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房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合

(2012-10-24 11:18:04)
标签：

杂谈

已讲过砌体结构设计时规定的荷载组合。在此基础上，如何考虑最不利荷载效应（内力）组合呢？我们知道，在混凝土结构偏心受压构件的内力组合中，最不利内力组合是基于截面破坏时的弯矩http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image007.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />相关曲线。

对于短柱，规范规定的截面破坏时的http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image008.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />相关曲线为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image010.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

（6-25）

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image012.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

（6-26）

其中，http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image022.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />相关曲线的参数方程。式（6-25）的推导详见第六章。

从式（6-25）和式（6-26）中消去http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image023.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />，得：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image025.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

（6-27）

上式是关于http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image026.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />的椭圆曲线。显然有：

1、http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image030.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />；

2、http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image033.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />；

3、曲线关于http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image036.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />轴；

4、在http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image040.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />取极大值；

5、在http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image044.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />均为无穷大。

从式（6-27）可知，在http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image046.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />处，偏心距为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image048.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

（6-28）

考虑规范的限制：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image050.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

（6-29）

其中，http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image056.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />形截面，上述限制用h表示时可能会更宽。

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/tu-0541/images.JPG最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

综上所述，可得砌体受压构件的http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image071.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />）为目标进行组合。

以上是从模型的角度进行分析。考虑到计算模型的误差，在上述“界限破坏”点的下方，http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image073.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />小段的示性作用就很小了。故对无筋砌体，基本可认为是小偏心受压。因此，轴力和弯矩都是越大越不利。实际设计时，一般情况下，对控制截面取尽可能大的轴力和弯矩即可。但对沿构件轴线方向（通常为竖向）配筋的砌体，其特性与钢筋混凝土柱很相近，故应分别以最大弯矩、最小弯矩、最大轴力、最小轴力为目标进行组合。

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/tu-0543/images.JPG最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

 

【例6-1】某车间如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image091.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />。试计算窗间墙的最不利内力。

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/jie1.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

1、确定静力计算方案

表6-1 房屋各层的空间性能影响系数η

屋盏或楼盖类别 横墙间距s(m)
16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72
1 — — — — 0.33 O.39 0.45 O.50 O.55 O.60 O.64 O.68 O.71 O.74 O.77
2 　 O.35 O.45 O.54 O.61 O.68 0.73 O.78 O.82 — — — — — —
3 O.37 O.49 O.60 O.68 O.75 O.8l — — — — — — — — —

 表6-2 房屋静力计算方案的确定

屋盖或楼盖类别

刚性方案

刚弹性方案

弹性方案

1

s<32

32≤s≤72

s>72

2

s<20

20≤s≤48

s>48

3

s<16

16≤s≤36

s>36

注：屋盖或楼盖的类别中，l类为整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盏，2类为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，3类为冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖。

此房屋屋盖属第2类，横墙间距36m，由http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image093.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />。

2、确定计算简图及荷载计算

取一个开问（6m）为计算单元，窗宽3m，墙高http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/031.jpg最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />6-44所示。

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/tu-0544/images.JPG最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

屋面恒载标准值：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image097.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

屋面活载标准值：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image099.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

风荷载标准值为http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/031.jpg最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />6-45中。由此算得柱顶集中风载标准值为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/tu-0545/images.JPG最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image117.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

计算墙面均布风荷载时，取柱顶处的http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image120.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />值；显然，此值也为1.O。从而得迎风面和背风面的均布风荷载分别为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image122.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image124.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

经验算，墙的高厚比满足要求（方法详见第五章）。

3、内力分析

内力符号规定如下：弯矩以使柱外侧受拉为正；轴力以受压为正；剪力以使杆端顺时针转动为正。

（1）纵向力

墙体自重标准值（圈梁自重近似按墙体算）：

双面粉刷的240mm厚砖墙自重为http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image130.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />。

屋架支座底面以上墙体自重：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image132.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

钢框玻璃窗自重为http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image134.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />，故屋架支座底面以下、基础顶面以上墙、窗自重为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image136.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

（2）排架内力分析

① 屋面恒载作用下

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/tu-0546/images.JPG最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image148.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />。可得：

荷载的偏心距：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image150.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

柱顶部的弯矩：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image152.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

柱底部的弯矩：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image154.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

② 屋面活栽作用下

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image156.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image158.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

③ 风荷载作用下前已求出：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image160.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

下面对左风情况进行计算。

第一步：排架顶部加连杆。连杆的反力http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image162.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image164.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

柱底部弯矩为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image166.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image168.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

第二步：把http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image171.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />后反向施加，得：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image173.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

由于结构对称，http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image179.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />。所以，柱底部弯矩为：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image181.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image183.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

第三步：叠加上两步的结果，得：

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image185.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/05/0701/fwjgsj-kcjj-0507.files/image187.gif最不利荷载效应组合" TITLE="房屋结构设计--砌体房屋的结构形式和内力分析-- 最不利荷载效应组合" />

4、内力组合

由于排架对称，仅对A柱进行内力组合即可。由于柱顶截面弯矩很小，故只对柱底截面进行内力组合。

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