第5章墙梁挑梁及过梁设计.

砌体结构MasonryStructure第五章墙梁、挑梁及过梁设计砌体结构5.2挑梁5.3过梁第五章5.1墙梁5.4例题5.1墙梁墙梁：——钢筋砼托梁和梁上计算高度范围内的砌体组成的组合构件。托梁上的砌体既是荷载的一部分，又构成结构的一部分，与托梁共同工作。墙梁与一般钢筋砼梁的差别：①深梁，②组合梁墙梁按荷载分类可分为——承重墙梁和自承重墙梁。墙梁按支承条件分类可分为——简支墙梁、框支墙梁和连续墙梁。简支墙梁托梁框支墙梁托梁连续墙梁托梁5.1.1墙梁的受力性能1、无洞口简支墙梁在竖向荷载作用下，墙体大部分受压，托梁主要承受拉力，墙体与托梁组成组合深梁，共同抵抗外荷载产生的弯矩，托梁处于偏心受拉状态。在裂缝出现以前，无洞口墙梁的受力状态有如一墙体和托梁组成的组合深梁。图为均布荷载下墙梁的主应力迹线，主压应力迹线在跨中为拱形分布，将荷载传至支座，托梁位于受拉区。墙梁的受力机构如同一拉杆拱，图中阴影部分为拱体，托梁为拉杆。破坏形态：1）弯曲破坏当托梁的配筋率较低，墙体强度较高时，将由于托梁中钢筋到达屈服，竖向裂缝越过界面向墙体迅速延伸，墙梁挠度急剧增大而破坏。2）剪切破坏A、墙体的剪切破坏：◆斜拉破坏：当墙体高度与其计算跨度之比0.4且砌体强度较低时，将发生斜拉破坏，斜拉破坏承载能力较低。◆斜压破坏：当墙体高度与其计算跨度之比0.4且砌体强度较高时，将发生斜压破坏，即支座斜上方斜裂缝间砌体在主压应力作用下的受压破坏，砌体被压碎。这种破坏的承载力较高。B、托梁的剪切破坏：3)局压破坏当墙体高度与其计算跨度之比较大时，支座处竖向压应力高度集中，砌体因局部受压承载力不足而发生的破坏。2．有洞口简支墙梁(a)跨中开洞墙梁破坏形态；(b)偏开洞墙梁破坏形态；(c)墙梁弯曲破坏；(d)墙体剪切破坏；(e)托梁剪切破坏；(f)支座局部受压破坏3、连续墙梁顶梁的存在使墙梁的受剪承载力有较大提高。托梁大部分区段处于偏心受拉状态。中间支座附近很小区段，托梁处于偏心受压和受剪的复合受力状态。无翼墙或构造柱时，中间支座的墙体易发生局部受压破坏。中间支座处比边支座处更容易发生剪切破坏。连续墙梁的破坏形态（1）弯曲破坏（2）剪切破坏（3）局部受压破坏4、框支墙梁（1）弯曲破坏托梁或柱中纵筋屈服而形成的破坏。（2）剪切破坏在托梁或柱中纵筋未屈服的情况下，墙体或托梁发生剪切破坏。墙体的剪切破坏分为：斜拉破坏（高跨比较小时）、斜压破坏（高跨比较大时）。（3）弯剪破坏：在托梁跨中钢筋屈服的同时或稍后发生。（4）局压破坏5.1.2墙梁的一般规定1.墙体总高度和墙梁跨度采用烧结普通砖和烧结多孔砖砌体和配筋砌体的墙梁设计应符合表5－1的规定。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0.15loi，距中支座不应小于0.07loi。对多层房屋的墙梁，各层洞口宜设置在相同位置，并宜上、下对齐。墙梁的一般规定表表5－1墙梁类别墙体总高度(m)跨度(m)墙高hw/ιoi托梁高hb/ιoi洞宽bh/ιoi洞高hh承重墙梁≤18≤9≥0.4≥1/10≤0.3≤5hw/6且hw-hh≥0.4m自承重墙梁≤18≤12≥1/3≥1/15≤0.8注：1采用混凝土小型砌块砌体的墙梁可参照使用；2墙体总高度指托梁顶面到檐口的高度，带阁楼的坡屋面应算到山尖墙1/2高度处；3对自承重墙梁，洞口至边支座中心的距离不宜小于0.1loi，门窗洞上口至墙顶的距离不应小于0.5m；4hw----墙体计算高度，按规范第7.3.3条（后面第4小节）取用；hb----托梁截面高度；loi----墙梁计算跨度，按规范第7.3.3条（后面第4小节）取用；bh----洞口宽度；hh----洞口高度，对窗洞取洞顶至托梁顶面距离。2墙梁高跨比和托梁高跨比当墙体高跨比0.35~0.40时，易发生承载力较低的斜拉破坏，为此墙体高跨比不应小于0.4.托梁是墙梁的关键受力构件，应具有足够的承载力和刚度。3洞口的设置墙上设置洞口，尤其是设置偏开洞口，对墙梁组合作用的发挥十分不利，墙梁的刚度和承载能力均受到不同程度的影响，墙梁将由无洞时的拉杆拱组合受力机构变成梁拱组合受力机构。开洞宽度和高度都不宜过大。洞口至支座中心的距离不宜过小，墙梁计算高度范围内每跨允许设置一个洞口。4自承重墙梁（要求放宽）5.1.3墙梁设计总则1、计算简图各计算参数应按下列规定取用：1)墙梁计算跨度l0(l0i)，对简支墙梁和连续墙梁取1.1ln(1.1lni)或lc(lci)两者的较小值；ln(lni)为净跨，lc(lci)为支座中心线距离。对框支墙梁，取框架柱中心线间的距离lc(lci)；2)墙体计算高度hw，取托梁顶面上一层墙体高度，当hw＞l0时，取hw=l0(对连续墙梁和多跨框支墙梁，l0取各跨的平均值)；3)墙梁跨中截面计算高度H0，取H0=hw+0.5hb；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(h为墙体厚度)和l0/6；5)框架柱计算高度Hc，取Hc=Hcn+0.5hb；Hcn为框架柱的净高，取基础顶面至托梁底面的距离。2、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荷载和活荷载；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。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，开洞时尚应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核；l0max为各计算跨度的最大值。5.1.4墙梁的托梁正截面承载力计算1）托梁跨中截面承载力应按下列规定计算，其弯矩Mbi及轴心拉力Nbti可按下列公式计算：Mbi=M1i+αMM2i(6-5)Nbti=ηNM2i/H0(6-6)M1i----荷载设计值Q1、F1作用下的简支梁跨中弯矩或按连续梁或框架分析的托梁各跨跨中最大弯矩；M2i----荷载设计值Q2作用下的简支梁跨中弯矩或按连续梁或框架分析的托梁各跨跨中弯矩中的最大值；αM----考虑墙梁组合作用的托梁跨中弯矩系数，可按公式(6-7)或(6-10)计算，但对自承重简支墙梁应乘以0.8；当公式(6-7)中的hb/ι0＞1/6时，取hb/ι0=1/6；当公式(6-10)中的hb/ι0＞1/7时，取hb/ι0=1/7；ηN----考虑墙梁组合作用的托梁跨中轴力系数，可按公式(6-9)或(6-12)计算，但对自承重简支墙梁应乘以0.8；式中，当hw/ι0i＞1时，取hw/ι0i=1；对简支墙梁，αM=ΨM(1.7hb/l0-0.03)(6-7)ΨM=4.5-10a/l0(6-8)ηN=0.44+2.1hw/l0(6-9)对连续墙梁和框支墙梁，αM=ΨN(2.7hb/l0i-0.08)(6-10)ΨM=3.8-8ai/l0i(6-11)ηN=0.8+2.6hw/l0i(6-12)ΨM----洞口对托梁弯矩的影响系数，对无洞口墙梁取1.0，对有洞口墙梁可按公式(6-8)或(6-11)计算；ai----洞口边至墙梁最近支座的距离，当ai＞0.35l0i时，取ai=0.35l0i。2）托梁支座截面应按钢筋混凝土受弯构件计算，其弯矩Mbj可按下列公式计算：Mbj=M1j+αMM2j(6-13)αM=0.75ai/ι0i(6-14)式中M1j----荷载设计值Q1、F1作用下按连续梁或框架分析的托梁支座弯矩；M2j----荷载设计值Q2作用下按连续梁或框架分析的托梁支座弯矩；αM----考虑组合作用的托梁支座弯矩系数，无洞口墙梁取0.4，有洞口墙梁可按公式(6-14)计算，当支座两边的墙体均有洞口时，ai取较小值。3）对在墙梁顶面荷载Q2作用下的多跨框支墙梁的框支柱，当边柱的轴力不利时，边柱的轴力应乘以修正系数1.2。5.1.5墙梁的托梁斜截面受剪承载力墙梁的托梁斜截面受剪承载力应按钢筋混凝土受弯构计算，其剪力Vbj可按下式计算：Vbj=V1j+βVV2j(6－15)V1j----荷载设计值Q1、F1作用下按连续梁或框架分析的托梁支座边剪力或简支梁支座边剪力；V2j----荷载设计值Q2作用下按连续梁或框架分析的托梁支座边剪力或简支梁支座边剪力；βV----考虑组合作用的托梁剪力系数，无洞口墙梁边支座取0.6，中支座取0.7；有洞口墙梁边支座取0.7，中支座取0.8。对自承重墙梁，无洞口时取0.45，有洞口时取0.5。5.1.6墙梁的墙体受剪承载力墙梁的墙体受剪承载力，应按下列公式计算：V2≤ξ1ξ2(0.2+hb/ι0i+ht/ι0i)fhhw(6－16)式中V2----在荷载设计值Q2作用下墙梁支座边剪力的最大值；ξ1----翼墙或构造柱影响系数，对单层墙梁取1.0，对多层墙梁，当bf/h=3时取1.3，当bf/h=7或设置构造柱时取1.5，当3＜bf/h＜7时，按线性插入取值；ξ2----洞口影响系数，无洞口墙梁取1.0，多层有洞口墙梁取0.9，单层有洞口墙梁取0.6；ht----墙梁顶面圈梁截面高度。h----墙厚5.1.7、托梁支座上部砌体局部受压承载力托梁支座上部砌体局部受压承载力应按下列公式计算：Q2≤ξfh(6－17)ξ=0.25+0.08bf/h(6－18)式中ξ----局压系数，当ξ＞0.81时，取ξ=0.81。当bf/h≥5或墙梁支座处设置上、下贯通的落地构造柱时可不验算局部受压承载力。h----墙厚5.1.8墙梁在施工阶段托梁的承载力验算首先确定施工阶段作用于托梁上的荷载，然后按钢筋混凝土受弯构件计算托梁受弯和受剪承载力。自承重墙梁可不验算墙体受剪承载力和砌体局部受压承载力。5.1.9墙梁的构造要求1、材料（1）、托梁的混凝土强度等级不应低于C30。（2）、纵向钢筋宜采用HRB335、HRB400或RRB400级钢筋。（3）、承重墙梁的块材强度等级不应低于MU10，计算高度范围内墙体的砂浆强度等级不应低于M10。2、墙体（1）、框支墙梁的上部砌体房屋，以及设有简支墙梁或连续墙梁的房屋，应满足刚性方案房屋的要求。（2）、墙梁计算高度范围内的墙体厚度，对砖砌体不应小于240mm，对混凝土砌块砌体不应小于190mm。（3）、墙梁洞口上方应设置混凝土过梁，其支承长度不应小于240mm；洞口范围内不应施加集中荷载。（4）、承重墙梁的支座处应设置落地翼墙。（5）、当墙梁墙体在靠近支座1／3l0范围内开洞时，支座处应设置落地且上下贯通的构造柱，并应与每层圈梁连接。（6）、墙梁计算高度范围内的墙体，每天可砌高度不应超过1.5m，否则应加设临时支撑。3、托梁（1）、有墙梁的房屋的托梁两边各一个开间及相邻开间处应采用现浇混凝土楼盖。（2）、托梁每跨底部的纵向受力钢筋应通长设置，不得在跨中段弯起或截断。（3）、墙梁的托梁跨中截面纵向受力钢筋总配筋率不应小于0.6%。（4）、承重墙梁的托梁在砌体墙柱上的支承长度不应小于350mm。（5）、当托梁高度时，应沿梁高设置通长水平腰筋，直径不应小于12mm，间距不应大于200mm。（6）、墙梁偏开洞口和两侧各一个梁高hb范围内直至靠近洞口的支座边的托梁箍筋直径不宜小于8mm，间距不应大于100mm。mmhb5005.2挑梁挑梁是埋置在砌体结构中悬挑的钢筋混凝土梁。5.2.1挑梁的受力性能砌体和挑梁的工作可以分为以下几个阶段：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。带裂缝工作阶段随着荷载的增加，梁尾出现裂缝时的荷载约为破坏荷载的80%左右破坏阶段（1）挑梁的倾覆破坏。（2）挑梁下砌体局压破坏。5.2.2挑梁的抗倾覆验算砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆应按下式验算：Mov≤Mr(6－19)式中Mov----挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩；Mr----挑梁的抗倾覆力矩设计值。挑梁计算