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  • 砌体结构房屋的静力分析

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    砌体结构房屋的静力分析/砌体结构房屋的静力分析 编辑

     

    正文/砌体结构房屋的静力分析 编辑

      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,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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