1、砌体结构课程设计指导书土木教研室2013.9民用房屋墙体及条形基础设计1 本课程设计的基本要求（1）根据房屋的使用性质和各种承重方案的特点，选择合理的承重方案，进行墙体布置，同时根据材料的供应情况，选择砌体的类型。（2）根据屋（楼）盖类别和横墙间距确定房屋的静力计算方案，然后纵、横墙进行高厚比验算。对于带壁柱或带构造柱的墙，除了验算整片墙的高厚比外，还应验算壁柱间墙或构造柱间墙的局部高厚比。（3）选择有代表性或受力较不利的开间墙、柱作为计算单元，确定墙、柱计算简图，选择最不利截面，计算控制截面内力，然后验算墙、柱受压承载力。（4）房屋中设有屋（楼）面梁时，尚应验算梁端下砌体的局部受压承载力；梁
2、端下因构造要求或为了提高砌体局部受压承载力设置垫块或垫梁时，尚应验算垫块或垫梁下砌体的局部受压承载力。（5）为了满足正常使用极限状态的要求，墙体尚应满足相应的构造要求。（6）根据工程地质勘察报告确定基础埋置深度、地基承载力，然后按地基承载力要求计算基础底面尺寸，最后按刚性角要求确定基础高度，绘制基础施工图。2 承重墙体的布置和房屋静力计算方案的确定2.1 承重墙体的布置混合结构房屋承重墙的布置不仅影响房屋的平面划分和房间的大小，而且还影响房屋的空间刚度。承重墙体布置方案有四种，即横墙承重、纵墙承重、纵横墙承重及内框架承重。其中，横墙承重结构主要用于房间大小固定、横墙间距较密的住宅、宿舍、旅馆以
3、及办公楼房屋中，纵墙承重结构主要用于开间较大的教学楼、医院、食堂、仓库等房屋中；纵横墙承重结构主要用于多层塔式住宅等房屋中；内框架承重结构主要用于商场、餐厅以及多层工业厂房等房屋中。2.2 房屋静力计算方案的确定房屋静力计算方案，实际上是通过对房屋空间受力性能的分析，根据房屋空间刚度的大小确定墙、柱设计时的计算简图，同时也是墙、柱承载力计算和构造措施的主要依据。根据影响房屋空间刚度的两个主要因素，即屋盖或楼盖的类别和横墙的间距， 砌体结构设计规范 （GB 5003-2011）将房屋静力计算方案分为三种，即刚性方案、弹性方案以及刚弹性方案，可按表 2-1 确定。表 2-1 房屋静力计算方案屋盖或
4、楼盖类别 刚性方案 刚弹性方案 弹性方案1 整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖 s722 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屋盖 s483 瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 s36注：1. 表中 s 为房屋横墙间距，其长度单位为 m；2. 对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。3 墙、柱高厚比验算墙、柱高厚比验算是确保砌体结构稳定、满足正常使用极限状态要求的重要构造措施之一。3.1 矩形截面墙、柱高厚比的验算矩形截面墙、柱高厚比应按下式验算：（3-012=hH1）式中：H 0墙柱的计算高度，按表 3-1 确定；h墙厚或矩形柱与 相对
5、应的边长；0墙、柱的允许高厚比，按表 2-3 确定。表 3-1 受压构件的计算高度 H0柱 带壁柱墙或周边拉接的墙房屋类别排架方向 垂直排架方向 s2H 2Hs H sH弹性方案 2.5Hu 1.25Hu 2.5Hu变截面柱上段 刚性、刚弹性方案 2.0Hu 1.25Hu 2.0Hu有吊车的单层房屋变截面柱下段 1.0Hu 0.8lH1.0l弹性方案 1.5H 1.0H 1.5H单跨刚弹性方案 1.2H 1.0H 1.2H弹性方案 1.25H 1.0H 1.25H无吊车的单层和多层房屋 多跨刚弹性方案 1.10H 1.0H 1.1H刚性方案 1.0H 1.0H 1.0H 0.4s+0.2H 0
6、.6s注：1. 表中 为变截面柱的上段高度； 为变截面柱的下段高度；uHlH2. 对于上墙为自由端的构件，H 0=2H；3. 独立砖柱，当无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的 H0 应按表中数值乘以 1.25 后采用；4. s 为房屋横墙间距；5. 自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定。表 3-2 墙、柱的允许高厚比 值砌体类型 砂浆强度等级 墙 柱无筋砌体M2.5M5.0 或 Mb5.0、Ms5.0M7.5 或 Mb7.5、Ms7.5222426151617配筋砌块砌体 30 21注：1. 毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低 20；2. 砌体和钢筋带有混凝土或砂浆面层的组合砖砌体构件
7、的允许高厚比，可按表中数值提高 20，但不得大于 28；3. 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体构件高厚比时，允许高厚比对墙取 14，对柱取 11。自承重墙（h240 mm）允许高厚比修正系数，按下列规定采用：1当 h=240 mm 时， =1.2；1当 h=90 mm 时， =1.5；当 240 mm h 90 mm 时， 可按插入法取值。1有门窗洞口的墙体允许高厚比的修正系数，应按式（3-2）计算，即2（3-2）210.4sb式中： 在宽度 范围内的门窗洞口总宽度；sbs相邻窗间墙或壁柱之间的距离。当按式 3-2 计算的 值小于 0.7 时， 取 0.7；当洞口高度等于或小于墙高的 1/5
8、 时，可22取 =1.0。23.2 带壁柱墙的高厚比验算对于带壁柱的墙体，需分别对整片墙和壁柱间墙进行高厚比验算。3.2.1 整片墙的高厚比验算 对于带壁柱墙，由于其截面为 T 形，因此按式（3-1）验算高厚比时，公式中 应改为用h带壁柱墙截面的折算厚度 ,即Th （3-0H123）式中： 带壁柱墙截面的折算厚度， =3.5i；ThTh带壁柱墙截面的回转半径， ；i IiAI、A 分别为带壁柱墙截面的惯性矩和面积。确定带壁柱墙的计算高度 时，墙长 取相邻横墙间的距离。0Hs3.2.2 壁柱间墙的高厚比验算验算壁柱间墙的高厚比时，可将壁柱视为壁柱间墙的不动铰支点，按矩形截面墙验算。确定墙体计算高
9、度 时，墙长 取相邻壁柱间的距离。0s3.3 带构造柱墙高厚比验算对于带构造柱的墙体，亦需分别对整片墙和构造柱间墙进行高厚比验算。3.3.1 整片墙的高厚比验算当构造柱截面宽度不小于墙厚 h 时，可按式（3-4）验算带构造柱墙的高厚比，即（3-012=hcH4）式中： 设构造柱墙体允许高厚比的修正系数，按下式计算：c（3-1cbl5）其中： 系数，对细料石砌体， ；对混凝土砌块、混凝土多孔砖、粗料石、毛料石0及毛石砌体， ；其他砌体， ；1.1.5构造柱沿墙长方向的宽度；cb构造柱的间距。l当 时取 ；当 时取 。/0.25c/0.25cbl/0.5cbl/0cbl确定墙体计算高度 时，s 取
10、相邻横墙间的距离，h 取墙厚。H3.3.2 构造柱间墙的高厚比验算验算构造柱间墙的高厚比时，亦可将构造柱视为构造柱间墙的不动铰支点，按矩形截面墙验算。确定墙体计算高度 时，墙长 s 取相邻构造柱间的距离。0H4 承重墙的计算承重墙的计算包括下列几个步骤：首先选取墙体的计算单元和计算截面，然后确定计算简图并进行墙体内力分析，最后验算墙体的受压承载力。墙体中设有楼（屋）面梁时，尚应验算梁端支承处砌体的局部受压承载力；梁端下设有垫块或垫梁时，则应验算垫块或垫梁下砌体的局部受压承载力。4.1 墙体计算单元和计算截面对于承重纵墙，常选取一个有代表性或较不利的开间墙作为墙体计算单元，其承受荷载范围的宽度取
11、相邻两开间的平均值，长度取进深的一半。对于承重横墙，常沿墙轴线取宽度为 1.0m 的墙作为墙体计算单元，其承受荷载范围的宽度取 1.0m，长度取相邻两开间的平均值。确定墙体计算截面的关键在于正确取用截面翼缘宽度 ，按下列原则确定：fb（1）多层房屋中，当有门窗洞口时，带壁柱墙的计算截面翼缘宽度 可取窗间墙宽度；fb当无门窗洞口时，每侧翼缘宽度可取壁柱高度的 1/3；（2）单层房屋中，带壁柱墙的计算截面翼缘宽度 可取壁柱宽度加 2/3 墙高，但不大于fb窗间墙宽度和相邻壁柱间距离；（3）计算带壁柱墙的条形基础时，计算截面翼缘宽度 可取相邻壁柱间的距离；f（4）当转角墙段角部受竖向集中荷载时，计算
12、截面的长度可从角点算起，每侧宜取层高的 1/3。当上述墙体范围内有门窗洞口时，则计算截面取至洞边，但不宜大于层高的 1/3。4.2 计算简图和内力分析4.2.1 单层刚性方案房屋墙、柱单层刚性方案房屋墙、柱可视为上端不动铰支承于屋（楼）盖处、下端嵌固于基础的竖向构件。图 4-1a 为某单层刚性方案房屋计算单元内墙、柱的计算简图。作用于墙、柱上的荷载有两种，即竖向荷载和风荷载。其中，竖向荷载包括屋盖自重、屋面活荷载或雪荷载以及墙、柱自重。屋面荷载 通过屋架或大梁作用于墙体顶部，其作用位lN置如图 4-1b 所示， 存在偏心距；墙、柱自重则作用于墙、柱截面的重心。lN竖向荷载作用下墙、柱的内力如图
13、 4-1c 所示，分别为（4-1）2/3lABlMHR图 4-1 单层刚性方案房屋墙、柱内力分析风荷载又分为屋面风荷载和墙面风荷载两部分。其中，屋面风荷载最后以集中力通过不动铰支点由屋面复合梁传给横墙，不会对墙、柱的内力造成影响。墙面风荷载作用下墙、柱内力如图 4-1d 所示，分别为（4-2）8/312/98/35maxHyMRyA计算时，迎风面 ， 背风面 。14.2.2 多层刚性方案房屋承重纵墙竖向荷载作用下，多层刚性方案房屋承重纵墙在每层高度范围内可近似地视作两端铰支的竖向构件，其计算简图如图 4-2c 所示；水平荷载作用下，多层刚性方案房屋承重纵墙则视作竖向连续梁，其计算简图如图 4-
14、2e 所示。承重纵墙的控制截面取每层墙的上、下端 II 和 IIII 截面，如图 4-2b 所示。图 4-2 多层刚性方案房屋计算简图每层承重纵墙承受的竖向荷载包括上面楼层传来的竖向荷载 Nu、本层传来的竖向荷载和本层墙体自重 NG。 作用位置如图 4-3 所示。其中，N u 作用于上一楼层墙体截面lN的重心 处； 距离墙内边缘的距离取 0.4a0（a 0 为有效支承长度） ；N G 则作用于本层墙体截面重心处。图 4-3 作用位置作用于每层墙体上端截面 II 的轴向压力为 和偏心距 分别为Ne（4-3）ul（4-4） ()l0eN)/()I le（式中： 对本层墙体重心轴线的偏心距；1el上
15、、下层墙体重心轴线之间的距离。0每层墙体的弯矩图为三角形，如图 4-2d 所示。上下截面 I-I 的弯矩 ，轴向)()(IIeNMlu、lu、l压力 ；下截面 II-II 的弯矩图 ，轴向压力 。其()IulN0)(IM()IulGN中，截面 I-I 的弯矩最大，轴向压力最小；截面 II-II 的弯矩最小，而轴向压力最大。水平风荷载 引起的弯矩（图 4-2e）可近似按下式计算（4-5）12/iH式中： 计算单元每层高墙体上作用的风荷载；层高。iH4.2.3 多层刚性方案房屋承重横墙多层刚性方案房屋承重横墙的计算原理与承重纵墙相同，不同的是前者常沿轴线取宽度为1.0m 的墙体作为计算单元，如图
16、4-4a 所示。当横墙的砌体材料和墙厚相同时，可只验算底层截面 II-II 处的承载力（图 4-4b） 。当横墙的砌体材料或墙厚改变时，尚应对改变处进行承载力验算。当左、右两开间不等或楼面荷载相差较大时，尚应对上端截面 I-I 按偏心受压进行承载力验算。当楼面梁支承于横墙上时，还应验算梁端下砌体的局部受压承载力。图 4-4 横墙计算简图4.2.4 单层弹性方案房屋承重墙单层弹性方案房屋承重墙的计算简图如图 4-5a 所示，其内力按屋架或屋面大梁与墙为铰接且不考虑空间工作的平面排架确定，其方法与钢筋混凝土单层工业厂房排架相同，如图 4-5b、c 所示。单层弹性方案房屋承重墙的控制截面有两个，即墙
17、顶和墙底截面，均按偏心受压验算墙体的承载力。对于变截面柱，还应验算变截面处截面的受压承载力。图 4-5 弹性方案房屋墙、柱内分析4.2.5 单层刚弹性方案房屋承重墙单层刚弹性方案房屋承重墙的计算简图如图 4-6a 所示。与单层弹性方案房屋承重墙计算简图的主要区别在于柱顶附加了一个弹性支座，其内力分析如同一平面排架，只是引入 以反映结构的空间作用， 为房屋的空间性能影响系数，查表 4-1 确定。表 4-1 房 屋 各 层 的 空 间 性 能 影 响 系 数 i横 墙 间 距 s/m屋盖或楼盖类别 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 721 0.33 0.39 0.45 0.50 0.55 0.60 0.64 0.68 0.71 0.74 0.772 0.35 0.45 0.54 0.61 0.68 0.73 0.78 0.82 3 0.37 0.49 0.60 0.68 0.75 0.81 注 ： i 取 1 n， n 为 房 屋 的 层 数 。水平风荷载作用下，刚弹性方案房屋承重墙、柱的内力可按下列步骤计算：（1）在排架柱顶端附加一个不动铰支承，按无侧移排架求出荷载作用下的支座反力和柱顶剪力（图 4-6b、d） ，即（4-6）8/321HRWDB（4-7）/2)1(VB图 4-6 单层刚弹性方案房屋墙、柱内分析
