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1、,1.了解房屋空间工作性能的概念及影响因素； 2.理解房屋静力计算方案的种类及确定方法。 3、掌握单、多层刚性方案房屋计算方法 4、掌握墙柱高厚比验算,第四节 混合结构房屋墙、柱设计,教学目标：,房屋静力计算方案的种类及确定方法、单层、多层刚性方案房屋计算方法墙柱高厚比验算。,重 点,难 点,房屋空间工作性能的概念及影响因素。,第三节 混合结构房屋的墙、柱设计,水平承重构件,竖向承重构件,屋盖,楼盖,钢筋混凝土、木材,墙、柱、基础,砌体材料,砌体结构,（混合结构）,1、结构结构布置,承重墙体的布置,确定墙体承重体系,2、确定房屋静力计算方案,确定墙、柱的计算模型,3、强度计算,内力分析,截面设
2、计,构造处理,4、变形（侧移）和稳定计算,5、施工图,截面尺寸,材料选择,承载力计算,墙、柱设计步骤,一、 墙体承重体系,1、纵墙承重方案,板梁（或屋架）纵墙基础地基,2、横墙承重方案,楼（屋）面板横墙基础地基,3、纵横墙承重方案,楼（屋）面板,梁纵墙,横墙,基础地基,纵墙承重方案,横墙承重方案,纵横墙承重方案,4、内框架纵墙承重方案,外纵墙外纵墙基础,楼(屋)面板梁,柱 柱基础,地基,5、底部框架承重方案,梁板荷载在上部通过内外墙体向下传递，在结构转换层部位，通过钢筋混凝土梁传给柱，再传给基础 。,二、 房屋静力计算方案及计算简图,1、房屋的空间工作性能,风荷载纵墙纵墙基础地基,风荷载纵墙,
3、纵墙基础,屋盖结构山墙山墙基础,地基,两端无山墙,两端有山墙,（平面受力体系）,（空间受力体系）,us=u1+u2up,由于山墙或横墙的存在，改变了水平荷载的传递路线，使房屋有了空间作用，而且，两端山墙的距离越近，或增加越多的横墙，屋盖的水平刚度越大，房屋的空间作用越大，即空间性能越好，则水平侧移us越小。,结论：,房屋空间作用的大小可以用空间性能影响系数表示,=us/up=1-1/chks1,s 横墙间距,us 考虑了空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平位移的最大值,up 在外荷载作用下，平面排架的水平位移,k 弹性系数，取决于屋盖刚度,值愈大，表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近，
4、即房屋空间作用愈小；反之，愈小，房屋的水平侧移愈小，房屋的空间作用愈大。,影响房屋刚度或侧移大小的重要因素,2、房屋静力计算方案,（一）刚性方案,（二）弹性方案,（三）刚弹性方案,楼（屋）盖,墙、柱的不动铰支座,楼（屋）盖,墙、柱的滚动铰支座,楼（屋）盖,墙、柱的弹性支座,刚性方案,弹性方案,刚弹性方案,3、刚性方案和刚弹性方案的横墙,1、,2、,3、,4、,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%；,横墙厚度不宜小于180mm；,单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度，不宜小于H/2（H为横墙总高度）；,当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙刚度进行验算
5、，如其最大水平位移umaxH/4000( H为横墙总高度)时，仍可视为刚性或刚弹性方案房屋的横墙。符合此刚度要求的一段横墙或其他结构构件（如框架等），也可视为刚性或刚弹性方案房屋的横墙。,三、 墙、柱的高厚比验算,1、允许高厚比,1、砂浆强度等级,2、砌体截面刚度,3、砌体类型,4、构件重要性和房屋使用情况,5、构造柱间距及截面,6、横墙间距,7、支承条件,2、高厚比验算,（一）一般墙、柱的高厚比验算,=H0/h12,H0 墙、柱计算高度，按表1111采用,h 墙厚或矩形柱与H0相对应的边长,1 自承重墙允许高厚比的修正系数,h=240mm 1=1.2,h=90mm 1=1.5,90mmh24
6、0mm 1可按插入法取值,2 有门窗洞口墙允许高厚比修正系数,2=1-0.4bs/s,bs 在宽度s范围内的门窗洞口总宽度,s 相邻窗间墙、壁柱之间或构造柱之间的距离,(二)带壁柱墙高厚比验算,1、整片墙的高厚比验算,=H0/hT12,hT 带壁柱墙截面的折算厚度，hT=3.5i,i 带壁柱墙截面的回转半径，,I、A 分别为带壁柱墙截面的惯性矩和截面面积,带壁柱墙的计算截面翼缘宽度bf 的确定：,A、多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的一半,B、单层房屋，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；,C、计算带壁柱墙的条形基础时，
7、可取相邻壁柱间的距离。,2、壁柱间墙的高厚比验算,=H0/h12,壁柱视为壁柱间墙的不动铰支座,H0,刚性方案,壁柱间距离s,（三）带构造柱墙的高厚比验算 （1）验算内容：整片墙高厚比的验算和构造柱之间墙体局部高厚比的验算。 1）整片墙体高厚比的验算,（10.1.27）,系数。对细料石、半细料石砌体0；对混凝土砌块、粗料石及毛石砌体1.0；其他砌体1.5；,bc构造柱沿墙长方向的宽度； l构造柱间距。 当 时，取 ，当 时,需注意的是，构造柱对墙体允许高厚比的提高只适用于构造柱与墙体形成整体后的使用阶段，并且构造柱与墙体有可靠的连接。 2）构造柱间墙体高厚比的验算 构造柱间墙体的高厚比仍按公式
8、=H0/h12验算，验算时仍视构造柱为柱间墙的不动铰支点，计算时，取构造柱间距，并按刚性方案考虑。,【例10.1.7】某单层房屋层高为4.5m，砖柱截面为490mm370mm，采用M5.0混合砂浆砌筑，房屋的静力计算方案为刚性方案。试验算此砖柱的高厚比。,【解】 查表10.1.7得 45005005000mm （500为单层砖柱从室内地坪到基础顶面的距离）,查表10.1.6得 16 5000/370=13.5 16 高厚比满足要求。,【例10.1.8】某单层单跨无吊车的仓库，柱间距离为4m，中间开宽为1.8m的窗，车间长40m，屋架下弦标高为5m，壁柱为370mm490mm，墙厚为240mm，
9、房屋的静力计算方案为刚弹性方案，试验算带壁柱墙的高厚比。,【解】 带壁柱墙采用窗间墙截面,如图10.1.16所示. 1求壁柱截面的几何特征 A=2402200+370250=620500 mm2 y2=240+250156.5=333.5mm,I=(1/12)22002403+2200240(156.5-120)2+ (1/12)3702503+370250(333.5-125)2 =7.74109mm4,2确定计算高度 H50005005500mm （式中500mm为壁柱下端嵌固处至室内地坪的距离） 查表10.1.7，得 1.25500=6600mm,3整片墙高厚比验算 采用M5混合砂浆时，
10、查表10.1.6得 24 开有门窗洞口时， 的修正系数为 10.4(1800/4000)=0.82 自承重墙允许高厚比修正系数 =1 0.822419.68,4壁柱之间墙体高厚比的验算 s4000H=5500mm 查表10.1.7得 0.64000=2400mm 0.822419.68 高厚比满足规范要求。,四、 多层刚性方案房屋墙、柱承载力的计算,一）、计算单元,二）、荷载计算,有门窗洞口（如纵墙）：,左右开间各一半,无门窗洞口（如受均布荷载的横墙和山墙）：,取1m长的墙体,竖向荷载,水平荷载,恒载,活载,风载,三）、计算简图,1、在竖向荷载作用下，多层房屋的墙体如同一竖向连续梁，屋盖、楼盖
11、及基础顶面均作为连续梁的支点。,墙、柱在每层层高范围内被简化为两端铰支的竖向偏心受压构件,4) 当梁支承于墙上时，梁端支承压力N1到墙内边距离，对屋盖梁应取梁端有效支承长度a0的0.33倍；对楼盖梁应取梁端有效支承长度a0的0.4倍。,1) 上部各层的荷载（包括墙体重、屋面及楼板重等）沿上一层墙的截面形心传至下层；,2) 在计算某层墙体弯矩时，要考虑本层梁、板支承压力对本层墙体产生的弯矩，当本层墙与上一层墙形心不重合时，尚应考虑上部传来的竖向荷载对本层墙体产生的弯矩；,3) 每层墙体的弯矩图按三角形变化，上端弯矩最大，下端为零：,计算原则：,M=qHi2/12,风荷载引起的弯矩按下式计算：,q
12、 ,Hi 第i层墙体的高度，即第i层层高。,风荷载,可不考虑,三个条件,（P302 ）,计算单元上沿每米墙高分布的风荷载设计值，kN/m；,2、水平荷载作用下，墙体计算简图可简化为一竖向多跨连续梁。,四）、内力计算,1、纵墙内力,轴力,NI=Nl +Nu,I-I截面（楼盖大梁底面处）,N=NI+Nh3,-截面 （窗口上边缘处）,截面（窗口下边缘处）,N=N+Nh2,-截面（下层楼盖大梁底面处）,N= N+Nh1,Nu,Nl本层梁端支承反力,Nh3 高为h3宽为b的墙体自重,Nh2 高为h2宽为b1的墙体自重,Nh1 高为h1宽为b1的墙体自重,上部各层传来的竖向荷载。其中包括截面I-I以上全部
13、墙重和上面各层楼面和屋面上的恒载和活载,弯矩,MI= Nl e1 + Nu e2,I-I截面（楼盖大梁底面处）,M=MI (h1+h2)/H,-截面 （窗口上边缘处）,截面（窗口下边缘处）,M=M h1/H,-截面（下层楼盖大梁底面处）,M= 0,e1 Nl对该层墙的偏心距,e1=h/2-0.4a0,h 本层墙体厚度,a0 梁端有效支承长度,e2 ,上层墙体重心对该层墙体重心的偏心距。如果上下层墙体厚度相同，则 e2 =0,2、横墙内力,验算,横墙两侧楼盖传来的荷载相同,轴心受压,横墙两侧楼盖传来的荷载不同,偏心受压,验算横墙的底部截面,横墙的底部截面,横墙的上部截面,五）、强度计算,全截面受
14、压承载力验算,局部受压承载力验算,六）、高厚比验算,五、单层刚性方案房屋墙、柱承载力的验算过程,纵墙:,左右开间各一半,横墙：,取1m长的墙体,一、计算单元,二、计算简图,墙的上端为不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础顶面的竖向构件,三、荷载计算,1、屋面荷载,屋面恒载,屋面活载或雪荷载,集中力N1作用于墙（柱）顶面,2、风荷载,集中力W作用于纵墙（柱）顶面,沿高度均匀分布的线荷载q1（q2 ）作用于迎（背）风墙面,3、墙体自重,四、内力计算,竖向荷载作用下：,风荷载作用下：,RA=RB=3M/2H,VA=VB=-3M/2H,MAB=-M/2,MBA=M,My=(2-3y/H)M/2 （任意截面处
15、）,RA=5qH/8,VB =-3qH/8,VA=5qH/8,RB =3qH/8,MAB=qH2/8,My=(3-4y/H)qHy/8 （任意截面处）,当y=3H/8时， Mmax=9qH2/128,五、控制截面与内力组合,（一）确定控制截面,I I截面（窗顶）, 截面（窗底）, 截面（墙、柱底面）,（二）内力组合,1、恒载+风载,2、恒载+活载,3、恒载+0.85（活载+风载）,（三）控制截面的最不利内力,每一个组合都产生N和M,每一个控制截面有三种组合,Nmax,Mmax,六、强度计算,全截面受压承载力验算,局部受压承载力验算,七、高厚比验算,小 结： 作业布置： 预 习：第五节 思考题: 11.19、20、21。,结束！ 谢谢大家！,