不可能是完全铰支,也不可能是完全固定,同时,各类砌体由于水平灰缝数量多,其整体性也受到削弱。因而,确定计算高度时,既要考虑构件上、下端的支承条件(对于墙来说,还要考虑墙两侧的支承条件),又要考虑砌体结构的构造特点。
墙、柱的计算高度H。取值如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/04.jpg5-1。表中构件高度H按下列规定取值:房屋底层为楼顶面到构件下端的距离,下端支点的位置可取在基础顶面,当基础埋置较深且有刚性地面时,可取室外地面以下500mm;房屋其他层次为楼板或其他水平支点之间的距离;无壁柱的山墙可取层高加山墙尖高度的1/2,带壁柱山墙可取壁柱处的山墙高度。
表5-1 受压构件的计算高度H0
二、墙柱高厚比验算
无壁柱墙或矩形截面柱高厚比按下式计算:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image002.gif
(5-1)
式中:
H0——墙柱的计算高度,按http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/04.jpg5-1取用;
h——墙厚或矩形柱与H0相对应的边长。
带壁柱墙(T形和十字形等截面)高厚比按下式计算:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image004.gif
(5-2)
式中,为T形截面与H0相对应的折算厚度,可近似按
=3.5i计算。i为截面的回转半径,i=
分别为截面的惯性矩和面积。此时,T形截面的计算翼缘宽度
可按下列规定确定:多层房屋中,当有门窗洞口时,取窗间墙宽度,无门窗洞口时,每侧翼缘可取壁柱高度的l/3;单层房屋中,可取壁柱宽加2/3墙高,但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离,同时,按http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/04.jpg5-1确定带壁柱墙的计算高度H0,应取S为相邻横墙间的距离;设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙的
≥l/30时(b为圈梁的宽度),可把圈梁看作是壁柱问墙的不动铰支点(见http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg5-1)。
计算构造柱墙的高厚比时,h取墙厚,计算高度H0应取相邻横墙的间距。
墙柱高厚比验算应符合下式要求:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image015.gif
(5-3)
式中:
——墙柱高厚比限值,按http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/04.jpg5-2取值;
砂浆强度等级 | 柱 | 墙 |
M2.5 | 22 | 15 |
M5.0 | 24 | 16 |
M7.5 | 26 | 17 |
注:① 毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%;
② 组合砖砌体构件的允许高厚比,可按表中数值提高20%,但不得大于28;
③ 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时,墙的允许高厚比取14,柱取ll。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image019.gif——自承重墙允许高厚比的修正系数;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image021.gif——有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数。
厚度h≤240mm的自承重墙允许高厚比修正系数http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image027.gif值还可提高30%。
有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image029.gif应按下式计算:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image032.gif
(5-4)
式中,http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image038.gif=1.0。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/tu0602/images.jpg
影响墙、柱高厚比限值的因素很多,根据实践经验和现阶段材料质量和施工技术水平,通过综合分析,《规范》规定的
值见http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/04.jpg5-2。
当与墙连接的相邻两横墙问的距离http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image042.gif时,墙的高度不受高厚比的限制。
在墙中设钢筋混凝土构造柱可以提高墙体在使用阶段的稳定性和刚度,因此,验算构造柱墙的高厚比时,其允许高厚比可乘以提高系数http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image044.gif(确定墙的计算高度时,S应取相斜横墙之间的距离):
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image046.gif
(5-5)
式中:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image053.gif=1.5;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image055.gif——构造柱沿墙长度方向的宽度;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image057.gif——构造柱的间距。
当http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image064.gif0。
带壁柱墙的高厚比验算应包括两部分:横墙之间整片墙的高厚比验算和壁柱间墙的高厚比验算(见http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg5-1)。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/tu0601/images.jpg
片墙的高厚比仍可按式(5-1)验算,但其中墙厚应采用折算高度http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image066.gif,墙的长度S应取相邻横墙间距离。
壁柱间墙的高厚比验算可按无壁柱墙验算。墙的长度S取壁柱间距离。由于此时的墙体四周支承条件对墙体稳定较为有利,故规定无论此时房屋结构属于何种静力计算方案,壁柱间墙计算高度http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image068.gif一律按刚性方案取值。
【例5-1】某混合结构房屋的顶层山墙高度为4.1m(取山墙顶和檐口的平均高度),山墙为用http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/06/0101/fwjgsj-kcjj-060101.files/image070.gif砌块砌筑砂浆砌筑的单排孔混凝土小型空心砌块墙,厚190mm,长8.4m。试验算其高厚比:(1)不开门窗洞口时;(2)开有三个1.2m宽的窗洞口时。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/jie1.gif
【例5-2】某单跨房屋墙的壁柱间距为4m,中间开有宽为1.8m的窗,壁柱高度(从基础顶面开始计算)为5.5m,房屋属刚弹性方案。试验算带壁柱墙的高厚比(砂浆强度等级M2.5)。
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【例5-3】某办公楼平面布置如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg5-4,采用钢筋混凝土楼盖,为刚性方案房屋。纵、横墙均为240mm厚,砂浆为M5,底层墙高4.6m(算至基础顶面)。隔墙厚120mm,砂浆M2.5,高3.6m。试验算各种墙的高厚比。
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