砌体结构设计与复习

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1、砌体结构设计与复习2003年5月20日目录121设计依据1.1砌体结构房屋的整体空间作用1.2内力计算1.3承载力验算抗震计算的基本原理2.1动力方程的质量、刚度矩阵形成2.2时程分析原理的简单说明111123030321设计依据1.1砌体结构房屋的整体空间作用砌体结构房屋一般是由屋盖、楼盖、纵墙、横墙和基础组合而成，整个房屋如同一个空间盒子，承受着各种垂直方向和水平方向荷载的作用[2]。对于空旷单层或多层砌体房屋在规范的静力计算方案一章中，介绍了根据横墙间距与屋盖或楼盖类别要按弹性、刚性和刚弹性三种方案之一进行计算（见表1-1）。对弹性方

2、案按刚架或半刚结刚架进行计算；对刚性方案按连续梁考虑风荷载作用的出平面弯矩，也给出了连续梁支座弯矩简化计算的公式：wHi2；对刚弹性方案则要根据规范所给的有关表格，根据楼盖（屋盖）类型和横墙间距确定空间工作系数，按规范有关规定进行分析。对于单层或多层空旷厂房一般可能要做弹性或刚弹性静力分析，对其他的一般房屋一般都属于刚性方案房屋，就不需要考虑空间整体作用了。表1-1房屋的静力计算方案Table1-1StaticAnalysisSchemeofBuilding21.2内力计算对砌体结构房屋，屋盖类型和横墙间距直接影响其空间刚度[3]。一般软件

3、主要适用于横墙间距较小，刚度较大的多层房屋，因此一般选择刚性方案进行房屋静力计算（图1-1）。竖向荷载主要指重力荷载，包括结构自重、非结构构件自重及活荷载。活荷载取用依据荷载规范。一般软件中没有考虑活荷载的不利布置。在竖向荷载作用下，墙在每层高度范围内，可近似地视作两端铰支的竖向构件。水平荷载包括了风荷载和水平地震作用。在水平荷载作用下，墙在每层高度范围内，可近似地视作竖向连续梁。1.1图多层刚性方案Fig.1-1RigidAnalysisSchemeofMultistoreyBuilding1.2.1竖向荷载竖向荷载计算中，上层传来的竖向

4、荷载不考虑其弯矩影响，而为作用与上一楼层墙的截面重心处。本层传来的竖向荷载考虑其对墙的实际偏心影响。其对墙外边缘的距离根据理论研究和试验的实际情况，对屋盖梁取0.33a0（a0为梁端有效支承长度），对楼盖梁考虑上部荷载和内力重分配的塑性影响取0.4a0[5]。3(a)屋盖梁(b)楼盖梁1.2图梁端有效支承长度Fig.1-2EddectiveSupportLengthofBeamEnd设墙厚为h，则偏心距分别为e0?其中a0近似计算为hh?0.33a0和e0??0.4a0(1-1)22a0?式中，hc——梁的截面高度；f——砌体的抗压强度。h

5、cf(1-2)作用于每层墙上端的垂直荷载N和弯矩M分别为：N?N0?NlM?Nl?e0Nl?e0Me??NN0?Nl式中，Ng——本层墙体自重；e——N0、Nl的合力对墙重心轴的偏心距。每层墙的弯矩图为三角形，上端M=Ml·e，N=N0+Nl，弯矩最大，垂直荷载最小，下端M=0，N=N0+Nl+Ng，弯矩最小，垂直荷载最大。对于梁跨度大于9m的墙承重的多层房屋，除按上述方法计算墙体承载力4(1-3)外，宜按梁两端固结计算梁端弯矩，再将其乘以系数γ后，按墙体线性刚度分到上层墙底部和下层墙顶部，修正系数γ可取为：??0.2a——梁端实际支承长度

6、；a(1-4)hh——支承墙体厚度，当上下墙厚度不同时取下部墙厚，当有壁柱时取hf。这种方法将墙视作两端铰接，大大简化了砌体结构的设计，且偏于安全，是世界各国目前较为广泛采用的方法。1.2.2风荷载是否考虑风荷载作用，可由用户指定。一般说来，风荷载引起的内力，对刚性方案房屋而言，其值不大，往往不足全部内力的5%，风荷载组合时，可以乘以小于1的组合系数，承载能力由竖向荷载所控制。《砌体结构设计规范》5003-2001规定，当刚性方案多层房屋的外墙符合下列要求时，静力计算可不考虑风荷载的影响（注意：当设计单层或多层空旷厂房时，风荷载的计算要考虑

7、空间整体作用）：1．2．3．4．洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3；层高和总高不超过表1-2的规定；屋面自重不小于0.8kN/m2。对于多层砌块房屋190mm厚的外墙，当层高不大于2.8m，总高不大于19.6m，基本风压不大于0.7kN/m2。表1-2外墙不考虑风荷载影响的最大高度Table1-2MostHeightofExteriorWallwithoutregardtoWindLoad当需要考虑风荷载时，计算受风面积及风力作用点取法可为：第i层受风面5积为Si，风力作用点为：竖向在层标高Hi处，水平在迎风投影面积的形心Xi处，则S

8、i?2Xihi(1-5)其中，hi——第i层的层高。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值w按下式计算[8]：w??z?z?sw0(1-6)式中w0——基本风压，应根据《建筑结构荷载规