建筑结构5Word格式.docx

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2、基本公式的应用

六、斜截面抗剪承载力计算

1、斜截面受剪破坏形态

2、配箍梁的抗剪承载力计算

3、弯起钢筋抗剪承载力计算

七、受弯构件的材料图及其应用

1、纵向拉筋全部伸入支座

2、部分纵向拉筋的弯起

3、部分纵向钢筋的截断

八、钢筋混凝土偏心受力梁

1、扭曲截面承载力计算

2、公式的适用条件及计算规定

3、纵筋和箍筋的配筋构造

4、实例分析

九、混凝土构件的裂缝宽度和变形验算

1、裂缝宽度验算

2、变形控制验算

3、实例分析

5-3混凝土柱

在钢筋混凝土结构中，以承受纵向压力为主的构件称作钢筋混凝土柱。

一、混凝土柱的构造

1、构件材料选择

2、截面形式和尺寸

3、纵向钢筋和箍筋

二、轴心受压柱

1、基本概念

2、基本公式

三、偏心受压柱

1、偏心受压柱正截面破坏特征

2、偏心受压柱正截面抗弯承载力计算

3、偏心受压柱斜截面抗弯承载力计算

5-4混凝土结构梁柱节点

在框架结构中，梁和柱的重叠区域称作节点（刚节点）。

一、节点的基本概念

1、力学特点

2、变形特点

3、强节点弱杆件

4、节点形式

二、纵向钢筋的基本构造

1、纵筋的锚固方式

2、中间层端节点纵筋的构造

3、中间层中节点纵筋的构造

4、框架柱纵筋的构造

5、框架端节点处纵筋弯弧半径

6、框架节点内的水平箍筋

5-5混凝土剪力墙

在建筑设计中，剪力墙结构得到广泛应用，它们可以承受并传递弯矩M、剪力V和轴力N等各种内力。

一、基本概念及构造

1、基本定义

2、截面形式及材料

3、计算方法

4、基本构造

二、正截面抗压承载力计算

1、大偏心受压墙计算

2、小偏心受压墙计算

3、弯矩作用平面外的抗压承载力验算

三、斜截面抗剪承载力计算

第六章砌体结构

砌体:

用块体和砂浆由人工砌筑而成的一类整体建筑材料。

砌体结构：

用块体和砂浆由人工砌筑而成的墙体、柱子，作为建筑物主要受力构件的结构。

砌体结构多用于6层及以下的民用建筑。

6-1砌体结构的材料

块体和砂浆是组成砌体的主要材料，它们直接影响到砌体的基本力学性能。

一、块体、砂浆和砌体

砖混结构的基本构件是墙和柱，它们主要由块体、砂浆和砌体组成。

1、块体

块体主要包括砖、砌块和天然石材等材料。

A、砖

砖是常用块体，主要包括烧结砖和非烧结砖两大类。

烧结普通砖和烧结多孔砖：

用粘土、页岩、煤矸石和粉煤灰等为主要原料，经焙烧制成其外形尺寸符合规定的承重砖。

烧结普通砖包括实心和孔洞率≤25%的一类砖材。

基本尺寸为240mm×

115mm×

53mm，常称作标准砖或普通砖。

特点是强度高，具有较好的抗冻性、抗酸性和防水性，但自重较大。

广泛应用于各类民用建筑。

烧结多孔砖是指孔洞率＞25%，且孔的尺寸小而数量多的一类砖材，简称作多孔砖。

150mm×

90mm的KP1型、240mm×

180mm×

115mm的KP2型和尺寸为190mm×

190mm×

90mm的KM1型等。

特点是减轻墙体自重、改善保温隔热性能、节约材料和能源。

广泛应用于各类民用和工业建筑，它们是国家推广使用的建材。

非烧结硅酸盐砖：

以硅质和石灰材料等为主要原料压制成土坯，经高压蒸汽养护而成的实心砖。

常用有石英砂和石灰为原料制成的蒸压灰砂砖、以粉煤灰和和石灰为原料制成的蒸压粉煤灰砖。

非烧结硅酸盐砖的基本尺寸为240mm×

53mm，与普通砖相同。

特点是抗冻性、抗酸性、防水性和强度稳定性较差。

主要用于各类次要性的、临时性的建筑。

B、砌块

一般以混凝土、浮石、火山渣、陶粒等为原料制作，尺寸比标准砖大的块状体称作砌块。

小型的砌块高度约为180～350mm，其特点是尺寸较小、使用灵活、便于手工砌筑。

人们可利用其孔洞设计配筋芯柱，以满足构件的抗震要求。

墙用砌块按其形状和用途可分为结构型砌块、构造型砌块、装饰型砌块和功能型砌块等，如P213图6.1.2所示。

结构型砌块又可分为承重砌块和非承重砌块。

承重砌块的主规格为390mm×

190mm，并以3～4种辅助规格组成墙用砌块的基本系列，用以砌筑100mm模数的墙体。

非承重砌块多用于框架结构中的填充墙和隔墙。

C、天然石材

通过人工或机械采掘后加工制成，以花岗石或石灰石为原料的建筑用石材。

天然石材的尺寸可按设计要求确定，其特点是强度较高，具有较好的抗冻性、抗气性和防水性，但自重较大。

主要用于各类建筑结构基础或挡土墙。

D、块体的强度等级

由标准试件，按标准试验方法测定的块体极限抗压强度平均值，称作块体的强度等级。

它们用符号MU表示，以Mpa（10N/mm2）为单位。

在《砌体结构设计规范》中给定了块体的强度等级。

即：

（5级）

MU30、MU25、MU20、MU15、MU10级。

蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖：

（4级）

MU25、MU20、MU15、MU10级。

砌块：

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5级。

石材：

（7级）

MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20级。

2、砂浆

由细骨料砂和适量的无机胶结材料（如水泥、石灰、石膏、粘土等），加水搅拌制成的混合材料。

A、砂浆的作用

其一是用砂浆粘结块体，使单个的块体形成整体而能承受荷载。

其二是用砂浆找平块体间的接触面，促使块体间的应力分布均匀。

其三是用砂浆填满块体间的缝隙，可减少砌体的透风性，以提高砌体的隔热性和抗冻性。

B、砂浆的类型

按配料成份的不同，砂浆可分成水泥砂浆、混合砂浆等。

水泥砂浆：

由水泥、砂和水按一定比例拌和后制成，并在潮湿的环境中硬化。

特点是强度较高，耐久性及抗渗性好，但和易性差、水泥用量偏多。

水泥砂浆多用于对防水有较高要求、对强度有较高要求的砌体。

混合砂浆：

在水泥砂浆中掺入适量的塑化剂即可制成混合砂浆。

塑化剂包括石膏、石灰、皂化松香等材料。

其作用是改善砂浆的和易性及保水性，增加其可塑性，从而提高砌体的砌筑质量。

实际中常用的是水泥石灰砂浆。

特点是和易性、保水性较好，便于砌筑且水泥用量较少，但其强度较低。

水泥石灰砂浆多用于砌筑墙、柱等一般砌体。

C、砂浆的等级

基本要求：

满足强度等级、具有合适的可塑性（亦称流动性）及保水性。

强度等级：

M15、M10、M7.5、M5、M2.5级。

3、砌体材料的选用

根据砌体使用部位及环境条件，按计算和构造要求确定。

A、对于5层及以上的房屋外墙、较潮湿房间的墙体、层高大于6米的墙和柱、承受振动的墙和柱，所用砖的最低强度等级为MU10级，砂浆的最低强度等级为M5级。

B、地面以下或防潮层以下的砌体，根据地基土潮湿程度，其材料的最低强度等级应符合P214表6.1.1要求。

C、承重墙梁的砖，强度等级不应低于MU10级，其计算高度范围内的砂浆强度等级不应低于M5级。

其它情况时砂浆强度等级不应低于M2.5级。

D、墙体防潮层一般采用防水砂浆铺设，常用做法是20厚1:

2水泥砂浆掺5%防水粉。

墙体勒脚部分常采用12厚1:

3水泥砂浆摸灰，8厚1:

2水泥砂浆粉刷。

E、关于块体和砂浆材料选用的一般情况，可参阅P213处的四个方面讨论处理。

4、砌体的分类

根据构造，砌体可分为无筋砌体和配筋砌体两类。

A、无筋砌体

没有配筋或者没按计算配置钢筋的砌体称作无筋砌体，它们包括砖砌体、砌块砌体和石砌体三种形式。

砖砌体：

它们可分作实心粘土砖砌体、多孔砖砌体、蒸压灰砂砖砌体和蒸压粉煤灰砖砌体等。

标准砖可砌筑成厚度为120mm半砖、240mm一砖、370mm一砖半、490mm两砖和620mm两砖半墙体。

多孔砖可砌筑成厚度为90mm、180mm、240mm、290mm和390mm的墙体。

砌块砌体：

它们的技术问题是砌块的排列，其主砌块与辅砌块宜相互协调分布、错缝搭接。

实际中要求砌块的排列类型最少、规律整齐、避免通缝。

对于空心砌块还应做到对正孔洞、对齐上下皮砌块的肋部，以便于传递荷载。

由于砌块砌体的孔洞率较大，使得砂浆与砌块的结合较差，所以该类砌体的整体性和抗弯剪能力较差。

B、配筋砌体

在砌体中按计算和构造要求配置钢筋的砌体称作配筋砌体，它们包括横向配筋砌体及组合配筋砌体两种形式。

横向配筋砌体：

在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网片或水平钢筋而形成的配筋砌体。

它们常用于砖柱或窗间墙等偏心距较小的受压构件中，详见P215图6.1.3所示。

组合配筋砌体：

在砌体外侧预留竖向凹槽并配置纵向钢筋，或者在砌块孔洞中配置竖向钢筋，然后再浇筑混凝土或砂浆而形成的配筋砌体。

它们常用于组合柱或剪力墙等的受力构件中，详见P215图6.1.4所示。

二、无筋砌体的强度和变形性能

砌体是由砖、石或砌块等单个块体与砂浆砌筑后粘结成受力的整体。

砌体的受力性能主要取决于块体与砂浆的性能，以及块体在砌体中的受力状态，并与砌筑质量有关。

1、砌体的抗压性能

A、砌体受压的破坏特征

砌体抗压试验采用高厚比H0/h＝3的试件，试验过程经历了三个受力阶段，详见P216图6.1.5所示。

第一阶段：

这个阶段为单砖内出现裂缝，即第一批裂缝在单砖内出现，此时的荷载值约为破坏荷载的50%～80%左右，其大小与砂浆的强度有关。

裂缝方向为竖向或略呈倾斜状。

第二阶段：

这个阶段为多皮砖内出现连续裂缝，即随着荷载增加其单砖裂缝发展成连续裂缝，同时有新的裂缝发生。

连续裂缝在多皮砖内发生，此时荷载值约为破坏荷载的80%～90%左右。

第三阶段：

这个阶段为多皮砖内出现贯通裂缝，即随着荷载增加其连续裂缝发展成多条贯通裂缝，最后由于裂缝间的小柱体丧失稳定性而导致砌体破坏。

在讨论砌体的抗压性能时，一般以第二阶段作为实际破坏阶段，并通过砌体受压时的应力应变曲线说明，详见P216图6.1.6所示。

从图中可见，砖砌体和砌块砌体的抗压强度值均低于块体的抗压强度值。

三条原因……。

B、影响砌体抗压强度的主要因素

影响砌体抗压强度的主要因素有以下几条。

a、块体和砂浆的强度

块体和砂浆的强度越高，砌体的抗压强度也越高。

b、砂浆的性能

砂浆的可塑性和保水性好，可以提高砌体的抗压强度。

砂浆的弹性模量越低，砌体的强度也降低。

c、块体形状和灰缝厚度

块体的高度越大，砌体的抗压强度越高。

灰缝的厚度应适宜，否则会使砌体的强度降低。

砖砌体和小型砌块砌体的灰缝厚度应控制在8～12mm，石材砌体的灰缝厚度不宜大于20mm值。

c、砌体砌筑质量的影响

砌体水平灰缝的饱满度不得低于80%的限值。

砌体中块体的含水量应适中，砌筑时粘土砖和多孔砖的含水率宜为5%～8%，非烧结硅酸盐砖和各类砌筑块体则应避免被雨水浇淋。

此外，砌体的砌筑速度、块体的搭接接缝方式、竖向灰缝的饱满度等，也都对砌体的强度产生影响。

2、砌体抗拉、抗弯和抗剪强度

砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度，主要取决于灰缝中砂浆和块体的粘结强度。

关于砌体的弯曲受拉和受剪的破坏形态，详见P219图6.1.9和图6.1.10所示。

在结构计算中，砌体在水平方向弯曲时，按照沿齿缝破坏的强度计算，砌体在竖直方向弯曲时，按照沿通缝破坏的强度计算，当砌体受剪时，一般也按照沿通缝破坏的强度计算。

3、砌体强度设计值及其调整

砌体的强度设计值通过试验确定，用符号f表示。

A、砌体的强度设计值

不同类型的砌体将取不同的强度设计值。

a、烧结普通砖和烧结多孔砖砌体按P220表6.1.2采用；

蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体按P220表6.1.3采用；

单排孔混凝土砌块和轻骨料混凝土砌块砌体按P220表6.1.4采用。

b、当采用单排孔混凝土砌块对孔浇筑时，灌孔砌体的抗压强度设计值用符号fg表示。

（6.1.1）

式中，fg--灌孔砌体的抗压强度设计值，fg≤2f值。

f--未灌孔砌体的抗压强度设计值，P220表6.1.4查值。

fc--灌孔混凝土轴心抗压强度设计值，P64表5.2.7查值。

α--砌体砌块中灌孔混凝土面积与砌体表面积的比值。

（6.1.2）

δ为混凝土砌块的孔洞率。

ρ为混凝土砌块灌孔率，其值为截面灌孔混凝土面积与截面孔洞面积的比值。

（

）

c、规范中以Cb表示混凝土砌块的强度等级，其值等同于对应的混凝土强度等级的强度指标，并由P64表5.2.7查值。

同时规范中还规定，砌块砌体的灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20，也不宜低于块体强度等级的2倍。

d、对于沿砌体灰缝破坏时，砌体的轴心抗拉强度设计值ft、弯曲抗拉强度设计值ftm和抗剪强度设计值fv，应按P221表6.1.5查值。

b、当采用单排孔混凝土砌块对孔浇筑时，灌孔砌体的抗剪强度设计值用符号fvg表示。

（6.1.3）

B、砌体的强度设计值的调整

在考虑不同因素对砌体强度影响时，可分别不同情况乘以调整系数γa对砌体强度设计值进行调整。

a、有吊车房屋的砌体，跨度≥9m的梁下烧结普通砖砌体，跨度≥7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，其γa取0.9值。

b、无筋砌体结构的截面积A＜0.3m2时，γa取（A+0.7）值。

配筋砌体构件的截面积A＜0.2m2时，γa取（A+0.8）值。

c、砌体用水泥砂浆砌筑时的处理。

对应于表6.1.2～表6.1.4中的抗压强度设计值，γa可取0.9值。

对应于表6.1.5中的抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值，γa可取0.8值。

d、对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆时，仅对砌体的强度设计值取γa值。

e、当施工质量控制等级为C级时，γa取0.89值。

4、砌体的变形性能

砌体的变形可分为荷载产生的受力变形，以及温度改变、材料收缩和徐变等产生的体积变形。

在上述变形中，灰缝变形所占比重最大，而砂浆强度是影响砌体变形的主要因素。

砂浆变形性能的主要指标是弹性模量E，规范中规定的部分砌体弹性模量值现列于P222表6.1.6供查值。

单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块灌孔砌体，弹性模量由以下公式计算。

在后续内容中，关于砌体的线膨胀系数、收缩系数和磨擦系数，可直接按规范P16～17第3.2.5条款及相应表格采用。

6-2砌体建筑结构型式

砌体建筑结构型式

房屋的竖向承重结构体系，通常分为砌体墙柱承重结构体系和混合承重结构体系。

一、砌体墙柱承重结构体系

该体系的特点是，结构在整个高度上都由墙柱承重传力。

它们常用于低层和多层民用建筑。

该结构体系中

沿房屋短方向布置的墙体称作横墙。

沿房屋长方向布置的墙体称作纵墙。

沿房屋外围布置的墙体称作外墙。

沿房屋内部布置的墙体称作内墙。

位于房屋长方向端部的外墙也称作山墙。

根据房屋结构竖向荷载传递路线不同，承重墙柱结构布置方案有三种形式。

1、横墙承重方案

横墙承重方案的结构布置如P223图6.2.2所示。

特点：

每个开间设置一道横墙，常用开间尺寸为2.7～4.2m，横墙与纵墙拉结，房屋的空间刚度大且整体性较好，有利于抵抗水平荷载的作用。

不足的是横墙多而密，平面布置不灵活，不宜满足较大厅、堂的功能要求。

适用：

一般住宅或招待所等民用建筑。

传力路线：

竖向荷载→板→横墙→基础→地基。

2、纵墙承重方案

纵墙承重方案的结构布置如P223图6.2.1所示。

横墙布置不受限制，空间布置灵活，容易满足较大厅、堂的功能要求。

不足的是横墙较少且间距较大，房屋的整体刚度较差，对建筑抗震不利。

从受力角度考虑，纵墙上的门窗大小受到了一定的制约。

纵墙间距一般不宜超过8m的限值。

常用于非抗震设防区教学楼、实验室或图书馆公共建筑。

荷载→板→进深梁或屋架→纵墙→基础→地基。

3、纵横墙承重方案

纵横墙承重方案的结构布置如P223图6.2.3所示。

纵横墙结构布置灵活，较好地克服了横墙承重时内部空间小的弱点。

同时，它们的房屋整体刚度又较纵墙承重结构要好的多。

不足的是建筑抗震性能仍然不如框架结构体系好。

常用于教学楼、实验室、办公楼、或图书馆或住宅等多层民用建筑。

荷载→板→纵墙、横墙、进深梁或屋架→基础→地基。

二、混合承重结构体系

该体系的特点是，在建筑内部或底部布置砖混之外的结构类型共同承载传力。

它们常用于多层或小高层民用建筑。

根据房屋结构荷载传递路线的不同，混合承重结构布置方案有两种形式。

1、内框架砌体结构方案

内框架砌体结构方案的结构布置如P224图6.2.4所示。

体系内部为钢筋混凝土框架结构，外墙为砌体承重墙的混合结构。

该结构方案有三种布置形式

单排柱到顶的内框架承重结构，如（a）图所示。

一般用于2～3层房屋。

单排柱到顶的内框架承重结构，如（b）图所示。

一般用于多层房屋。

底层的内框架承重结构，如（c）图所示。

一般用于没有抗震设防要求的2～3层房屋。

2、底层框剪结构方案

底层框剪结构方案的结构布置如P224图6.2.5所示。

在房屋的底部布置钢筋混凝土框架和剪力墙结构，上部各层布置砌体承重墙的混合结构。

底层框剪结构方案可以较好地适用于底层大空间的建筑功能要求。

但可能会造成结构下柔上刚，房屋的竖向刚度在底层或第二层之间发生突变现象。

为此，《建筑抗震设计规范》中对房屋上、下层抗侧刚度的比值给出了具体的规定。

6-3砌体结构的静力计算

对于砌体结构，应根据房屋空间受力性能的强弱情况，确定结构分析方案，以便计算结构在荷载作用下的内力。

一、静力计算方案简况

在结构分析时，常按平面受力结构计算。

一般取房屋的一个开间作为计算单元，详见P226图6.3.1所示。

1、房屋风载下的工作状态

下面以三种单层砌体状况为例说明。

A、一般横墙、山墙情况

房屋两端有山墙时风载的传递途径：

风荷载→屋盖结构→山墙→山墙基础→地基

纵墙→纵墙基础

此时，房屋纵墙顶部水平位移具有两个特点。

位移沿纵墙方向是变量，且两端大中间小。

位移值同时与纵墙刚度、屋盖结构水平刚度及山墙刚度相关。

顶点位移由两部分组成：

（6.3.1）

式中，Δs--房屋中间墙柱单元的顶点水平位移值。

Δw--房屋两端山墙单元的顶点水平位移值。

Δr--屋盖水平梁单元的顶点最大水平位移值。

B、房屋内设较多横墙情况

房屋内设较多横墙时风载的传递途径：

风荷载→屋盖结构→山墙→基础→地基

纵墙横墙

此时，可将屋盖水平梁视为支承在横墙和山墙上的连续梁。

由于横墙数较多且刚度大，Δs值将会随着Δw和Δr的减小而快速减小。

C、房屋两端不设山墙情况

房屋两端不设山墙时风载的传递途径：

风荷载→屋盖、纵墙→纵墙基础→地基

此时，屋盖水平梁仅发生平移而无变形，纵墙顶部水平位移即为屋盖水平梁的顶点位移，且墙顶位移沿房屋纵向均匀分布。

该位移可用符号Δp表示。

2、房屋结构静力计算方案

按构造常将房屋单元计算简图取作平面排架，详见P227图6.3.2所示。

它们以三种结构静力计算方案处理。

A、刚性方案情况

房屋纵墙顶部水平位移Δs很小，此时可按柱顶有水平可动铰约束，且横梁刚度为无限大的排架结构计算。

B、弹性方案情况

房屋纵墙顶部水平位移Δs≈Δp（无山墙房屋纵墙顶部水平位移），此时可按一般的排架结构计算。

C、刚弹性方案情况

房屋纵墙顶部水平位移Δs在（0～Δp）之间取值，此时可引入一个小于1.0的空间性能影响系数ηi，将房屋按柱顶有水平弹性约束排架结构计算。

为便于应用，《砌体结构设计规范》中规定，房屋的静力计算方案以横墙间距为参数，根据不同的楼盖类型，按照P227表6.3.1进行划分。

D、两种情况说明

在多层房屋静力计算时，如果顶层不符合刚性方案的要求，而下面各层又可确定为刚性方案的房屋，则称作上柔下刚房屋。

此时，顶层可按单层房屋计算。

以上是按纵墙承重方案进行的讨论。

如果要计算横墙承重方案中山墙或横墙的内力，可以纵墙间距替换前述表中的横墙间距，作为划分计算方案的依据。

二、刚性和刚弹性房屋横墙的构造

在结构分析时，对于刚性和刚弹性房屋中的横墙，一方面要满足其间距要求，另一方面要满足一定的构造。

它们有以下三个方面的要求。

1、横墙的高度

单层房屋的横墙高度不宜大于横墙的长度，多层房屋的横墙高度不宜大于横墙的长度的2倍。

2、横墙的厚度

单层和多层房屋的横墙厚度不应小于180mm。

3、洞口的面积

房屋的横墙上开有洞口时，其水平截面积不应超过横墙截面积的50%值。

三、刚性方案多层房屋的静力计算

在结构分析时，刚性房屋主要时纵墙、横墙计算。

1、纵墙的内力计算

A、计算单元

对于有洞口的纵墙，可选取相邻两洞口之间的墙体单元计算。

对于无洞口的纵墙，可选取一个开间内的墙体单元计算。

详见P228图6.3.3所示。

受荷面积：

的范围

墙计算截面宽度：

（有洞口时）

或者

（无洞口时）

式中，b--壁柱宽度。

H--楼层高度。

S1、S2--相邻两个开间的宽度。

说明：

计算有洞口墙体单元的内力时，可以门窗洞口间的Ⅰ-Ⅰ截面计算，也可考虑每层墙体单元上下刚度的变化，以Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ截面计算。

B、水平荷载下的内力计算

在水平荷载下，纵墙单元可简化为一连续的四边支承板体系进行计算。

这里，底层墙体高度可取基础顶面至上层楼盖梁底面间的距离，其它各层墙体高度可取上下层楼盖梁底面间的距离。

如果横墙间距与层高的比值（S/H）≥1.5的值，纵墙单元可作为竖向连续的单向板计算。

详见P228图6.3.4所示。

风荷载引起的墙体弯矩