五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算Bb(L1+L2)/2(1)计算单元的选取计算单元的选取计算截面宽度计算截面宽度B：受荷宽度可取具有代表受荷宽度可取具有代表性的一段墙柱作为计算单元，如性的一段墙柱作为计算单元，如荷载大、截面荷载大、截面弱处的一个开间弱处的一个开间a)有洞：窗间墙；有洞：窗间墙；b)无洞：无洞：B=(L1+L2)/2c)壁柱间距较大且层高较小时：壁柱间距较大且层高较小时：多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续1)(2)(2)水平荷载作用下的计算简图与内力计算水平荷载作用下的计算简图与内力计算a)荷载：荷载：沿高度取为沿高度取为均布荷载，均布荷载，同时考虑同时考虑迎风面迎风面和和背风背风面面两个方向的风荷载并取左右风，组合两个方向的风荷载并取左右风，组合Mmax值值b)计算高度计算高度H0：底层底层取取基顶基顶至至上层楼盖梁底上层楼盖梁底的距离，的距离，其其余各层余各层取取上下层梁底上下层梁底之间的距离之间的距离 (P90表表4.3) c)支承：支承：水平荷载作用下，承重纵墙为一连续的四边支水平荷载作用下，承重纵墙为一连续的四边支承板体系，承板体系，横墙为侧向支承，楼屋盖及基顶为上下支承横墙为侧向支承，楼屋盖及基顶为上下支承纵纵墙在竖向上受到楼盖的较强约束，是一墙在竖向上受到楼盖的较强约束，是一以楼屋盖及基顶为为以楼屋盖及基顶为为不动铰支承的竖向连续板不动铰支承的竖向连续板d)纵墙墙体：纵墙墙体：为方便起见，沿墙体高度的为方便起见，沿墙体高度的层间墙体可看层间墙体可看成是上下固定的板成是上下固定的板，上下端的固定弯距在一般情况下按，上下端的固定弯距在一般情况下按等截等截面面计算，取：计算，取：MqH2/12多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续2)(2)(2)水平荷载作用下的计算简图与内力计算水平荷载作用下的计算简图与内力计算e)当多层刚性方案房屋的外墙符合下列要求时，静力计当多层刚性方案房屋的外墙符合下列要求时，静力计算可算可不考虑风荷载的影响不考虑风荷载的影响：i) 洞口水平截面面积不超过全截面面积的洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3;ii) 层高和总高不超过规定要求层高和总高不超过规定要求(P71表表4.6)；iii)屋面自重不小于屋面自重不小于0.8KN/m2当当必须考虑风荷载必须考虑风荷载时，风荷载引起的弯距时，风荷载引起的弯距M，可按下式，可按下式计算：计算：多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续3)M=qH2/12水平荷载作用下墙、柱可视作竖向连续梁层间墙体可看成是上下固定的板水平荷载作用下纵墙的内力水平荷载作用下纵墙的内力(以楼屋盖支承的竖向连续梁以楼屋盖支承的竖向连续梁)风荷载沿高度取为均匀分布M=qH2/12M=qH2/12M=qH2/12多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续4)(3)(3)竖向荷载作用下的计算简图与内力计算竖向荷载作用下的计算简图与内力计算1)1)计算简图的两种确定方法计算简图的两种确定方法a)a)规范：规范：在在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作似地视作两端铰支的竖向构件。即：墙、柱在楼屋盖和基顶处即：墙、柱在楼屋盖和基顶处都为不动铰支座都为不动铰支座支承支承。规范规范确定方法认为确定方法认为：由于：由于楼屋盖梁板楼屋盖梁板需要一定的需要一定的搁置长度，墙体在搁置长度，墙体在支承处的截面受到削弱支承处的截面受到削弱，同时也削弱了，同时也削弱了墙体在楼盖处的墙体在楼盖处的连续性连续性。被削弱后的截面只能承受较小的。被削弱后的截面只能承受较小的弯距。弯距。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续5)关于基顶与墙、柱底部的连接关于基顶与墙、柱底部的连接：i)单层房屋：单层房屋：单层房屋在荷载作用下，墙柱可视为单层房屋在荷载作用下，墙柱可视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件。上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件。下端固接：下端固接：单层房屋一般层高较大，计算时需考虑单层房屋一般层高较大，计算时需考虑水平风荷载的作用，墙底部截面的弯距和轴向内力都较水平风荷载的作用，墙底部截面的弯距和轴向内力都较大，弯距作用不可忽略。若假定为铰接则与实际不符。大，弯距作用不可忽略。若假定为铰接则与实际不符。abq1q2WHNLMNLM0.330.33AaRaRANLMMAMaAaRaRAqMAMa多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续6)关于基顶与墙、柱底部的连接关于基顶与墙、柱底部的连接：ii)多层房屋：多层房屋：在在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作范围内，可近似地视作两端铰支的竖向构件。轴向力是主要内力，而且数值较大轴向力是主要内力，而且数值较大。当墙体有门窗洞。当墙体有门窗洞口削弱及层高不大时，可不计风荷载。并且在墙体与基础口削弱及层高不大时，可不计风荷载。并且在墙体与基础连接的截面上，轴向力是决定性因素，弯距值相对较小，连接的截面上，轴向力是决定性因素，弯距值相对较小，是可以忽略的。即使不予忽略，弯距引起的轴向力偏心距是可以忽略的。即使不予忽略，弯距引起的轴向力偏心距也很小，墙、柱按偏压构件与按轴压构件计算的承载力，也很小，墙、柱按偏压构件与按轴压构件计算的承载力，计算结果相差无几。计算结果相差无几。假定墙体与基础铰接后，一个假定墙体与基础铰接后，一个多次超静定问题就可变多次超静定问题就可变为静定问题为静定问题，很大程度上简化了计算。，很大程度上简化了计算。规范方法长期使用，较为普遍，规范方法长期使用，较为普遍，实践证明是偏于实践证明是偏于安全的安全的。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续7)两端铰支的竖向构件墙顶与屋面梁或屋架为铰接的框架梁端弯距梁端弯距修正系数修正系数具框架作用具框架作用存在反弯点存在反弯点(取取1/2)梁端对墙体梁端对墙体有嵌固作用有嵌固作用多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续8)b)按框架分析内力按框架分析内力这种方法认为，许多多层砌体房屋中，这种方法认为，许多多层砌体房屋中，钢筋混凝土楼盖钢筋混凝土楼盖梁伸过墙截面中心线，甚至伸到外墙面梁伸过墙截面中心线，甚至伸到外墙面。另外为了加强房屋。另外为了加强房屋整体性、抗震、抗不均匀沉降等，常常整体性、抗震、抗不均匀沉降等，常常加设钢筋混凝土圈梁加设钢筋混凝土圈梁与构造柱与构造柱。故楼盖梁在荷载作用下发生转动时，受到。故楼盖梁在荷载作用下发生转动时，受到砌体墙砌体墙的约束的约束较为显著，工作性能类似于框架节点，故应较为显著，工作性能类似于框架节点，故应按框架分按框架分析内力，但不考虑纵墙顶对屋面梁或屋架的约束作用析内力，但不考虑纵墙顶对屋面梁或屋架的约束作用(仍假仍假定为铰接定为铰接)。纵墙内力按纵墙内力按分层法分层法计算。计算。c)两种方法的区别在于对梁端的约束程度。两种方法的区别在于对梁端的约束程度。工程设计中应注意结构布置、构造与所采用的计算简图工程设计中应注意结构布置、构造与所采用的计算简图相符。相符。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算1.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(续续9) (3) (3)竖向荷载作用下的计算简图与内力计算竖向荷载作用下的计算简图与内力计算2)2)内力分析与控制截面的承载力验算内力分析与控制截面的承载力验算HiNGNuNLeLNLeLNuNLeLh/2h/2-截面：截面：偏压、局压偏压、局压 u u+ +L L Le e e eL L=h/2-0.4a=h/2-0.4a0 0-截面：截面：轴压。考虑风载时为轴压。考虑风载时为偏压，取偏压，取qHqH2 2/12/12。 u+L +G 0NG多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算2.多层刚性方案房屋承重横墙的计算多层刚性方案房屋承重横墙的计算(1)计算单元的选取和计算简图计算单元的选取和计算简图横墙一般直接承受板上均布荷载，故通常取截面宽度横墙一般直接承受板上均布荷载，故通常取截面宽度B=1m的横墙作为计算单元。的横墙作为计算单元。在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作似地视作两端铰支的竖向构件两端铰支的竖向构件。构件的高度取为层高构件的高度取为层高(顶顶层为坡屋顶时，取层高加山尖高度的一半层为坡屋顶时，取层高加山尖高度的一半)。注意建筑层高与结构层高的取值：注意建筑层高与结构层高的取值：建筑层高：建筑层高：底层底层基顶至基顶至梁顶梁顶，其余层，其余层梁顶梁顶至至梁顶梁顶。结构层高：结构层高：底层底层基顶至基顶至梁底梁底，其余层，其余层梁底梁底至至梁底梁底。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 2.多层刚性方案房屋承重横墙的计算多层刚性方案房屋承重横墙的计算(续续1)H1H2H3H40.4a0eL eLh/2h/21m0.4a0NuNL1NL2横墙计算简图横墙计算简图横墙横墙计算计算单元单元多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 2.多层刚性方案房屋承重横墙的计算多层刚性方案房屋承重横墙的计算(续续2)(2)横墙竖向荷载作用及控制截面承载力验算横墙竖向荷载作用及控制截面承载力验算1)竖向荷载：竖向荷载：Nu、NL1、NL2、G2)控制截面承载力控制截面承载力当当NL1NL2时，控制截面为墙底时，控制截面为墙底截面截面轴压轴压。当当NL1NL2时，控制截面为墙顶时，控制截面为墙顶截面截面偏压，偏压，墙体支承梁时墙体支承梁时局压局压；墙底墙底截面截面轴压轴压。当活载很大时，考虑最不利荷载作用位置当活载很大时，考虑最不利荷载作用位置( (只有一边作用只有一边作用活载活载) )，也为偏压。，也为偏压。当横墙有洞口时应考虑洞口削弱的影响。当横墙有洞口时应考虑洞口削弱的影响。山墙的计算方法同纵墙。山墙的计算方法同纵墙。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 3.多层刚弹性方案房屋的静力计算多层刚弹性方案房屋的静力计算(1)(1)多层刚弹性方案房屋的静力计算方法多层刚弹性方案房屋的静力计算方法1)计算的简化计算的简化多层刚弹性方案房屋具有多层刚弹性方案房屋具有同层空间作用同层空间作用与与层间空间层间空间作用作用。为了便于工程应用及偏于安全，作了两个简化：。为了便于工程应用及偏于安全，作了两个简化：a)不考虑层间空间作用；不考虑层间空间作用；b)本层的本层的 i与单层的与单层的相同。相同。2)竖向荷载作用下的墙柱内力竖向荷载作用下的墙柱内力一般房屋结构及其荷载均对称，其内力分析方法同一般房屋结构及其荷载均对称，其内力分析方法同刚性方案刚性方案多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 3.多层刚弹性方案房屋的静力计算多层刚弹性方案房屋的静力计算(续续1)(1)(1)多层刚弹性方案房屋的静力计算方法多层刚弹性方案房屋的静力计算方法3)水平风荷载作用下的墙柱内力水平风荷载作用下的墙柱内力考虑空间性能影响系数考虑空间性能影响系数，采用与单层相同的处理方采用与单层相同的处理方法，即法，即“两步迭加法两步迭加法”，取一个开间为计算单元，作为平，取一个开间为计算单元，作为平面排架的计算简图面排架的计算简图。步骤如下：。步骤如下：a)在计算简图的各层横梁与柱连接点处，在计算简图的各层横梁与柱连接点处，加上一个水加上一个水平不动铰支座，形成一相应的刚性方案，求出支座反力平不动铰支座，形成一相应的刚性方案，求出支座反力Ri及其内力及其内力；b)将将Ri反向施加于各节点上，形成一相应的弹性方反向施加于各节点上，形成一相应的弹性方案，计算其内力案，计算其内力；c)将上述两项内力叠加将上述两项内力叠加，即为原多层刚弹性方案房屋，即为原多层刚弹性方案房屋的内力。的内力。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 3.多层刚弹性方案房屋的静力计算多层刚弹性方案房屋的静力计算(续续2)=+RnRiR1nRniRi1R1多层刚弹性方案房屋静力计算简图多层刚弹性方案房屋静力计算简图多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算(2)(2)上柔下刚上柔下刚多层房屋的静力计算方法多层房屋的静力计算方法顶层顶层s32m32m，其它层，其它层s32m32m，称为，称为上柔下刚上柔下刚房屋房屋。实测表明，当在各层施加水平荷载时，顶层产生的位实测表明，当在各层施加水平荷载时，顶层产生的位移值很小。移值很小。对对上柔下刚上柔下刚房屋的内力分析，房屋的内力分析，顶层近似按单层房屋计顶层近似按单层房屋计算，算， 取单层房屋的空间性能影响系数；其余各层按多层取单层房屋的空间性能影响系数；其余各层按多层刚性方案房屋计算。顶层墙底弯距和轴力将认为作用于下刚性方案房屋计算。顶层墙底弯距和轴力将认为作用于下一层。一层。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 3.多层刚弹性方案房屋的静力计算多层刚弹性方案房屋的静力计算(续续2)=+RnRiR1nRniRi1R1上柔下刚方案房屋静力计算简图上柔下刚方案房屋静力计算简图多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算(3)(3)上刚下柔上刚下柔房屋的静力计算方法房屋的静力计算方法底层底层s32ms32m，其它层，其它层s32ms32m，称为上柔下刚房屋。，称为上柔下刚房屋。底层以上各层空间工作性能较强，但为了计算简化与偏底层以上各层空间工作性能较强，但为了计算简化与偏于安全，可不考虑。于安全，可不考虑。上刚下柔房屋的内力分析方法是科学的上刚下柔房屋的内力分析方法是科学的, ,在非抗震设防在非抗震设防地区的应用也是没有问题的。但是，地区的应用也是没有问题的。但是，在抗震设防地区很难满在抗震设防地区很难满足层间刚度比的要求足层间刚度比的要求。如果底部设框架剪力墙，则成为底部。如果底部设框架剪力墙，则成为底部框剪结构上部砖混结构的底框房屋，其内力就不能按上刚下框剪结构上部砖混结构的底框房屋，其内力就不能按上刚下柔房屋来计算。另外，柔房屋来计算。另外，上刚下柔房屋的底部抗侧刚度偏小，上刚下柔房屋的底部抗侧刚度偏小，故新规范不再推荐采用故新规范不再推荐采用这类房屋。这类房屋。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 3.上刚下柔方案房屋的静力计算上刚下柔方案房屋的静力计算(续续1)水平风荷载作用下的墙柱内力计算也采用水平风荷载作用下的墙柱内力计算也采用 “两步迭加法两步迭加法”：a)在计算简图的各层横梁与柱连接点处，在计算简图的各层横梁与柱连接点处，加一水平不动铰加一水平不动铰支座，形成一相应的刚性方案，求出支座反力支座，形成一相应的刚性方案，求出支座反力Ri及其内力及其内力；b)将上部刚性方案房屋简化为一刚度为无穷大的刚性连杆，将上部刚性方案房屋简化为一刚度为无穷大的刚性连杆，并铰支于下层的柱顶，取并铰支于下层的柱顶，取1类屋盖房屋的空间性能影响系数类屋盖房屋的空间性能影响系数i，乘以上面各层反力的总和，反向施加于一层柱顶，同时附乘以上面各层反力的总和，反向施加于一层柱顶，同时附加力矩：加力矩：c)将上述两项内力叠加将上述两项内力叠加，即为原上刚下柔房屋的内力。，即为原上刚下柔房屋的内力。多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算五、多层房屋墙体计算 3.上刚下柔方案房屋的静力计算上刚下柔方案房屋的静力计算(续续2)RnRiR1=+BN=M/BN=M/BHnHiH1上刚下柔方案多层房屋的静力计算上刚下柔方案多层房屋的静力计算qqEI=多层房屋墙体计算