刚性、刚弹性和弹性方案

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时间:2018-07-21

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1、砌体结构房屋的静力分析-刚性方案、刚弹性方案和弹性方案砖、石和砌块砌体房屋中承重墙体在荷载作用下的内力计算。砌体结构房屋的墙、柱等竖向承重构件采用砖、石或砌块砌体建造,楼盖和屋盖等水平承重构件采用钢筋混凝土或其他材料建造的房屋,也常称为混合结构房屋。有时这种房屋的内部柱子采用钢筋混凝土,但外墙仍采用砖、石或砌块砌体。  承重体系 由于使用要求不同,房屋的建筑平面、剖面、内部空间、房间的布局和大小常常是多种多样的。一般多按墙、柱的承重特点分为三种体系:  ①纵墙承重体系。楼盖和屋盖的荷载主要传给纵墙,

2、纵墙是主要承重墙,横墙和山墙承受楼盖和屋盖的荷载很少。这种体系适用于使用上要求较大房间的建筑,如办公楼、图书馆、食堂、厂房和学校等建筑。由于横向承重墙间距较大,因此房屋的横向刚度较差。  ②横墙承重体系。楼盖和屋盖的荷载主要传给横墙,横墙是主要承重墙,纵墙承受楼盖和屋盖的荷载很少。墙体材料用量较多,由于横向承重墙间距很小,房屋的空间刚度很大。这种体系适用于宿舍和住宅等居住建筑。  ③内框架承重体系。外墙(有时还有少量内墙)和内部的钢筋混凝土柱共同承受楼盖和屋盖的荷载,钢筋混凝土柱和楼(屋)盖梁组成内

3、框架。这种房屋内部没有或很少布置承重墙,一般仅有钢筋混凝土柱,可以取得较大的室内空间而不增加梁的跨度,楼盖和屋盖的结构高度较小。这种体系适用于多层厂房、商店和旅馆等建筑,有时某些建筑的底层也采用。由于内部承重墙少,房屋的空间刚度较差;墙和柱材料不同,容易产生不均匀压缩;地基也容易产生不均匀沉降,设计时应特别注意。  不同的承重体系,墙体的布置各有特点,墙体的材料用量和结构的空间刚度差别较大。在工程中采用哪一种承重体系,首先要满足使用要求和考虑建筑特点,再从材料用量、施工条件和工程造价等方面综合进行比

4、较,力求做到经济合理。  在地震区,无论采用何种承重体系,纵横墙体的布置除应满足地震作用的强度要求外,横墙间距不得超过一定限值,以满足房屋纵横两个方向的整体刚性要求。此外,还需考虑其他抗震构造措施,如在房屋的转角及内外纵横墙交接处设置钢筋混凝土构造柱(见墙板结构)。静力分析 结构在荷载作用下的静力分析与计算简图有关,砌体结构房屋墙、柱的计算简图又与房屋的空间刚度有关。根据空间刚度的大小,有的国家将砌体结构房屋分为两类:刚性结构和弹性结构。横墙较多且间距较小,其屋盖和层间楼盖可以视作结构的横隔板,这种

5、房屋属于刚性结构;横墙很少、间距超过一定范围的则属于弹性结构。中国将砌体结构房屋根据房屋的刚度分为三种计算方案:刚性方案、弹性方案和刚弹性方案。  ①刚性方案。认为房屋的空间刚度很大,在水平荷载(包括竖向偏心荷载产生的水平力)作用下,由于结构的空间作用,墙、柱处于空间受力状态,顶点位移很小,屋盖和层间楼盖可以视作墙、柱的刚性支座。对于单层房屋,在荷载作用下,墙、柱可按上端不动铰支于屋盖,下端嵌固于基础的竖向构件计算。对于多层房屋,在竖向荷载作用下,墙、柱在每层高度范围内,可近似地按两端铰支的竖向构件

6、计算;在水平荷载作用下,墙、柱可按竖向连续梁计算。民用建筑和大多数公共建筑均属于这种方案。此时,横墙间的水平荷载由纵墙承受,并通过屋盖或楼盖传给横墙,横墙可以视作嵌固于基础的竖向悬臂梁,考虑轴向压力的作用按偏心受压和剪切计算,并应满足一定的刚度要求。  ②弹性方案。认为房屋的空间刚度很小,在水平荷载作用下,结构的空间作用很弱,墙、柱处于平面受力状态。单层厂房和仓库等建筑常属于这种方案。此时,在荷载作用下,墙、柱内力应按有侧移的平面排架或框架计算。  ③刚弹性方案。认为房屋的空间刚度介于刚性方案与弹性

7、方案之间,在水平荷载作用下,屋盖对墙、柱顶点的侧移有一定约束,可以视作墙、柱的弹性支座。单层房屋也常属于这种方案。此时,在荷载作用下,墙、柱内力可按考虑空间工作的侧移折减后的平面排架或框架计算。  工程中绝大多数砌体结构房屋都是由纵、横承重墙和楼盖、屋盖组成,都具有一定的空间刚度,因而恰当地利用空间刚度和考虑结构的空间作用,对工程设计有实际意义。如对满足刚性方案条件的房屋,按刚性方案的计算简图,墙体的内力将比按弹性方案的计算结果小得多,从而减少材料用量,降低造价。  为了便于应用,中国的设计规范根据

8、楼盖或屋盖的整体性程度和材料性质不同将房屋区分为整体式、装配整体式和装配式无檩体系的钢筋混凝土屋盖或楼盖;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楼盖;以及冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖三种类型。设计时,可按刚度符合一定要求的横墙间距确定静力计算方案。

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