第6章过梁、墙梁、挑梁及墙体的构造措施

•6.1过梁•6.2墙梁•6.3挑梁•6.4墙体的构造措施第六章过梁、墙梁、挑梁及墙体的构造措施教学要求：了解及掌握过梁、墙梁、挑梁的受力性能及破坏形态，计算方法及构造要点，掌握墙体的一般构造措施第六章过梁、墙梁、挑梁及墙体的构造措施设置在砌体结构墙体门窗洞口上的构件，用来承受门窗洞口上部的墙体重量以及梁、板传来的荷载。一、过梁6.1过梁A1、砖砌平拱过梁：将砖竖立和侧立成跨越门窗洞口的过梁称为砖砌平拱过梁2、砖砌弧拱过梁：二、过梁的形式3、钢筋砖过梁：在过梁底部水平灰缝内配置直径为φ5～φ8、根数不少于2根、间距不宜大于120mm的纵向受力钢筋而形成的过梁6.1过梁4、钢筋混凝土过梁：★适用范围：1、钢筋砖过梁跨度不应超过1.5米2、砖砌平拱过梁的跨度不应超过1.2米3、跨度超过上述限值的门窗洞口，以及有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降房屋的门窗洞口，应采用钢筋混凝土过梁6.1过梁二、过梁的形式(a)平拱砖过梁三、过梁上的荷载1、过梁受力特征工作机理：类似于三铰拱破坏形式：正截面受弯破坏斜截面受剪破坏支座滑移破坏•砖砌平拱过梁：6.1过梁(b)钢筋砖过梁1、过梁受力特征•钢筋混凝土过梁：工作机理：如同简支梁：正截面受弯破坏、斜截面受剪破坏工作机理：类似于带拉杆的三铰拱破坏形式：正截面受弯破坏斜截面受剪破坏•钢筋砖过梁：6.1过梁三、过梁上的荷载荷载类型简图砌体种类荷载取值墙体荷载砖砌体按墙体的均布自重采用按高度为ln/3的墙体的均布自重采用混凝土砌块砌体按墙体的均布自重采用梁板荷载砖和小型砌块砌体按梁板传来的荷载采用梁板荷载不予考虑过梁上的荷载取值表2、过梁上的荷载规范7.2.26.1过梁1.砖砌平拱过梁的承载力计算(1)正截面受弯承载力可按下式计算—一般起控制作用(2)斜截面受剪承载力可按下式计算★注意：1、过梁的截面计算高度h取过梁底面以上的墙体高度，但不大于ln/32、ftm取沿齿缝截面的弯曲抗拉强度设计值3、一般情况下，砖砌平拱的承载力主要由受弯承载力控制4、M、V按简支梁并取净跨计算的跨中弯矩和支点剪力设计值。四、过梁计算规范7.2.3hz3262bhW6.1过梁例题1：砖墙重度为19，墙两侧抹灰计入墙厚则墙厚共280mm6.1过梁6.1过梁2、钢筋砖过梁的承载力计算四、过梁计算6.1过梁规范7.2.3例题2：砖墙重度为19，墙两侧抹灰计入墙厚则墙厚共280mm，as=15mm6.1过梁6.1过梁3.钢筋混凝土过梁的承载力计算四、过梁计算6.1过梁混凝土过梁的承载力，应按混凝土受弯构件计算。验算过梁下砌体局部受压承载力时，可不考虑上层荷载的影响;梁端底面压应力图形完整系数可取1.0，梁端有效支承长度可取实际支承长度，但不应大于墙厚。规范7.2.33.钢筋混凝土过梁的承载力计算四、过梁计算6.1过梁例题3：6.1过梁改成1.056.1过梁6.1过梁砖砌过梁的构造要求：★规范7.2.4条：(1)砖砌过梁截面计算高度内的砂浆不宜低于M5(2)砖砌平拱用竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm(3)钢筋砖过梁底面砂浆层处的钢筋，其直径不应小于5mm，间距不宜大于120mm，钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240mm，砂浆层的厚度不宜小于30mm四、过梁的构造要求6.1过梁一、墙梁概述1、定义：由支承墙体的钢筋混凝土梁及其上计算高度范围内墙体所组成的能共同工作的组合构件称为墙梁。•墙梁中承托砌体墙和楼（屋）盖的混凝土简支梁、连续梁和框架梁，称为托梁。•墙梁中考虑组合作用的计算高度范围内的砌体墙，简称为墙体•墙梁的计算高度范围内墙体顶面处的现浇钢筋混凝土圈梁，称为顶梁。•墙梁支座处与墙体垂直相连接的纵向落地墙体，称为翼墙。6.2墙梁承重墙梁自承重墙梁2、分类：墙梁按支承情况分为简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁；按墙梁承载情况可分为承重墙梁和自承重墙梁6.2墙梁一、墙梁概述•全荷载法•弹性地基梁法•GBJ3-88规范方法•GB50003-2001规范方法不考虑托梁和墙体的共同作用，所有荷载全部由托梁承受，托梁按受弯构件计算。将托梁以上的墙体视为托梁的弹性地基，弹性地基的反力即为托梁所受的竖向荷载，托梁按受弯构件设计。提出了考虑组合作用的单跨墙梁的计算方法提出了考虑组合作用的简支墙梁、连续墙梁和多跨框支墙梁的设计方法3、计算方法一、墙梁概述6.2墙梁1、受力性能1.1无洞口墙梁•两侧主压应力迹线直接指向支座，中部主压应力迹线则呈拱形指向支座，托梁顶面在两支座附近受到较大的竖向压力和剪应力作用。•墙体与托梁的界面处作用有竖向拉应力。墙体在支座的斜上方多处于拉、压复合受力状态。托梁内主拉应力迹线基本平行于托梁的轴线墙梁的主应力迹线图☆无洞口墙梁可模拟为组合拱受力机构。托梁作为拉杆，主要承受拉力。同时，由于托梁顶面竖向压应力和剪应力的作用，托梁中还存在部分弯矩。一般情况下，托梁处于小偏心受拉状态二、简支墙梁6.2墙梁无洞口墙梁裂缝形成过程•托梁跨中将首先出现多条竖向裂缝1，且很快上升至托梁顶及墙中•托梁刚度削弱引起墙体主压应力进一步向支座附近集中。当墙体的主拉应力超过砌体的抗拉强度时，将在支座上方墙体中出现斜裂缝2，很快向斜上方及斜下方延伸。随后穿过界面，形成托梁端部较陡的上宽下窄的斜裂缝。•临近破坏时，将在界面出现水平裂缝3，但不伸过支座，支座区段始终保持墙体与托梁紧密相连。☆从墙体出现斜裂缝开始，墙梁逐渐形成以托梁为拉杆，以墙体为拱腹的组合拱受力模型1、受力性能1.1无洞口墙梁二、简支墙梁6.2墙梁墙梁的主应力迹线图•偏洞口墙梁可模拟为梁、拱组合受力机构。托梁不仅作为大拱的拉杆，还作为小拱的弹性支座，承受小拱传来的压力。此压力使托梁在洞口边缘处截面产生较大的弯矩，使托梁一般处于大偏心受力状态•随着洞口向跨中移动，原先的窄墙肢逐渐加宽，大拱作用不断加强，小拱作用逐渐减弱。当洞口处于跨中时，小拱作用完全消失，托梁的工作又接近于无洞口的状况。在此过程中，托梁逐渐由大偏心受拉过渡到小偏心受拉1、受力性能1.2有洞口墙梁二、简支墙梁有洞口墙梁裂缝图•当墙体靠近支座开门洞时，将先在门洞外侧墙肢沿界面出现水平裂缝1，不久在门洞内侧出现阶梯形斜裂缝2，随后在门洞顶外侧墙肢出现水平裂缝3。加荷至0.6～0.8倍破坏荷载时，门洞内侧截面处托梁出现竖向裂缝4，最后在界面出现水平裂缝5•中间开洞墙梁的裂缝出现规律和破坏形态与无洞口墙梁基本一致1、受力性能1.2有洞口墙梁二、简支墙梁6.2墙梁☆当托梁配筋较少，而墙梁的高跨比较小时(hw/lo≤0.3)，发生正截面受弯破坏•对无洞口墙梁，在均布荷载作用下，破坏发生在具有最大弯矩的跨中截面。托梁受拉开裂后，随着荷载增大，裂缝不断开展向上开展延伸并贯通托梁而伸入墙体，直至托梁的下部和上部钢筋先后屈服，垂直裂缝迅速进一步伸入墙体，墙梁丧失承载力•偏洞口墙梁的受弯破坏发生在洞口边缘截面。托梁下部受拉钢筋屈服后，托梁刚度迅速降低，引起托梁与墙体之间的内力重分布，墙体随之破坏无洞口墙梁弯曲破坏有洞口墙梁受弯破坏2.1墙梁的受弯破坏2、破坏形态二、简支墙梁6.2墙梁局压破坏(1)托梁的剪切破坏。当托梁的箍筋不足时，可能发生托梁斜截面剪切破坏墙梁还可能发生托梁端部混凝土局部受压破坏、有洞口墙梁洞口上部砌体剪切破坏等2.2墙梁的受剪破坏2、破坏形态二、简支墙梁6.2墙梁斜拉破坏斜压破坏有洞口破坏墙体的剪切破坏包括三种破坏形式：有洞口的墙梁：其墙体剪切破坏一般发生在窄墙肢一侧。斜裂缝首先在支座斜上方产生，并不断向支座和洞顶延伸，贯通墙肢高度后，墙梁破坏。☆除砌体强度很高而混凝土强度很低的情况外，托梁的剪切破坏一般均后于墙体。破坏斜截面较陡且靠近支座，斜裂缝上宽下窄。2.2墙梁的受剪破坏2、破坏形态二、简支墙梁6.2墙梁1、受力性能两跨连续墙梁在弹性阶段，连续墙梁如同由托梁、墙体和顶梁组合而成的连续深梁。与一般连续梁相比，由于墙梁的组合作用，托梁的弯矩和剪力均有一定程度的降低；同时，托梁中出现了轴力：在跨中区段出现了较大的轴拉力，在支座附近则受轴压力作用.首先在连续托梁跨中段出现多条竖向裂缝，且很快上升到墙中；但对连续墙梁受力影响并不显著；随后在中间支座上方顶梁出现通长竖向裂缝，且向下延伸至墙中。当边支座或中间支座上方墙体中出现斜裂缝并延伸至托梁时，将对连续墙梁受力性能产生重大影响，连续墙梁的受力逐渐转为连续组合拱机制三、连续墙梁6.2墙梁2、破坏形态1)弯曲破坏2)剪切破坏3)局部破坏主要发生在跨中截面，托梁处于小偏心受拉状态而使下部和上部钢筋先后屈服。随后发生的支座截面弯曲破坏将使顶梁钢筋受拉屈服。由于跨中和支座截面先后出现塑性铰而使连续墙梁形成弯曲破坏机构简支墙梁相似：墙体剪切多发生斜压破坏或集中荷载作用下的劈裂破坏。由于连续托梁分担的剪力比简支托梁更大些，故中间支座处托梁剪切破坏比简支墙梁更容易发生中间支座处托梁上方砌体比边支座处托梁上方砌体更易发生局部受压破坏。破坏时，中支座托梁上方砌体产生向斜上方辐射状斜裂缝，最终导致局部砌体压碎。三、连续墙梁6.2墙梁1、受力性能和简支墙梁类似，框支墙梁也经历了弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。在弹性阶段，框支墙梁的墙体应力分布和简支墙梁及连续墙梁相似；框架在竖向分布力和水平分布剪力作用下将在托梁跨中段产生弯矩、剪力和轴拉力，在中支座托梁产生弯矩和轴压力，在框架柱中产生弯矩和轴压力当加荷到破坏荷载的40%时，首先在托梁跨中截面出现竖向裂缝，并迅速上升至墙体中。当加荷到破坏荷载的70%～80%时，在墙体或托梁端部出现斜裂缝，并向托梁或墙体延伸。临近破坏时可能在界面出现水平裂缝，在框架柱中出现竖向或水平裂缝。框支墙梁自斜裂缝出现后逐渐形成框架组合拱受力机制。四、框支墙梁6.2墙梁2、破坏形态1)弯曲破坏(1)框架柱上截面外边纵向钢筋屈服发生大偏心受压破坏而形成压弯塑性铰，框支墙梁形成第一类弯曲破坏机构(2)托梁端截面由于负弯矩使上部纵向钢筋屈服形成第二个塑性铰，墙体出现斜裂缝，框支墙梁形成第二类弯曲破坏机构四、框支墙梁6.2墙梁2)剪切破坏斜拉破坏斜压破坏斜拉破坏斜压破坏破坏特征及发生的场合与简支墙梁和连续墙梁相似2、破坏形态四、框支墙梁6.2墙梁3)弯剪破坏当托梁配筋率和砌体强弱均较适当时，托梁受拉弯承载力和墙体受剪承载力接近；托梁跨中竖向裂缝开展并向墙中延伸很长导致纵向钢筋屈服；与此同时墙体斜裂缝开展导致斜压破坏；最后，托梁梁端上部钢筋，或者框架柱上部截面外边钢筋也可能屈服。框支墙梁发生弯剪破坏；这是弯曲破坏和剪切破坏间的界限破坏弯剪破坏局压破坏4)局压破坏发生于框架柱上方砌体的局部受压破坏，其破坏特征和出现场合与简支墙梁和连续墙梁相似2、破坏形态四、框支墙梁6.2墙梁五、墙梁设计的一般规定1、构造要求☆洞口设置要求：墙梁计算高度范围内每跨允许设置一个洞口；洞口边至支座中心的距离ai距边支座不应小于0.15l0i，距中支座不应小于0.07l0i。hw——墙体计算高度。hb——托梁截面高度。l0i——墙梁计算跨度。bh——洞口宽度。hh——洞口高度，对窗洞取洞顶至托梁顶面距离。规范7.3.2bh/loi6.2墙梁2.墙梁的计算简图墙梁的计算简图规范7.3.3五、墙梁设计的一般规定6.2墙梁6.2墙梁2.墙梁的计算简图五、墙梁设计的一般规定规范7.3.3例题1：（墙体无洞）6.2墙梁6.2墙梁6.2墙梁例题2：6.2墙梁6.2墙梁3、墙梁的计算荷载1)使用阶段墙梁上的荷载(1)承重墙梁：A.托梁顶面的荷载设计值Q1、F1取托梁自重及本层楼盖的恒载和活载B.墙梁顶面的荷载设计值Q2取托梁以上各层墙体自重，以及墙梁顶面以上各层楼(屋)盖的恒载和活载；集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载(2)自承重墙梁：墙梁顶面的荷载设计值Q2取托梁自重及托梁以上墙体自重规范7.3.4五、墙梁设计的一般规定2)施工阶段托梁上的荷载A.托梁自重及本层楼盖的恒荷载；B.本层楼盖的施工荷载；C.墙体自重，可取高度为l0max/3的墙体自重，开洞时尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核；l0max为各