第七章圈梁、过梁、挑梁和墙梁的设计

第七章混合结构房屋其他构件的设计一、圈梁的作用和布置为增强房屋的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响，可按本节规定，在墙中设置现浇钢筋混凝土圈梁。1、车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设置圈梁：7.1圈梁1)砖砌体房屋，檐口标高为5～8m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于8m时，宜适当增设；2)砌块及料石砌体房屋，檐口标高为4～5m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于5m时，应增加设置数量；2、宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋:层数为3～4层时，应在檐口标高处设置圈梁一道;当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置。3、多层砌体工业房屋，应每层设置现浇钢筋混凝土圈梁。4、设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁;其他楼层处应在所有纵横墙上每层设置。3）对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外，尚应在吊车梁标高处或其它适当位置增设置。5、当采用现浇的钢筋混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋:当层数超过5层，除在檐口标高处设置一道圈梁外，可隔层设置圈梁，并与楼（屋）面板一起现浇。未设置圈梁的楼面板嵌入墙内的长度不宜小于120mm,并沿墙长配置不少于2φ10的纵向钢筋。6、建筑在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋，除按本节规定设置圈梁外，尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中到中垂直间距的二倍，且不得小于1m；纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。刚弹性和弹性方案房屋，圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接；二、圈梁应符合下列构造要求：钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h≥240mm时，其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋不应少于4φ10，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm；圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。≥2φ10≥4φ10@3007.2过梁一、过梁类型及其适用范围承受门窗洞口上部墙体的重量和楼盖传来的荷载的梁，称为过梁。一般包括砖砌平拱过梁、钢筋砖过梁和钢筋混凝土过梁。1.砖砌平拱过梁：高度一般为240mm和370mm，厚度与墙厚相同，其净跨度不应超过1.2m。2.钢筋砖过梁：在其底部水平灰缝内配置纵向受力钢筋，梁的净跨度不应超过1.5m。3.钢筋混凝土对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋,应采用钢筋混凝土过梁.关于过梁的跨度的规定:钢筋砖过梁为1.5米;砖砌平拱为为1.2米;二、过梁上的荷载:1.梁板荷载:对于砖和小型砌块砌体,当梁板下墙体的高度时（为过梁的净跨），应计入梁板传来的荷载。当梁板下的墙体高度时，不考虑梁板荷载。nwlhnlnwlh2.墙体荷载：对砖砌体，当过梁上的墙体高度时，应按墙体的均布自重采用；当墙体的高度时，应按高度为墙体的均布自重采用；对混凝土砌块砌体，当过梁上的墙体高度时，应按墙体的均按自重采用；当墙体的高度时，应按高度为墙体的均布自重采用.三、过梁计算1、平拱过梁：受弯承载力受剪承载力式中，z为内力臂，当截面为矩形时等于2h/33/nwlh3/nwlh2/nwlh2/nwlh2/nl3/nltmWfMbzfVvSIz/2.钢筋砖过梁：过梁的弯曲抗剪承载力计算方法与平拱过梁相同，过梁跨中截面抗弯承载力计算如下3.钢筋混凝土过梁：按钢筋混凝土受弯构件计算。ysfAhM085.0四、过梁的构造要求砖砌过梁的构造要求应符合下列规定：砖砌过梁截面计算高度内的砂浆不宜低于M5；砖砌平拱用竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm；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。钢筋混凝土过梁端部的支承长度，不宜小于240mm.7.3挑梁挑梁是埋置在砌体结构中悬挑的钢筋混凝土梁一、挑梁的受力特征和破坏形态砌体挑梁的工作可以分为以下几个阶段：1.弹性工作阶段在外荷载达到倾覆破坏荷载的20%-30%，水平裂缝出现，在此之前为弹性阶段。砌体的变形基本呈线性弹性阶段2.梁尾斜裂缝出现阶段水平裂缝A线出现，其次是尾部B出现水平裂缝；随着荷载的增加，挑梁上面水平裂缝也随之向砌体内部发展，同时受压区长度逐渐减小，压应力值逐渐增大。一般梁尾出现斜裂缝时的荷载约为破坏荷载的80%左右。试验表明，在挑梁后部α角以上的砌体和梁上砌体可以共同抵抗外倾覆荷载。3.破坏阶段一种是发生倾覆破坏；另一种是梁下的砌体发生受压破坏（局部受压）。二、挑梁的抗倾覆验算砌体中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆可以按下式计算：式中，为挑梁的抗倾覆力矩；为挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩。rMovMrovMM挑梁的计算倾覆点至墙边缘的距离：1.当时：属于弹性挑梁且xo不大于2.当时:属于刚性挑梁，取式中，—挑梁埋入砌体的长度（mm）;—计算倾覆点至外墙边缘的距离（mm）;—挑梁的截面高度（mm）.3.当挑梁下设有钢筋混凝土构造柱时，计算倾覆点至墙外边缘的距离可取。挑梁的抗倾覆力矩计算可以按下式计算：式中，为挑梁的抗倾覆荷载，为挑梁尾部上部45度扩散角范围内的砌体与楼面恒荷载标准值之和。bhl2.21bhx3.00bhl2.211013.0lx1l0xbh)(8.002xlGMrrrG113.0l05.0x雨篷抗倾覆验算，按刚性挑梁计算Gr时，l2=l1/2，l3=ln/2bhx3.00三、挑梁下砌体局部受压承载力验算《规范》规定挑梁下砌体局压计算公式：式中，—挑梁下的支撑压力，可以取R—为挑梁由荷载设计值产生的支座竖向反力；—为梁端底面压应力图形的完整系数，取—为砌体局部抗压强度提高系数，挑梁为丁字形墙体时，取为1.5；为一字形墙体时，取为1.25—为挑梁下局部受压面积，llAfNlNRNl27.0blbhA2.1lA四、挑梁的承载力计算与一般钢筋混凝土梁的计算方法完全相同，挑梁最不利内力挑梁最大弯矩设计值最大剪力设计值V0——为挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力五、挑梁构造规定1.按弹性地基梁分析，挑梁在埋入l1/2处的弯矩仍较大，约为M/2，所以挑梁纵向钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端且不少于2φ12，其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1/32.挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2；当挑梁上无砌体时l1与l之比宜大于2。ovmaxMMomaxVV217.4墙梁一、定义钢混托梁与其以上计算高度范围内的墙体所组成的组合构件。二、分类简支墙梁、框支墙梁、连续墙梁承重墙梁、自承重墙梁222324三、墙梁的受力性能托梁大部分受拉1、无洞口墙梁1）应力分析25支座处应力集中26272）托梁内力图28对无洞口墙梁墙体主要受压，托梁处于小偏心受拉状态；墙梁顶部的荷载由墙体的内拱作用和托梁的拉杆作用共同承受。293）破坏形态（1）弯曲破坏砌体强度较高而托梁的配筋较少时（2）剪切破坏：hW/l00.75~0.8砌体强度较弱而托梁的配筋较多①斜拉破坏:hW/l00.35~0.4砂浆强度较低或集中荷载位置较大30②斜压破坏:hW/l00.35~0.4，集中荷载位置较小（3）局部受压破坏：hW/l00.75~0.8无翼墙，且砌体强度较低。31托梁较弱砌体较弱高跨比较大、且托梁较强、砌体较弱高跨比很大、砌体强度较低且无翼墙322、开洞墙梁的受力特性33托梁大偏心受拉343536四、墙梁的一般规定1、墙体总高度和墙梁跨度2、墙体高跨比和托梁高跨比3、洞口的设置37381、计算简图1）墙梁计算跨度l0i：2）墙体计算高度hw：取托梁顶面上一层墙体高度。当时，取五、墙梁的设计计算),1.1min(0ciniilll0wlh0wlh393）墙梁跨中截面计算高度H04）翼墙计算宽度bf取窗间墙宽度或横墙间距的2/3，且每边不大于3.5h和l0/65）框架柱计算高度Hcbw05.0hhHbcnc5.0hHH框架柱的净高，取基础顶面至托梁底面的距离。402、计算荷载1）使用阶段墙梁上的荷载（1）承重墙梁①托梁顶面的荷载设计值Q1，F1取托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载。②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）盖的恒荷载和活荷载；集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载。41（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2）施工阶段托梁上的荷载（1）托梁自重及本层楼盖的恒荷载；（2）本层楼盖的施工荷载；（3）墙体自重可取高度为l0max/3的墙体自重。对开洞墙梁，尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核。422、承载力计算内容1）承重墙梁（1）使用阶段①墙梁的托梁正截面承载力计算跨中截面支座截面②墙梁的托梁斜截面承载力计算③墙梁的墙体受剪承载力计算④托梁支座上部砌体局部受压承载力计算43（2）施工阶段①托梁正截面承载力计算跨中截面支座截面②托梁斜截面承载力计算2）自承重墙梁不必验算墙体的受剪承载力和砌体局部受压。3、墙梁的构造要求（课本P99）7.5防止和减轻墙体开裂的主要措施房屋墙身裂缝的主要部位:•房屋的高度、重量、刚度有较大变化处；•地质条件变化处；•基础底面或埋深变化处；•房屋平面形状复杂的转角处；•整体式屋盖或装配整体式房屋的顶层的墙体；•房屋底层梁端部的纵墙；•老房屋中相邻于新建房屋的墙体等。产生裂缝的根本原因：•由于温度变化引起的；•由于地基不均匀沉降引起的。结构由于温度的变化引起热胀冷缩的变形称为温度变形混凝土的线膨胀系数为1.0E-5;砖墙的线膨胀系数为0.5E-5。由于混凝土内部自由水蒸发而引起的体积减小，称为干缩变形混凝土中的水和水泥作用引起的体积减小，称为凝缩变形，总的变形称为收缩变形，其值(3.5-5)E-5；砖砌体在正常的情况下的收缩变形不明显。楼盖和屋盖组成的混合结构房屋，房屋各部分由于材料的不同，产生各自不同的变形，结果必然引起彼此的制约作用而产生应力，受拉时，易产生不同的裂纹。一、防止由于收缩和温度的变化引起的墙体竖向裂缝1.几中比较典型的裂缝:平屋顶下边外墙的水平裂缝和包角裂缝.顶层内外纵墙和横墙的八字裂缝.房屋错层处的局部垂直裂缝.2.防缝防治措施设置温度收缩缝屋盖或楼盖类别间距整体式或装配整体式钢筋混凝土结构有保温层或隔热层的屋盖、楼盖50无保温层或隔热层的屋盖40装配式无檩体系钢筋混凝土结构有保温层或隔热层的屋盖、楼盖60无保温层或隔热层的屋盖50装配式有檩体系钢筋混凝土结构有保温层或隔热层的屋盖75无保温层或隔热层的屋盖60瓦材屋盖、木屋盖或楼盖、轻钢屋盖100砌体房屋伸缩缝的最大间距(m)表5-5屋面应设置保温、隔热层，减少混凝土屋盖的温度变形；屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm；采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖；顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋；设防烈度为7℃及7℃以下的地区：可在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层；滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等；对于长纵墙，可只在其两端的2～3个开间内设置；对于横墙可只在其两端各l/4范围内设置(l为横墙长度)；顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片(纵向钢筋不宜少于2φ4，横筋间距不宜大于200mm)或2φ6钢筋，钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于1m;顶层墙体有门窗等洞口时，在