二级建筑师-建筑结构与结构选型-讲义（十五）

　　（三）砌体的受力性能及影响砌体抗压强度的因素
 
　　砌体受压时单块块材处在复杂应力状态下工作，不仅受压，并且还受弯、受剪和受拉，从而使块材抗压强度不能充分发挥，因此，砌体的抗压强度低于所用块材的抗压强度。
 
　　影响砌体抗压强度的因素有：
 
　　1．块材和砂浆强度的影响
 
　　块材和砂浆强度是影响砌体抗压强度的主要因素，砌体强度随块材和砂浆强度的提高而提高。对提高砌体强度而言，提高块材强度比提高砂浆强度更有效。
 
　　一般情况下，砌体强度低于块材强度。当砂浆强度等级较低时，砌体强度高于砂浆强度；当砂浆强度等级较高时，砌体强度低于砂浆强度。
 
　　2，块材的表面平整度和几何尺寸的影响
 
　　块材表面愈平整，灰缝厚薄愈均匀，砌体的抗压强度可提高。当块材翘曲时，砂浆层严重不均匀，将产生较大的附加弯曲应力使块材过早破坏。
 
　　块材高度大时，其抗弯、抗剪和抗拉能力增大；块材较长时，在砌体中产生的弯剪应力也较大。
 
　　3．砌筑质量的影响
 
　　砌体砌筑时水平灰缝的厚度、饱满度、砖的含水率及砌筑方法，均影响到砌体的强度和整体性。水平灰缝厚度应为8－12mm（一般宜为l0mm）；水平灰缝饱满度应不低于80%；砌体砌筑时，应提前将砖浇水湿润，含水率不宜过大或过低（一般要求控制在10%－15%）；砌筑时砖砌体应上下错缝，内外搭接。
 
　　二、砌体房屋的静力计算
 
　　房屋中的墙，柱等竖向构件用砌体材料，屋盖、楼盖等水平承重构件用钢筋混凝土或其他材料建造的房屋，由于采用了两种或两种以上材料，称为混合结构房屋，或称为砌体结构房屋。
 
　　（一）砌体结构房屋承重墙布置的四种方案
 
　　1．横墙承重体系
 
　　在多层住宅、宿舍中，横墙间距较小，可做成横墙承重体系，楼面和屋面荷载直接传至横墙和基础。这种承重体系由于横墙间距小，因此房屋空间刚度较大，有利于抵抗水平风载和地震作用，也有利于调整房屋的不均匀沉降。
 
　　2．纵墙承重体系
 
　　在食堂、礼堂、商店、单层小型厂房中，将楼、屋面板（或增设檩条）铺设在大梁（或屋架）上，大梁（或屋架）放置在纵墙上，当进深不大时，也可将楼、屋面板直接放置在纵墙上，通过纵墙将荷载传至基础，这种体系称为纵墙承重体系。
 
　　纵墙承重体系可获得较大的使用空间，但这类房屋的横向刚度较差，应加强楼、屋盖与纵墙的连接，这种体系不宜用于多层建筑物。
 
　　3．纵横墙承重体系
 
　　在教学楼、实验楼、办公楼、医院门诊楼中，部分房屋需要做成大空间，部分房间可以做成小空间，根据楼、屋面板的跨度，跨度小的可将板直接搁置在横墙上，跨度大的方向可加设大梁，板荷载传至大梁，大梁支承在纵墙上，这样设计成纵横墙同时承重，这种体系布置灵活，其空间刚度介于上述两种体系之间。
 
　　4．内框架承重体系
 
　　在商场、多层厂房中，常需要较大的空间，可在房屋中部设柱，大梁一端支承在柱上，另一端支承在周边承重墙上，这样，在大梁中部形成内框架承重体系。这种体系房屋横墙少，空间刚度差，且柱基础与基础形式不同，容易产生不均匀沉降。
 
　　（二）砌体结构房屋静力计算的三种方案
 
　　砌体结构房屋，根据其横墙间距的大小、屋（楼）盖结构刚度的大小及山墙在自身平面内的刚度（即房屋空间刚度），可将房屋的静力计算分为三种方案，下面以单层房屋为例。
 
　　1．刚性方案
 
　　房屋空间刚度大，在荷载作用下墙柱内力可按顶端具有不动铰支承的竖向结构计算。
 
　　2．刚弹性方案
 
　　在荷载作用下，墙柱内力可考虑空间工作性能影响系数，按顶端为弹性支承的平面排架计算。
 
　　3．弹性方案
 
　　在荷载作用下，由于空间刚度很差，墙柱内力按有侧移的平面排架计算。
 
　　规范将房屋按屋盖或楼盖的平面刚度分为三种类型，并按房屋横墙间距确定静力计算方案，见表7－10。
 
　　房屋的静力计算方案表7－10
 
　　屋盖或楼盖类别刚性方案刚弹性方案弹性方案
 
　　整体式、装配整体式和装配无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖S<3232≤s≤72s>72
 
　　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S<2020≤s≤48s>48
 
　　瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖S<1616≤s≤36s>36
 
　　注：表中s为房屋横墙间距，其长度单位为m。
 
　　对于单层砌体房屋，在风载作用下，一般可按刚性、弹性、刚弹性三种方案进行设计。
 
　　对于多层砌体房屋，在风载作用下，一般均按刚性方案设计，很少情况下按弹性方案设计。
 
　　作为刚性和刚弹性方案的横墙，为了保证屋盖水平梁的支座位移不致过大，横墙应符合下列要求，以保证其平面刚度。
 
　　（1）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%。
 
　　（2）横墙厚度不宜小于180mm。
 
　　（3）单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋横墙长度，不宜小于H/2（打为横墙总高度）。
 
　　当横墙不能同时满足上述要求时，应对横墙刚度进行验算，如其最大水平位移值μ≤H/4000时，仍可视作刚性或刚弹性方案的横墙。
 
　　（三）刚性方案房屋的静力计算
 
　　1．单层房屋承重纵墙
 
　　（1）计算单元和计算简图
 
　　对有门窗洞口的外纵墙，可取一个开间的墙体作为计算单元。对无门窗洞口的纵墙，可取1．0m墙体作为计算单元。
 
　　在竖向和水平荷载作用下，可将墙上端视作为不动铰支座支承于屋盖，下端嵌固于基础顶面的竖向构件。
 
　　作用于排架上的竖向荷载（包括屋盖自重、屋面活载和雪载），以集中力Nl的形式作用于墙顶端。由于屋架或大梁对墙体中心线有偏心距e，屋面竖向荷载还产生弯矩M＝N1*e
 
　　作用于屋面上的风载简化为集中力形式直接通过屋盖传至横墙，对纵墙不产生内力。作用于墙面上的风荷载为均布荷载，迎风面为压力，背风面为吸力。
 
　　墙体自重作用于墙体中心线上，对等截面墙时，墙体自重不产生弯矩。
 
　　（2）内力计算
 
　　竖向荷载作用下及水平荷载作用下，分别进行计算。
 
　　2．多层房屋承重纵墙
 
　　多层房屋通常选取荷载较大、截面较弱的—个开间作为计算单元，受荷宽度为（l1＋12）/2。
 
　　在竖向荷载作用下，多层房屋墙体在每层范围内，可近似地看作两端铰支的竖向构件；在水平荷载作用下，可视作竖向的多跨连续梁。
 
　　刚性方案多层房屋因风荷载引起的内力很小，当刚性房屋外墙符合下列要求时，可不考虑风荷载的影响。
 
　　（1）洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3；
 
　　（2）层高和总高不超过表7－11的规定；
 
　　（3）屋面自重不小于0．8kN/m2。