一、砌體材料及其力學性能
(一)砌體分類
砌體是由各種塊材和砂漿按一定的砌筑方法砌筑而成的整體。它分為無筋砌體和配筋砌體兩大類。無筋砌體又因所用塊材不同分為磚砌體、砌塊砌體和石砌體。在砌體水平灰縫中配有鋼筋或在砌體截面中配有鋼筋混凝土小柱者稱為配筋砌體。
1.磚砌體
由磚與砂漿砌筑而成的砌體,其中磚包括實心黏土磚和黏土空心磚。
(1)實心黏土磚(簡稱實心磚)
實心黏土磚具有全國統(tǒng)一的規(guī)格,其尺寸為240×115×53(mm),它以黏土為主要原料,經過焙燒而成,其保溫隔熱及耐久性能良好,強度也較高,是最常見的砌體材料。由于黏土材料耗費廣大耕地,從保護土地資源考慮,目前實心黏土磚的應用受到政策上的限制。
(2)黏土空心磚(簡稱空心磚)
為了減輕砌體自重,保護農田資源,近來,我國部分地區(qū)生產廠不同孔洞形狀和不同孔洞率的黏土空心磚。這種磚由于做成部分孔洞,因此自重較輕,保溫隔熱性能有了進一步改善。
由于孔洞方向不同,黏土空心磚分為豎孔空心磚和水平孔空心磚兩類。豎孔空心磚孔洞率一般為15%—20%,以免強度降低過多影響使用。砌筑時由于孔洞垂直于受壓面,強度較高,可用于承重墻,其強度等級劃分同實心磚。水平孔空心磚可采用較大的孔洞率,一般為40%~60%,以取得更好的隔熱、隔聲性能。砌筑時孔洞平行于承壓面,故強度較低,一般只能用于外承重隔墻或框架填充墻。
在豎孔空心磚型號中,字母K表示空心;M表示模數(shù),P表示普通。
普通空心磚KPl重量較輕,可與標準磚配合使用;ψψ砍磚容易,不需配磚,因此在部分地區(qū)用得較多。普通空心磚KP2也能與標準磚配合使用,但砍磚較多,施工時尚需輔助規(guī)格的配磚。模數(shù)空心磚KMl不能與普通標準磚配合使用,同時在拐角、T字形接頭處,由于錯縫要求,還需要輔助規(guī)格的配磚。
目前,國家標準對空心磚的孔洞形狀、孔洞率及布置方式未作統(tǒng)一規(guī)定,因此各地區(qū)產品不盡相同。
2.砌塊砌體
由砌塊與砂漿砌筑而成,砌塊材料有混凝土、粉煤灰等。目前,我國常用的有混凝土中、小型空心砌塊和粉煤灰中型砌塊。小型砌塊高度為180~350mm,中型砌塊高度為360~900mm,見圖11-2。小型砌塊可用手工砌筑,中型砌塊采用機械施工。大型砌塊由于起重設備的限制,很少應用。
3.配筋砌體
在砌體中配置鋼筋或鋼筋混凝土時,稱為配筋磚砌體。目前,我國采用的配筋砌體有:
(1)網狀配筋磚砌體
在砌體水平灰縫中配置雙向鋼筋網,可加強軸心受壓或偏心受壓墻(或柱)的承載能
力(圖11-3a)。
(2)縱向配筋磚砌體
在砌體的豎向灰縫中配置縱向鋼筋(圖1l—3b),施工麻煩。
(3)組合砌體
由砌體和鋼筋混凝土組成,鋼筋混凝土薄柱也可用鋼筋砂漿面層代替(圖11-3c)。主要用于偏心受壓墻、柱。
此外,在砌體結構拐角處或內外墻交接處放置的鋼筋混凝土構造柱,也是一種組合砌體,但其作用只是對墻體變形起約束作用,提高房屋抗震能力。
4.石砌體
由石材和砂漿或由石材和混凝土砌筑而成(見圖11-4)。石砌體可用作一般民用建筑的承重墻、柱和基礎。
(二)砌體材料的強度等級
塊材和砂漿的強度等級,依據其抗壓強度來劃分。它是確定砌體在各種受力情況下強度的基本數(shù)據。
1.燒結普通磚、燒結多孔磚的強度等級:分為5級,以MU表示,單位為MPa,即MU30、MU25、MU20、MUl5、MU10。磚的抗壓強度應根據抗壓強度和抗折強度綜合評定。
2.蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚的強度等級:分為4級,即MU25、MU20、MUl5、MU10。
3。砌塊的強度等級:分為5級,即MU20、MUl5、MUIO、MU7.5、MU5。
4。石材的強度等級:由邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強度來表示,可分為7級,
即MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。
5.砂漿的強度等級:由邊長為70.7mm的立方體試塊,在標準條件下養(yǎng)護,進行抗壓試驗,取其抗壓強度平均值。砂漿強度等級分為5級,以M表示,即M15、MIO、M7.5、
M5、M2.5,當驗算施工階段砌體承載力時,砂漿強度取為0。
(三)砌體的受力性能
1.砌體受壓破壞特征
磚砌體軸心受壓時,從加載至破壞,可分為三個階段。
第一階段:從開始加載到出現(xiàn)第一條裂縫(圖11-5a),其壓力約為破壞時壓力的50%~70%;
第二階段:隨著壓力增加,單塊磚內的裂縫不斷發(fā)展,并沿豎向通過若干皮磚,同時產生新的裂縫(圖11-5b)。此時,即使壓力不再增加,裂縫仍會繼續(xù)開展。砌體已處于臨界破壞狀態(tài),其壓力約為破壞時壓力的80%~90%;
第三階段:壓力繼續(xù)增加,裂縫加長加寬,使砌體形成若干小柱體,磚被壓碎或小柱體失穩(wěn),整個砌體也隨之破壞(圖11-5c)。此時,以破壞時的壓力除以砌體橫截面面積所得應力即稱為砌體的極限強度。
2.砌體受壓時的應力狀態(tài)
(1)砌體中的塊材受有彎剪應力
在砌體中,由于灰縫厚度不一,砂漿飽滿度不均勻及塊體表面不平整,使砌體受壓時塊體并非均勻受壓,而是處于彎剪應力狀態(tài)(圖11-6)。
(2)砌體中的塊材受有水平拉應力
塊材與砂漿的彈性模量與變形系數(shù)存在差異,——般情況下塊材的橫向變形比中等強度以下砂漿的橫向變形小。砌體受壓時,由于兩者共同工作,砌體的變形將介于塊材變形與砂漿層變形之間。塊材的橫向變形因受砂漿層的影響而增大,塊材中產生橫向拉應力。砂漿的橫向變形則因受到材料的影響而減小,使砂漿中產生橫向壓應力(圖11-7),從而使砂漿處于三向受壓狀態(tài)。
(3)豎向灰縫的應力集中
由于砌體內的豎向灰縫不飽滿,因此灰縫中的砂漿與塊材間的粘結力難以保證砌體的整體性,塊材在豎向灰縫中易產生應力集中,因而加速了塊材的開裂,引起砌體強度的降低。
綜上所述,砌體受壓時單塊塊材處在復雜應力狀態(tài)下工作,使塊材抗壓強度不能充分發(fā)揮,因此,砌體的抗壓強度低于所用塊材的抗壓強度。
3.影響砌體抗壓強度的因素
(1)塊材和砂漿強度的影響
塊材和砂漿強度是影響砌體抗壓強度的主要因素,砌體強度隨塊材和砂漿強度的提高
而提高。對提高砌體強度而言,提高塊材強度比提高砂漿強度更有效。
一般情況下,砌體強度低于塊材強度。當砂漿強度等級較低時,砌體強度高于砂漿強
度;當砂漿強度等級較高時,砌體強度低于砂漿強度。
(2)塊材的表面平整度和幾何尺寸的影響
塊材表面愈平整,灰縫厚薄愈均勻,砌體的抗壓強度可提高。當塊材翹曲時,砂漿層嚴重不均勻,將產生較大的附加彎曲應力使塊材過早破壞。
塊材高度大時,其抗彎、抗剪和抗拉能力增大;塊材較長時,在砌體中產生的彎剪應力也較大。
(3)砌筑質量的影響
砌體砌筑時水平灰縫的厚度、飽滿度、磚的含水率及砌筑方法,均影響到砌體的強度和整體性。水平灰縫厚度應為8~12mm(一般宜為lOmm);水平灰縫飽滿度應不低于80%;砌體砌筑時,應提前將磚澆水濕潤,含水率不宜過大或過低(一般要求控制在10%~15%);砌筑時磚砌體應上下錯縫,內外搭接。
(四)砌體的受拉、受彎和受剪性能
1.砌體軸心受拉
根據拉力作用方向,有三種破壞形態(tài)(圖11-8)。當軸心拉力與砌體水平灰縫平行時,砌體可能沿灰縫I—I截面破壞(圖11-8a),也可能沿塊體和豎向灰縫破壞(圖11—8b);當軸心拉力與砌體水平灰縫垂直時,砌體沿通縫截面破壞(圖11-8c)。
當塊材強度較高而砂漿強度較低時,砌體沿齒縫受拉破壞;當塊材強度較低而砂漿強度較高時,砌體受拉破壞可能通過塊體和豎向灰縫連成的截面發(fā)生。
2.砌體彎曲受拉
砌體彎曲受拉時,有三種破壞形態(tài)(圖11-9)。即砌體沿齒縫破壞;沿塊體和豎向灰縫破壞和沿通縫破壞。
3.砌體抗剪強度
砌體受抗剪破壞時,有三種破壞形態(tài)。即沿通縫剪切破壞;沿齒縫剪切破壞;沿階梯形縫剪切破壞(圖11-10)。
影響砌體抗剪強度的因素有:
(1)砂漿強度的影響
砌體抗剪強度隨砂漿強度等級的提高而提高,但塊體強度對抗剪強度的影響較小。
(2)豎向壓應力的影響
當豎向壓應力與剪應力之比在一定范圍內時,砌體的抗剪強度隨豎向壓應力的增加而提高。
(3)砌筑質量的影響
主要與砂漿飽滿度和砌筑時塊體的含水率有關。當砌體內水平灰縫砂漿飽滿度大于92%,豎向灰縫內未灌砂漿;或當水平灰縫砂漿飽滿度大于80%,豎向灰縫內砂漿飽滿度大于40%時,砌體的抗剪強度可達到規(guī)范規(guī)定值。
磚砌筑時,隨含水量的增加砌體抗剪強度相應提高。當磚含水量約為10%時,砌體抗剪強度最高。
砌體抗剪強度主要取決于水平灰縫中砂漿與塊體的粘結強度。
(五)砌體強度計算值
1.砌體強度平均值fm
2.砌體強度標準值fk
砌體強度標準值是結構設計時采用的強度基本代表值?紤]了強度的變異性,強度標準值fk與平均值fm的關系為:
式中δf—砌體強度變異系數(shù)。對磚砌體δf=0.17;
對抗拉、抗彎和抗剪強度δf=0.20。
3.砌體強度設計值
砌體強度設計值是由可靠度分析或工程經驗校準法確定的,引入了材料性能分項系數(shù)來體現(xiàn)不同情況的可靠度要求。該值直接用于結構構件的承載力計算。
砌體強度設計值f與標準值fk的關系為:
式中rf—砌體結構材料性能分項系數(shù),對各類砌體的各種強度均取1.5,用以保證結
構的可靠度。
各類砌體軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪強度設計值,見表11—9。
單排孔混凝土砌塊對孔砌筑時,灌孔砌體的抗剪強度設計值fvg,應按下列公式計算:
式中fg——灌孔砌體的抗壓強度設計值(MPa)。
二、砌體房屋的靜力計算
房屋中的墻、柱等豎向構件用砌體材料,屋蓋、樓蓋等水平承重構件用鋼筋混凝土或其他材料建造的房屋,由于采用了兩種或兩種以上材料,稱為混合結構房屋,或稱為砌體結構房屋。
注:①對于用形狀規(guī)則的塊體砌筑的砌體,當搭接長度與塊體高度的比值小于1時,其軸心抗拉強度設計值ft和彎曲抗拉強度設計值ftm應按表中數(shù)值乘以搭接長度與塊體高度比值后采用;
②對孔洞率不大于35%的雙排孔或多排孔輕骨料混凝土砌塊砌體的抗剪強度設計值,可按表中混凝土砌塊砌體抗剪強度設計值乘以1.1;
③對蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體,當有可靠的試驗數(shù)據時,表中強度設計值允許作適當調整;
④對燒結頁巖磚、燒結煤矸石磚、燒結粉煤灰磚砌體,當有可靠的試驗數(shù)據時,表中強度設計值允許作適當調整。
(一)砌體結構房屋承重墻布置的四種方案
1.橫墻承重體系
在多層住宅、宿舍中,橫墻間距較小,可做成橫墻承重體系,樓面和屋面荷載直接傳至橫墻和基礎。這種承重體系由于橫墻間距小,因此房屋空間剛度較大,有利于抵抗水平風載和地震作用,也有利于調整房屋的不均勻沉降。
2.縱墻承重體系
在食堂、禮堂、商店、單層小型廠房中,將樓、屋面板(或增設檁條)鋪設在大梁(或屋架)上,大梁(或屋架)放置在縱墻上,當進深不大時,也可將樓、屋面板直接放置在縱墻上,通過縱墻將荷載傳至基礎,這種體系稱為縱墻承重體系。
縱墻承重體系可獲得較大的使用空間,但這類房屋的橫向剛度較差,應加強樓、屋蓋與縱墻的連接,這種體系不宜用于多層建筑物。
3.縱橫墻承重體系
在教學樓、實驗樓、辦公樓、醫(yī)院門診樓中,部分房屋需要做成大空間,部分房間可以做成小空間,根據樓、屋面板的跨度,跨度小的町將板直接擱置在橫墻上,跨度大的方向可加設大梁,板荷載傳至大梁,大梁支承在縱墻廠,這樣設汁成縱橫墻同時承重,這種體系布置靈活,其空間剛度介于上述兩種體系之間。
4.內框架承重體系
在商場、多層廠房中,常需要較大的空間,可在房屋中部設柱,大梁一端支承在柱上,另一端支承在周邊承重墻上,這樣,在大梁中部形成內框架承重體系。這種體系房屋橫墻少,空間剛度差,且柱基礎與基礎型式不同,容易產生不均勻沉降。
(二)砌體結構房屋的空間工作
砌體結構房屋是由墻、柱、樓(屋蓋)、基礎等結構構件組成的空間工作體系。豎向荷載的傳遞路線是:樓(屋)面板一樓(屋)而梁—墻(柱)一基礎一地基;水平荷載(風載、地震作用和豎向偏心荷載引起的水平力)的傳遞路線與房屋的空間剛度有關。
為從外墻上截取的典型計算單元(一般可取典型開間的窗中至窗中的距離),其上作用有風壓力。外縱墻計算單元可看作是下端支承在基礎,上端支承在屋面上的豎向柱子,屋面結構可看作是一根水平方向的梁,兩端支承在山墻上,跨度為屋面長度S,山墻可看作是豎向懸臂柱支承在基礎上。屋面梁承受部分風載R后,分為兩部分:
一部分Rl通過屋面梁的平面彎曲傳至山墻,冉傳至基礎;另—部分R2通過平面排架直接傳至外縱墻基礎。
可看出,縱墻頂點水平位移在房屋中間部位最大,在山墻處最小,其包括兩部分:—部分是屋蓋水平梁中間部位的最大值;另—部分為山墻頂點的水平位移Δ,則
式中ymax——縱墻中間部分計算單元墻頂?shù)乃轿灰疲?br />
Δ——山墻頂點的水平位移;
u——屋蓋沿水平梁的最大水平位移;
ν——在考慮山墻影響時,在水平荷載作用下按平面排架計算的水平位移。
顯然,ymax的大小與屋蓋水平梁在自身平面內的剛度、山墻間距以及山墻在自身平面內的剛度有關。對單層房屋,令
式中ηi——空間性能影響系數(shù),即考慮空間工作后,水平位移的折減系數(shù)。
表中屋蓋或樓蓋類別同表。
(三)砌體結構房屋靜力計算的三種方案
砌體結構房屋,根據其橫墻間距的大小、屋(樓)蓋結構剛度的大小及山墻在自身平面內的剛度(即房屋空間剛度),可將房屋的靜力計算分為三種方案,下面以單層房屋為例。
1.剛性方案
房屋空間剛度大,在荷載作用下墻柱內力可按頂端具有不動鉸支承的豎向結構計算。
2.剛彈性方案
在荷載作用下,墻柱內力可考慮空間工作性能影響系數(shù),按頂端為彈性支承的平面排架計算。
3.彈性方案
在荷載作用下,由于空間剛度很差,墻柱內力按有側移的平面排架計算。
規(guī)范將房屋按屋蓋或樓蓋的平面剛度分為三種類型,并按房屋橫墻間距確定靜力計算方案。
注:①表中s為房屋橫墻間距,其長度單位為m;
②當屋蓋、樓蓋類別不同或橫墻間距不同時,可按《砌體結構設計規(guī)范》第4,2.7條的規(guī)定確定房屋的靜力計算方案。
③對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋,應按彈性方案考慮。
對于單層砌體房屋,在風載作用下,一般可按剛性、彈性、剛彈性三種方案進行設計。
對于多層砌體房屋,在風載作用下,一般均按剛性方案設計,很少情況下按彈性方案設計。
作為剛性和剛彈性方案的橫墻,為了保證屋蓋水平梁的支座位移不致過大,橫墻應符合下列要求,以保證其平面剛度。
(1)橫墻中開有洞口時,洞口的水平截面面積不應超過橫墻截面面積的50%。
(2)橫墻厚度不宜小于180mm。
(3)單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度,多層房屋橫墻長度,不宜小于H/2(H為橫墻總高度)。
當橫墻不能同時滿足上述要求時,應對橫墻剛度進行驗算,如其最大水平位移值umax≤H/4000時,仍可視作剛性或剛彈性方案的橫墻。
(四)剛性方案房屋的靜力計算
1.單層房屋承重縱墻
(1)計算單元、計算簡圖和荷載
對有門窗洞口的外縱墻,可取一個開間的墻體作為計算單元。對無門窗洞口的縱墻,可取1.0m墻體作為計算單元。
在豎向和水平荷載作用下,可將墻上端視作為不動鉸支座支承于屋蓋,下端嵌固于基礎頂面的豎向構件,計算簡圖見圖11—12。
作用于排架上的豎向荷載(包括屋蓋自重、屋面活載和雪載),以集中力N1的形式作用于墻頂端。由于屋架或大梁對墻體中心線有偏心距e,屋面豎向荷載還產生彎矩M=N1•e。
作用于屋面上的風載簡化為集中力形式直接通過屋蓋傳至橫墻,對縱墻不產生內力。
作用于墻面上的風荷載為均布荷載,迎風面為壓力,背風面為吸力。
墻體自重作用于墻體中心線上,對等截面墻時,墻體自重不產生彎矩。
(2)內力計算
豎向荷載作用下,內力如圖11-13(a)所示。
水平荷載作用下,內力如圖11—13(b)所示。
(3)截面承載力驗算
取縱墻頂部和底部兩個控制截面進行內力組合,考慮荷載組合系數(shù),取最不利內力進行驗算。
2.多層房屋承重縱墻
多層房屋通常選取荷載較大、截面較弱的一個開間作為計算單元,如圖11-14,受荷寬度為(l1+l2)/2。
在豎向荷載作用下,多層房屋墻體在每層范圍內,可近似地看作兩端鉸支的豎向構件;在水平荷載作用下,可視作豎向的多跨連續(xù)梁,如圖11-15。
剛性方案多層房屋因風荷載引起的內力很小,當剛性房屋外墻符合下列要求時,可不考慮風荷載的影響。
(1)洞口水平截面面積不超過全截面面積的2/3;
(2)層高和總高不超過表11—14的規(guī)定;
(3)屋面自重不小于0.8kN/㎡。
當必須考慮風荷載時,風荷載引起的彎矩M,可按下式計算:
式中ω——沿樓層高均布風荷載設計值(kN/m);
Hi——層高(m)。
注:對于多層砌塊房屋190m厚的外墻,當層高不大于2.8m,總高不大于19.6m,基本風壓不大于0.7kN/㎡時,可不考慮風荷載的影響。
(五)彈性方案單層房屋的靜力計算
1.計算簡圖
對于彈性方案單層房屋,在荷載作用下,墻柱內力可按有側移的平面排架計算,不考慮房屋的空間工作,計算簡圖按下列假定確定:
(1)屋架或屋面梁與墻柱的連接,可視為可傳遞垂直力和水平力的鉸,墻、柱下端與基礎頂面為固定端連接。
(2)將屋架或屋面大梁視作剛度為無限大的水平桿件,在荷載作用下,不產生拉伸或壓縮變形。
根據上述假定,計算簡圖為鉸接平面排架。
2.內力計算
(1)先在排架上端加一假想的不動鉸支座,成為無側移的平面排架,算出在荷載作用下該支座的反力及,畫出排架柱的內力圖。
(2)將柱頂支座反力及反方向作用在排架頂端,算出排架內力,畫出相應的內力圖。
(3)將上述兩種計算結果疊加,假想的柱頂支座反力尺相互抵消,疊加后的內力圖即為彈性方案有側移平面排架的計算結果。
(4)內力計算(圖11—16)
1)屋蓋荷載
屋蓋荷載N1作用點對砌體重心有偏心矩e1,所以柱頂作用有軸向力N1和彎矩M=N1•e1。由于荷載對稱,柱頂無位移,假想柱頂支座反力R=0。
2)風荷載
屋蓋結構傳來的風荷載以集中力作用于柱頂,迎風面風載為W1,背風面為W2,
見(圖11-17a)。
將圖11-17(b)與圖11-17(c)兩種情況所得的彎矩圖11-17(d)與圖11-7(e)疊加,即可得排架彎矩圖11—17(f)。
(六)剛彈性方案房屋的靜力計算
在水平荷載作用下,剛彈性方案房屋產生水平位移較彈性方案小。在靜力計算中,屋蓋作為墻柱的彈性支承,計算方法類似于彈性方案,不同的僅是考慮房屋的空間作用,將作用在排架頂端的支座反力R改為ηiR(圖11—18)。ηi為空間性能影響系數(shù),由表11—12確定。
對多層剛彈性方案房屋,只需在各層橫梁與柱連接點處加一水平支桿,求出各層水平支桿反力Ri后,再將ηiR反向施加在相應的水平支桿上,計算其內力,最后將結果疊加。
(七)上柔下剛和上剛下柔房屋的靜力計算
1.上柔下剛房屋的靜力計算
上柔下剛的多層房屋指頂層橫墻間距超過剛性方案的限值,而下面各層橫墻間距均在剛性方案限值范圍內的房屋。在確定計算簡圖時,頂層可按單層剛彈性或彈性方案進行靜力計算,空間性能影響系數(shù)ηi根據屋蓋類別按表11-12確定。下面各層仍按剛性方案進行內力分析,上下層交接處可只考慮豎向荷載向下傳遞,不考慮固端彎矩。
2.上剛下柔房屋的靜力計算
上剛下柔房屋是指底層橫墻間距超過剛性方案的限值,而上面各層橫墻間距在剛性方案限值內的房屋。在水平荷載作用下,內力可按下述方法進行計算。
首先,在各層橫梁與立柱連接處加一水平鉸支桿,計算其在水平荷載作用下(結點處無側移)的內力和各支桿反力Ri[(圖11—19(b)],然后將上面各層樓層疊合成剛度無限大的橫梁,成為單層排架,如圖1l—19(c)。
其次,將各層水平支桿反力凡反向后對單層排架頂部取矩,則
最后,將上述計算結果疊加,即得所求的內力。
三、無筋砌體構件承載力計算
(一)受壓構件
(1)在工程中無筋砌體受壓構件是最常遇到的,如混合結構房屋的窗間墻和磚柱,它們承受上部傳來的豎向荷載和自身重量!镀鲶w結構設計規(guī)范》(GB50003—2001)(本節(jié)以下均簡稱《砌體規(guī)范》)對不同高厚比β=H0/h和不同偏心率e/h(e/hT或)的受壓構件承載力采用下式計算:
式中N——軸向力設計值;
φ——高厚比β和軸向力的偏心距e對受壓構件承載力的影響系數(shù);
f—砌體的抗壓強度設計值,應按《砌體規(guī)范》第3.2.1條采用;
A——截面面積,對各類砌體均應按毛截面計算;對帶壁柱墻,其翼緣寬度可按《砌體規(guī)范》第4.2.8條采用。
注:對矩形截面構件,當軸向力偏心方向的截面邊長大于另—方向的邊長時,除按偏心受壓計算外,還應對較小邊長方向,按軸心受壓進行驗算。
(2)計算影響系數(shù)φ或查φ表時,構件高厚比β應按下列公式確定:
(3)受壓構件的計算高度H0,應根據房屋類別和構件支承條件等按表11—16采用。表中的構件高度H應按下列規(guī)定采用:
1)在房屋底層,為樓板頂面到構件下端支點的距離。下端支點的位置,可取在基礎頂面;當埋置較深且有剛性地坪時,可取室外地面下500mm處;
2)在房屋其他層次,為樓板或其他水平支點間的距離;
3)對于無壁柱的山墻,可取層高加山墻尖高度的1/2;對于帶壁柱的山墻可取壁柱處的山墻高度。
(4)對有吊車的房屋,當荷載組合不考慮吊車作用時,變截面柱上段的計算高度可按表1l—16規(guī)定采用;變截面柱下段的計算高度可按下列規(guī)定采用:
注:①表中Hu為變截面柱的上段高度;H¬l為變截面的下段高度;
②對于上端為自由端的構什,Ho=2H:
③獨立磚柱,當無柱間支撐時,柱在垂直排架方向的H0應按表中數(shù)值乘以1.25后采用;
④s一房屋橫墻間距;
⑤自承重墻的計算高度應根據周邊支承或拉接條件確定。
1)當Hu/H≤1/3時,取無吊車房屋的H0;
2)當1/3
Iu為變截面柱上段的慣性矩,Il為變截面柱下段的慣性矩;
3)當Hu/H≥1/2時,取無吊車房屋的Ho。但在確定β值時,應采用上柱截面。
注:本條規(guī)定也適用于無吊車房屋的變截面柱。
(5)軸向力的偏心距e按內力設計值計算,并不應超過0.6y。y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。
(二)局部受壓
砌體的局部受壓按受力特點的不同可以分為局部均勻受壓和梁端局部受壓兩種。
1.砌體截面局部均勻受壓
當荷載均勻地作用在砌體局部受壓面積上時,就屬于這種情況,其承載能力按下列公式計算:
式中Nl——局部受壓面積—卜的軸向力設計值;
γ——砌體局部抗壓強度提高系數(shù),由于局部受壓砌體有套箍作用存在,其抗壓強度的提高通過γ來考慮;
計算所得的γ值,尚應符合下列規(guī)定:
1)在圖11-20(a)的情況下,γ≤2.5;
2)在圖11-20(b)的情況下,γ≤2.0;
3)在圖11-20(c)的情況下,γ≤1.5;
4)在圖11-20(d)的情況下,γ≤1.25;
5)對多孔磚砌體和按《砌體規(guī)范》第6.2.13條的要求灌孔的砌塊砌體,在1)、2)、3)款的情況下,尚應符合γ≤1.5。未灌孔混凝土砌塊砌體,γ≤1.0。
At——局部受壓面積;
A0—影響砌體局部抗壓強度的計算面積,按圖11-20計算。即按下列規(guī)定采用:
1)在圖11-20(a)的情況下,
2)在圖11-20(b)的情況下,
3)在圖11-20(c)的情況下,
4)在圖ll-20(d)的情況下,
式中a、b——矩形局部受壓面積Al的邊長;
h、hl——墻厚或柱的較小邊長,墻厚;
c——矩形局部受壓面積的外邊緣至構件邊緣的較小距離,當大于h時,應取h。
2.梁端局部受壓
當梁支承在砌體上時,由于梁的彎曲,使梁端有脫開砌體的趨勢,所以梁端受壓屬于非均勻局部受壓,見圖11-21。梁端支承處砌體的局部受壓承載力按公式(10-26)計算:
式中Ψ——上部荷載的折減系數(shù),
N0——局部受壓面積內上部傳來軸向力設計值(N)
Nl——梁端支承壓力設計值(N);
η——梁端底面壓應力圖形完整系數(shù),一般可取0.7,對于過梁和墻梁可取1.0;
Al——局部受壓面積,A1=a0b,b為梁的截面寬度,a0為梁端有效支承長度。
a0可按公式(11-27)計算
式中ao——梁端有效支承長度,當ao>o時,應取ao=a;
a——梁端實際支承長度(1tlln);
hc——梁的截面高度(mill);
f——砌體的抗壓強度設計值(MPa)。
當梁端局部受壓承載力不滿足要求時,可以通過在梁端加鋼筋混凝土墊塊(預制剛性墊塊,與梁端現(xiàn)澆成整體的墊塊,或將梁端放在鋼筋混凝土墊梁(如圈梁)上來解決,具體計算方法可參見《砌體規(guī)范》有關條款。
(三)軸心受拉構件
軸心受拉構件的承載力,應按公式(1l—28)計算:
式中Nt——軸心拉力設計值;
ft——砌體軸心抗拉強度設計值,應按表1l—11采用。
(四)受彎構件•
(1)受彎構件的抗彎承載力,應按公式(11—29)計算:
式中M——彎矩設計值;
ftm——砌體的彎曲抗拉強度設計值,按表11—11采用;
W——截面抵抗矩。
(2)受彎構件的受剪承載力,應按公式(11—30)計算:
式中V——剪力設計值;
fV——砌體的抗剪強度設計值,應按表11—11采用;
b——截面寬度;
z——內力臂,z=I/S,當截面為矩形時,z=2h/3;
I、S、h——分別為截面的慣性矩、截面面積矩和截面高度。
(五)受剪構件
沿通縫或沿階梯形截面破壞時受剪構件的承載力,應按公式(11-31)計算:
式中符號及有關計算見《砌體規(guī)范》第5.5.1條。
四、構造要求
(一)墻、柱的允許高厚比
(1)墻、柱的高厚比應按下式驗算:
式中H0——墻、柱的計算高度,可按本節(jié)三、(一)、(3)的規(guī)定采用;
h——墻厚或矩形柱與H0相對應的邊長;
μ1——自承重墻允許高厚比的修正系數(shù);
μ2——有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù);
[β]——墻、柱的允許高厚比,應按表11-17采用。
注:①當與墻連接的相鄰兩橫墻間的距離s≤μ1μ2[β]h時,墻的高度可不受式(11-32)的限制;
②變截面柱的高厚比可按上、下截面分別驗算、其計算高度可按本節(jié)三、(—)、(4)的規(guī)定采用。驗算上柱的高厚比時,墻、柱的允許高厚比可按表11—17的數(shù)值乘以1.3后采用。
注:①毛石墻、柱允許高厚比應按表中數(shù)值降低20%;
②組合磚砌體構件的允許高厚比,可按表中數(shù)值提高20%,但[β]值不得大干28;
③驗算施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體高厚比時,允許高厚比[β]值對墻取14,對柱取11。
(2)帶壁柱墻和帶構造柱墻的高厚比驗算,應按下列規(guī)定進行:
1)按公式(1l-32)驗算帶壁柱墻的高厚比,此時公式中A應改用帶壁柱墻截面的折算厚度AT,在確定截面回轉半徑時,墻截面的翼緣寬度,可按《砌體規(guī)范》第4.2.8條的規(guī)定采用;當確定帶壁柱墻的計算高度H0時,應取相鄰橫墻間的距離。
2)當構造柱截面寬度不小于墻厚時,可按公式(11—32)驗算帶構造柱墻的高厚比,此時公式中h取墻厚;當確定墻的計算高度時,s應取相鄰橫墻間的距離;墻的允許高厚比[β]可乘以提高系數(shù)μC;
式中γ——系數(shù)。對細料石、半細料石砌體,γ=0;對混凝土砌塊、細料石、毛料石及毛石砌體,γ=1.0;其他砌體,γ=1.5;
bc——構造柱沿墻長方向的寬度;
l——構造柱的間距。
當bc/J>0.25時取bc/J=0.25,當bc/J<0.05,時取bc/J=0。
注:考慮構造柱有利作用的高厚比驗算不適用于施工階段。
3)按公式(11—32)驗算壁柱間墻或構造柱間墻的高厚比,此時s應取相鄰壁柱間或相鄰構造柱間的距離。設有鋼筋混凝土圈梁的帶壁柱墻或帶構造柱墻,當b/s≥1/30時,圈梁可視作壁柱間墻或構造柱間墻的不動鉸支點(b為圈梁寬度)。如不允許增加圈梁寬度,可按墻體平面外等剛度原則增加圈梁高度,以滿足壁柱間墻或構造柱間墻不動鉸支點的要求。
(3)厚度h≤240mm的自承重墻,允許高厚比修正系數(shù)小應按下列規(guī)定采用:
1)h=240mmμl=1.2;
2)h=90mmμl=1.5;
3)240mm>h>90mmμl可按插人法取值。
注:①上端為自由端墻的允許高厚比,除按上述規(guī)定提高外,尚可提高30%;
②對厚度小于90mm的墻,當雙面用不低于M1O的水泥砂漿抹面,包括抹畫層的墻厚不小于90mm時,可按墻厚等于90mm驗算高厚比。
(4)對有門窗洞口的墻,允許高厚比修正系數(shù)μ2:應按—下式計算:
式中bs——在寬度s范圍內的門窗洞口總寬度;
s——相鄰窗間墻或壁柱之間的距離。
當按公式(11-34)箅得μ2的值小于0.7時,應采用0.7。當洞口高度等于或小于墻高的1/5時,可取μ2等于1.0。
(二)—般構造要求
(1)五層及五層以上房屋的墻,以及受振動或層高大于6m的墻、柱所用材料的最低強度等級,應符合下列要求:
1)磚采用MU1O;
2)砌塊采用MU7.5;
3)石材采用MU30;
4)砂漿采用M5。
注:對安全等級為一級或設計使用年限大于50年的房屋,墻、柱所用材料的最低強度等級應至少提高一級。
(2)地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間的墻,所用材料的最低強度等級應符合表11-18的要求。
注:①在凍脹地區(qū),地面以下或防潮層以下的砌體,不宜采川多孔磚,如采用時,只孔洞應用水泥砂漿灌實、當采用混凝土砌塊砌體時,其孔洞應采用強度等級不低于Cb20的混凝上灌實;
②對安全等級為—級或設計使用年限大于50年的房子,表中材料強度等級應至少提高—級;
(3)承重的獨立磚柱截面尺寸不應小于240mmX370mm。毛石墻的厚度不宜小于350mm,毛料石柱較小邊長不宜小于400mm。
注:當有振動荷載時,墻、柱不宜采用毛石砌體。
(4)跨度大于6m的屋架和跨度大于下列數(shù)值的梁,應在支承處砌體上設置混凝土或鋼筋混凝土墊塊;當墻中設有圈梁時,墊塊與圈梁宜澆成整體,
1)對磚砌體為4.8m;
2)對砌塊和料石砌體為4.2m;
3)對毛石砌體為3.9m。
(5)當梁跨度大于或等于下列數(shù)值時,其支承處宜加設壁柱,或采取其他加強措施:
1)對240mm厚的磚墻為6m,對180mm厚的磚墻為4.8m;
2)對砌塊、料石墻為4.8m。
(6)預制鋼筋混凝土板的支承長度,在墻上不宜小于lOOmm;在鋼筋混凝土圈梁上不宜小于80mm;當利用板端伸出鋼筋拉結和混凝土灌縫時,其支承長度可為40mm,但板端縫寬不小于80mm,灌縫混凝土不宜低于C20。
(7)支承在墻、柱上的吊車梁、屋架及跨度大于或等于下列數(shù)值的預制梁的端部,應采用錨固件和墻、柱上的墊塊錨固:
1)對磚砌體為9m;
2)對砌塊和料石砌體為7.2m。
(8)填充墻、隔墻應分別采取措施與周邊構件可靠連接。
(9)山墻處的壁柱宜砌至山墻頂部,屋面構件應與山墻可靠拉結。
(10)砌塊砌體應分皮錯縫搭砌,上下皮搭砌長度不得小于90mm。當搭砌長度不滿足上述要求時,應在水平灰縫內設置不少于2φ4的焊接鋼筋網片(橫向鋼筋的間距不宜大于200mm),網片每端均應超過該垂直縫,其長度得小于300mm。
(11)砌塊墻與后砌隔墻交接處,應沿墻高每400mm在水平灰縫內設置不少于2φ4、橫筋間距不大于200mm的焊接鋼筋網片。
(12)混凝土砌塊房屋,宜將縱橫墻交接處、距墻中心線每邊不小于300mm范圍內的孔洞,采用不低于Cb20灌孔混凝土灌實,灌實高度應為墻身全高。
(13)混凝土砌塊墻體的下列部位,如未設圈梁或混凝土墊塊,應采用不低于Cb20灌孔混凝土將孔洞灌實:
1)擱柵、檁條和鋼筋混凝土樓板的支承面下,高度不應小于200mm的砌體;
2)屋架、梁等構件的支承面下,高度不應小于600mm,長度不應小于600mm的砌體;
3)挑梁支承面下,距墻中心線每邊不應小于300mm,高度不應小于600mm的砌體。
(14)在砌體中留槽洞及埋設管道時,應遵守下列規(guī)定:
1)不應在截面長邊小于500mm的承重墻體、獨立柱內埋設管線;
2)不宜在墻體中穿行暗線或預留、開鑿溝槽,無法避免時應采取必要的措施或按削弱后的截面驗算墻體的承載力。
注:對受力較小或未灌孔的砌塊砌體,允許在墻體的豎向孔洞中設置管線。
(15)夾心墻應符合下列規(guī)定:
1)混凝土砌塊的強度等級不應低于MU1O;
2)夾心墻的夾層厚度不宜大于100mm;
3)夾心墻外葉墻的最大橫向支承間距不宜大于9m。
(16)夾心墻葉墻間的連接應符合下列規(guī)定:
1)葉墻應用經防腐處理的拉結件或鋼筋網片連接;
2)當采用環(huán)形拉結件時,鋼筋直徑不應小于4mm,當為z形拉結件時,鋼筋直徑不應小于6㎜。拉結件應沿豎向梅花形布置,拉結件的水平和豎向最大間距分別不宜大于800㎜和600㎜;對有振動或有抗震設防要求時,其水平和豎向最大間距分別不宜大于800㎜和400㎜;
3)當采用鋼筋網片作拉結件時,網片橫向鋼筋的直徑不應小于4㎜,其間距不應大于400mm;網片的豎向間距不宜大于600㎜,對有振動或有抗震設防要求時,不宜大于400mm;
4)拉結件在口十墻上的擱置長度,不應小于葉墻厚度的2/3,并不應小于60mm;
5)門窗洞口周邊300㎜范圍內應附加間距不大于600㎜的拉結件。
注:對安全等級為一級或設計使用年限大于50年的房屋,夾心墻葉墻間宜采用不銹鋼拉結件。
(三)防止或減輕墻體開裂的主要措施
(1)為了防止或減輕房屋在正常使用條件下,由溫差和砌體干縮引起的墻體豎向裂縫,應在墻體中設置伸縮縫。伸縮縫應設在因溫度和收縮變形可能引起應力集中、砌體產生裂縫可能性最大的地方。伸縮縫的間距可按表11-19采用。
注:①對燒結普通磚、多孔磚、配筋砌塊砌體房取表中數(shù)值;對石砌體、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚和混凝土砌塊房屋取表中數(shù)值乘以0.8的系數(shù),當有實踐經驗并采取有效措施時,可不遵守本表規(guī)定;
②在鋼筋混凝土屋面上掛瓦的屋蓋應按鋼筋混凝土屋蓋采用;
③按本表設置的墻體伸縮縫,一般不能同時防止由于鋼筋混凝土屋蓋的溫度變形和砌體干縮變形引起的墻體局部裂縫;
④層高大于5m的燒結普通磚、多孔磚、配筋砌塊砌體結構單層房屋,其伸縮縫間距可按表中數(shù)值乘以1.3;
⑤溫差較大且變化頻繁地區(qū)和嚴寒地區(qū)不采暖的房屋及構筑物墻體的伸縮縫的最大間距,應按表中數(shù)值予以適當減小;
⑥墻體的伸縮縫應與結構的其他變形縫相重合,在進行立面處理時,必須保征縫隙的伸縮作用。
(2)為了防止或減輕房屋頂層墻體的裂縫,可根據情況采取下列措施:
1)屋面應設置保溫、隔熱層;
2)屋面保溫(隔熱)層或屋面剛性面層及砂漿找平層應設置分隔縫,分隔縫間距不宜大于6m,并與女兒墻隔開,其縫寬不小于30㎜;
3)采用裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋和瓦材屋蓋;
4)在鋼筋混凝土屋面板與墻體圈梁的接觸面處設置水平滑動層,滑動層可采用兩層油氈夾滑石粉或橡膠片等;對于長縱墻,可只在其兩端的2-3個開間內設置,對于橫墻可只在其兩端各l/4范圍內設置(l為橫墻長度);
5)頂層屋面板下設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁,并沿內外墻拉通,房屋兩端圈梁下的墻體內宜適當設置水平鋼筋;’
6)頂層挑梁末端下墻體灰縫內設置3道焊接鋼筋網片(縱向鋼筋不宜少于2φ4,橫筋間距不宜大于200mm)或2φ6鋼筋,鋼筋網片或鋼筋應白挑梁末端伸人兩邊墻體不小于1m;
7)頂層墻體有門窗等洞口時,在過梁上的水平灰縫內設置2~3道焊接鋼筋網片或2φ6鋼筋,并應伸人過梁兩端墻內不小于600㎜;
8)頂層及女兒墻砂漿強度等級不低于M5;
9)女兒墻應設置構造柱,構造柱間距不宜大于4m,構造柱應伸至女兒墻頂并與現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂整澆在一起;
10)房屋頂層端部墻體內適當增設構造柱。
(3)為防止或減輕房屋底層墻體裂縫,可根據情況采取下列措施:
1)增大基礎圈梁的剛度;
2)在底層的窗臺下墻體灰縫內設置3道焊接鋼筋網片或2φ6鋼筋,并伸人兩邊窗間墻內不小于600㎜;
3)采用鋼筋混凝土窗臺板,窗臺板嵌入窗間墻內不小于600mm。
(4)墻體轉角處和縱橫墻交接處宜沿豎向每隔400—500mm設拉結鋼筋,其數(shù)量為每120mm墻厚不少于1φ6或焊接鋼筋網片,埋人長度從墻的轉角或交接處算起,每邊不小于600mm。;
(5)對灰砂磚、粉煤灰磚、混凝土砌塊或其他非燒結磚,宜在各層門、窗過梁上方的水平灰縫內及窗臺下第一和第二道水平灰縫內設置焊接鋼筋網片或2φ6鋼筋,焊接鋼筋網片或鋼筋應伸人兩邊窗間墻內不小于600㎜。
當灰砂磚、粉煤灰磚、混凝土砌塊或其他非燒結磚實體墻長大于5m時,宜在每層墻高度中部設置2~3道焊接鋼筋網片或3φ6的通長水平鋼筋,豎向間距宜為500mm。
(6)為防止或減輕混凝土砌塊房屋頂層兩端和底層第一、第二開間門窗洞處的裂縫可采取下列措施:
1)在門窗洞口兩側不少于一個孔洞中設置不小于1φ12鋼筋,鋼筋應在樓層圈梁或基礎錨固,并采用不低于Cb20灌孔混凝土灌實;
2)在門窗洞口兩邊的墻體的水平灰縫中,設置長度不小于900mm、豎向間距為400mm的2φ4焊接鋼筋網片;
3)在頂層和底層設置通長鋼筋混凝土窗臺梁,窗臺梁的高度宜為砌塊高的模數(shù),縱筋不少于4φ10、箍筋φ6@200,Cb20混凝土。
(7)當房屋剛度較大時,可在窗臺下或窗臺角處墻體內設置豎向控制縫。在墻體高度或厚度突然變化處也宜設置豎向控制縫,或采取其他可靠的防裂措施。豎向控制縫的構造或嵌縫材料應能滿足墻體平面外傳力和防護的要求。
(8)灰砂磚、粉煤灰磚砌體宜采用粘結性好的砂漿砌筑,混凝土砌塊砌體應采用砌塊專用砂漿砌筑。
(9)對防裂要求較高的墻體,可根據情況采取專門措施。
五、圈梁、過梁、墻梁和挑梁
(一)圈梁
(1)為了增強房屋的整體剛度,防止由于地基的不均勻沉降或較大振動荷載等對房屋引起的不利影響,可在墻中設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁。
(2)車間、倉庫、食堂等空曠的單層房屋應按下列規(guī)定設置圈梁:
1)磚砌體房屋,檐口標高為5~8m時,應在檐口標高處設置圈梁一道,檐口標高大于8m時,應增加設置數(shù)量;
2)砌塊及料石砌體房屋,檐口標高為4~5m時,應在檐口標高處設置圈梁一道,檐口標高大于5m時,應增加設置數(shù)量。
對有吊車或較大振動設備的單層工業(yè)房屋,除在檐口或窗頂標高處設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁外,尚應增加設置數(shù)量。
(3)宿舍、辦公樓等多層砌體民用房屋,且層數(shù)為3~4層時,應在檐口標高處設置圈梁一道。當層數(shù)超過4層時,應在所有縱橫墻上隔層設置。
多層砌體工業(yè)房屋,應每層設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁。
設置墻梁的多層砌體房屋應在托梁、墻梁頂面和檐口標高處設置現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁,其他樓層處應在所有縱橫墻上每層設置。
(4)建筑在軟弱地基或不均勻地基上的砌體房屋,除按規(guī)定設置圈梁處,尚應符合現(xiàn)行國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007—2002)的有關規(guī)定。
(5)圈梁應符合下列構造要求:
1)圈梁宜連續(xù)地設在同一水平面上,并形成封閉狀;當圈梁被門窗洞口截斷時,應在洞口上部增設相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長度不應小于其中到中垂直間距的2倍,且不得小于lm;
2)縱橫墻交接處的圈梁應有可靠的連接。剛彈性和彈性方案房屋,圈梁應與屋架、大梁等構件可靠連接;
3)鋼筋混凝土圈梁的寬度宜與墻厚相同,當墻厚h≥240mm時,其寬度不宜小于2h/3。圈梁高度不應小于120mm?v向鋼筋不應少于4φ10,綁扎接頭的搭接長度按受拉鋼筋考慮,箍筋間距不應大于300mm;
4)圈梁兼作過梁時,過梁部分的鋼筋應按計算用量另行增配。
(6)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓(屋)蓋的多層砌體結構房屋,當層數(shù)超過5層時,除在檐口標高處設置一道圈梁外,可隔層設置圈梁,并與樓(屋)面板一起現(xiàn)澆。未設置圈梁的樓面板嵌入墻內的長度不應小于120mm,并沿墻長配置不少于2φ10的縱向鋼筋。
(二)過梁
(1)磚砌過梁的跨度,不應超過下列規(guī)定:
鋼筋磚過梁為1.5m;
磚砌平拱為1.2m。
對有較大振動荷載或可能產生不均勻沉降的房屋,應采用鋼筋混凝土過梁。
(2)過梁的荷載,應按下列規(guī)定采用:
1)梁、板荷載
對磚和小型砌塊砌體,當梁、板下的墻體高度hw2)墻體荷載
a.對磚砌體,當過梁上的墻體高度hw6.對混凝土砌塊砌體,當過梁上的墻體高度hw(3)過梁的計算,宜符合下列規(guī)定:
1)磚砌平拱
磚砌平拱受彎和受剪承載力,可按式(11-29)、(11-30)并采用沿齒縫截面的彎曲抗拉強度或抗剪強度設計值進行計算;
2)鋼筋磚過梁
a.受彎承載力可按下式計算:
式中M——按簡支梁計算的跨中彎矩設計值;
fy——鋼筋的抗拉強度設計值;
As——受拉鋼筋的截面面積;
H0——過梁截面的有效高度。
as——受拉鋼筋重心至截面下邊緣的距離;
A——過梁的截面計算高度,取過梁底面以上的墻體高度,但不大于ln/3;當考慮梁、板傳來的荷載時,則按梁、板下的高度采用。
b.受剪承載力可按式(11-30)計算;
c.鋼筋混凝土過梁,應按鋼筋混凝土受彎構件計算。驗算過梁下砌體局部受壓承載力時,可不考慮上層荷載的影響。
(4)磚砌過梁的構造要求應符合下列規(guī)定:
1)磚砌過梁截面計算高度內的砂漿不宜低于M5;
2)磚砌平拱用豎磚砌筑部分的高度不應小于240mm;
3)鋼筋磚過梁底面砂漿層處的鋼筋,其直徑不應小于5mm,間距不宜大于120㎜,鋼筋伸人支座砌體內的長度不宜小于240㎜,砂漿層的厚度不宜小于30mm。
(三)墻梁
(1)墻梁包括簡支墻梁、連續(xù)墻梁和框支墻梁?蓜澐譃槌兄貕α汉妥猿兄貕α。
(2)采用燒結普通磚和燒結多孔磚砌體和配筋砌體的墻梁設計應符合表11—20的規(guī)定。墻梁計算高度范圍內每跨允許設置一個洞口;洞口邊至支座中心的距離ai;,距邊支座不應小于0.15loi,距中支座不應小于0.07loi。對多層房屋的墻梁,各層洞口宜設置在相同位置,并宜上、下對齊。
注:①采用混凝土小型砌塊砌體的墻梁可參照使用;
②墻體總高度指托梁頂面到檐口的高度,帶閣樓的坡屋面應算到山尖墻1/2高度處;
③對自承重墻梁,洞口至邊支座中心的距離不宜小于loi/10,門窗洞上口至墻頂?shù)木嚯x不應小于0.5m;
④hw——墻體計算高度,按圖11—24及其說明取用;
hb——托梁截面高度;
loi——墻梁計算跨度,按圖11-24及其說明取用;
bh——洞口寬度;
hh——洞口高度,對窗洞取洞頂至托梁頂面距離。
(3)墻梁的計算簡圖應按圖11-24采用。各計算參數(shù)應按下列規(guī)定取用:
1)墻梁計算跨度l0(l0i),對簡支墻梁和連續(xù)墻梁取1.1ln(1.1lni)或lc(lci)兩者的較小值;ln(lni)為凈跨,lc(lci)為支座中心線距離。對框支墻梁,取框架柱中心線間的距離lc(lci);
2)墻體計算高度hw取托梁頂面上一層墻體高度,當hw>l0時,取hw=l0(對連續(xù)墻梁和多跨框支墻梁,l0¬取各跨的平均值);
3)墻梁跨中截面計算高度H0,;
4)翼墻計算寬度bf,取窗間墻寬度或橫墻間距的2/3,且每邊不大于3.5h(h為墻體厚度)和l0/6;
5)框架柱計算高度Hc。,;為框架柱的凈高,取基礎頂面至托梁底面的距離。
(4)墻梁的計算荷載,應按下列規(guī)定采用:
1)使用階段墻梁上的荷載
a.承重墻梁
a)托梁頂面的荷載設計值Q1、F1,取托梁白重及本層樓蓋的恒荷載和活荷載;
b)墻梁頂面的荷載設計值Q2,取托梁以上各層墻體自重,以及墻梁頂面以上各層樓(屋)蓋的恒荷載和活荷載;集中荷載可沿作用的跨度近似化為均布荷載。
b.自承重墻梁
墻梁頂面的荷載設計值Q2,取托梁自重及托梁以上墻體自重。
2)施工階段托梁上的荷載
a.托梁自重及本層樓蓋的恒荷載;
b.本層樓蓋的施工荷載;
c.墻體自重,可取高度為l0max/3的墻體自重,開洞時尚應按洞頂以下實際分布的墻體自重復核;l0max為各計算跨度的最大值。
(5)墻梁應分別進行托梁使用階段正截面承載力和斜截面受剪承載力計算、墻體受剪承載力和托梁支座上部砌體局部受壓承載力計算,以及施工階段托梁承載力驗算。自承重墻梁可不驗算墻體受剪承載力和砌體局部受壓承載力。
(6)墻梁的托梁正截面承載力應按下列規(guī)定計算:
1)托梁跨中截面應按鋼筋混凝土偏心受拉構件計算;
2)托梁支座截面應按鋼筋混凝土受彎構件計算。
(7)墻梁的托梁斜截面受剪承載力應按鋼筋混凝土受彎構件計算。
(8)墻梁除應符合《砌體規(guī)范》和《混凝土規(guī)范》的有關構造規(guī)定外,尚應符合下列構造要求:
1)材料
a.托梁的混凝土強度等級不應低于C30;
b.縱向鋼筋宜采用HRB335、HRB400或RRB400級鋼筋;
c.承重墻梁的塊體強度等級不應低于MUl0,計算高度范圍內墻體的砂漿強度等級不應低于M10。
2)墻體
a.框支墻梁的上部砌體房屋,以及設有承重的簡支墻梁或連續(xù)墻梁的房屋,應滿足剛性方案房屋的要求;
b.墻梁的計算高度范圍內的墻體厚度,對磚砌體不應小于240mm,對混凝土小型砌塊砌體不應小于190㎜;
c.墻梁洞口上方應設置混凝土過梁,其支承長度不應小于240mm;洞口范圍內不應施加集中荷載;
d.承重墻梁的支座處應設置落地翼墻,翼墻厚度,對磚砌體不應小于240mm,對混凝土砌塊砌體不應小于190mm,翼墻寬度不應小于墻梁墻體厚度的3倍,并與墻梁墻體同時砌筑。當不能設置翼墻時,應設置落地且上、下貫通的構造柱;
e.當墻梁墻體在靠近支座1/3跨度范圍內開洞時,支座處應設置落地且上、下貫通的構造柱,并應與每層圈梁連接;
f.墻梁計算高度范圍內的墻體,每天可砌高度不應超過1.5m,否則,應加設臨時支撐。
3)托梁
a.有墻梁的房屋的托梁兩邊各一個開間及相鄰開間處應采用現(xiàn)澆混凝土樓蓋,樓板厚度不宜小于120mm,當樓板厚度大于150mm時,宜采用雙層雙向鋼筋網,樓板上應少開洞,洞口尺寸大于800mm時應設洞邊梁;
A.托梁每跨底部的縱向受力鋼筋應通長設置,不得在跨中段彎起或截斷。鋼筋接長應采用機械連接或焊接;
c.墻梁的托梁跨中截面縱向受力鋼筋總配筋率不應小于0.6%;
d.托梁距邊支座邊l0/4范圍內,上部縱向鋼筋面積不應小于跨中下部縱向鋼筋面積的1/3。連續(xù)墻梁或多跨框支墻梁的托梁中支座上部附加縱向鋼筋從支座邊算起每邊延伸不少于l0/4;
e.承重墻梁的托梁在砌體墻、柱上的支承長度不應小于350mm?v向受力鋼筋伸入支座應符合受拉鋼筋的錨固要求;
f.當托梁高度hb≥500mm時,應沿梁高設置通長水平腰筋,直徑不應小于12mm,間距不應大于200㎜;
J.墻梁偏開洞口的寬度及兩側各一個梁高hb范圍內直至靠近洞口的支座邊的托梁箍筋直徑不宜小于8㎜,間距不應大于l00mm(圖11-25)。
(四)挑梁
(1)砌體墻中鋼筋混凝土挑梁的抗傾覆應按下式驗算:
式中Mov——挑梁的荷載設計值對計算傾覆點產生的傾覆力矩;
Mr一挑梁的抗傾覆力矩設計值,可按式11—39計算。
(2)挑梁計算傾覆點至墻外邊緣的距離可按下列規(guī)定采用:
1)當l1≥2.2hb時
且不大于0.13l1。
2)當l1<2.2hb時
式中l(wèi)1——挑梁埋人砌體墻中的長度(mm);
X0——計算傾覆點至墻外邊緣的距離(mm);
hb—挑梁的截面高度(㎜)。
注:當挑梁下有構造柱時,計算傾覆點至墻外邊緣的距離可取O.5x0。
(3)挑梁的抗傾覆力矩設計值可按下式計算:
式中Gr——挑梁的抗傾覆荷載,為挑梁尾端上部45°擴展角的陰影范圍(其水平長度為l3)內本層的砌體與樓面恒荷載標準值之和(圖11-26);
12--Gr作用點至墻外邊緣的距離。
(3)挑梁下砌體的局部受壓承載力,可按下式驗算(圖11—27):
式中Nl——挑梁下的支承壓力;可取Nl=2R,只為挑梁的傾覆荷載設計值;
η——梁端底面壓應力圖形的完整系數(shù),可取0.7;
γ——砌體局部抗壓強度提高系數(shù),對圖11-27(a)可取1.25;對圖11-27(b)可取1.5;
Al——挑梁下砌體局部受壓面積,可取Al=1.2bhb,b為挑梁的截面寬度,hb為挑梁的截面高度。
(4)挑梁的最大彎矩設計值Mmax與最大剪力設計值Vmax,,可按下列公式計算:
式中Vo——挑梁的荷載設計值在挑梁墻外邊緣處截面產生的剪力。
(6)挑梁設計除應符合《混凝土規(guī)范》的有關規(guī)定外,尚應滿足下列要求:
1)縱向受力鋼筋至少應有1/2的鋼筋面積伸人梁尾端,且不少于2φ2。其余鋼筋伸人支座的長度不應小于2ll/3;
2)挑梁埋人砌體長度lI與挑出長度l之比宜大于1.2;當挑梁上無砌體時,l1與l之比宜大于2。
(7)雨篷等懸挑構件可按《砌體規(guī)范》第7.4.1條—7.4.3條進行抗傾覆驗算,其抗傾覆荷載Gr可按圖11—28采用,圖中Gr距墻外邊緣的距離為