第5章混合結構房屋的墻體設計5.1混合結構房屋的承重體系及靜力計算方案5.1.1混合結構房屋的墻體布置和承重體系在混合結構中，一般將平行于房屋長向的墻體稱為縱墻，平行于房屋短向的墻體稱為橫墻，房屋四周與外界相隔的墻體稱為外墻，其余稱內墻。(1)橫墻承重體系圖5.1橫墻承重體系橫墻承重體系的房屋，其樓面荷載傳遞的主要路線是：樓面板→橫墻→根底→地基橫墻承重體系房屋的特點是：①橫墻是主要承重墻，縱墻只承受墻體自重，并起圍護、隔斷和將橫墻連成整體的作用。②由于橫墻間距較小(一般為3～4.5m之間)，又有縱墻拉結。③橫墻承重體系樓蓋結構簡單，施工方便。(2)縱墻承重體系縱墻承重體系是指縱墻直接承受樓、屋面荷載的結構布置體系。傳遞路線是：板→屋面大梁(或屋架)→縱墻→根底→地基圖5.2縱墻承重體系縱墻承重體系的特點：①縱墻是主要承重墻，室內空間較大，有利于使用上靈活布置。②縱墻上所受荷載較大，在縱墻上設置門窗洞口時將受到一定的限制。③橫墻的數量較少，房屋橫向剛度較差。④與橫墻承重體系相比，墻體材料用量較小，樓面材料用量較多。(3)縱橫墻承重體系圖5.3傳遞路線是縱橫墻承重方案房屋的特點：①適用于多層的塔式住宅大樓，所有的墻體都承受樓面傳來的荷載，且房屋在兩個相互垂直的方向上剛度均較大，有較強的抗風能力；②在占地面積相同的條件下，外墻面積較少；③砌體應力分布較均勻，可以減少墻厚，或墻厚相同時房屋可做得較高，且地基土壓應力分布均勻。(4)內框架承重體系主要傳遞路線是它的特點：①墻和柱都是主要承重構件。②由于豎向承重構件的材料不同，鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性能不一樣，以及柱根底和墻根底的沉降量也不容易一致，設計時如處理不當，結構容易產生不均勻的豎向變形，使結構中產生較大的附加內力；③橫墻較少，房屋的空間剛度較差，對抗震不利，在地震區應慎重使用這種結構體系。5.1.2混合結構房屋的靜力計算方案根據房屋的空間工作性能，采用不同的計算模型，這就是標準規定的三種計算方案，即彈性方案、剛彈性方案和剛性方案。圖5.5所示為一單層房屋，兩端無山墻，預制鋼筋混凝土屋面板和屋面大梁，屋面大梁支承于兩端外縱墻上，中間不設橫墻。圖5.5在這類房屋中，豎向荷載的傳遞路線是：屋面板→屋面大梁→外縱墻根底→地基。水平荷載的傳遞路線是：縱墻→縱墻根底→地基。圖5.6如果將圖5.5中的結構兩端多加設兩道山墻，如圖5.6所示。在水平荷載作用下，將按如下模式傳遞：假設us很小，接近于0，這類房屋的空間剛度很好，屋蓋可以看作是墻、柱上端的不動鉸支座。在荷載作用下，墻柱內力按下端固定，上端有不動鉸支座的豎向構件來進行分析。以此模型計算，稱為剛性方案房屋。假設us≈up，這類房屋的空間剛度很小。雖然兩端也設有山墻，但由于山墻距離太大，或山墻本身剛度很差。屋蓋的水平剛度很差，墻頂最大水平位移接近于平面受力結構。在荷載作用下，墻柱內力分析仍按不考慮空間作用的平面結構來分析。以此模型計算，稱為彈性方案房屋。介于二者之間，即0＜us<up，這類房屋的受力狀態既不同于彈性方案，又不同于剛性方案，標準中引入空間性能影響系數η來考慮此類房屋的整體作用。稱為剛彈性方案。空間性能影響系數η表示房屋的整體空間作用對側移的影響。也稱為側移影響系數。標準規定作為剛性和剛彈性方案的房屋橫墻應符合以下要求：①橫墻中沒有洞口或雖開有洞口，但洞口的水平截面積不超過橫墻全截面面積的50%；②橫墻的厚度不宜小于180mm；③單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度；多層房屋的橫墻長度，不宜小于其總高度的一半。當門窗洞口的水平截面面積不超過橫墻截面面積的75%時，ｕmax可按下式計算。圖5.7多層房屋也可仿照上述方法進行計算。按這一計算模型，由理論分析給出空間性能影響系數為：第一類屋蓋k=0.03第二類屋蓋k=0.05第三類屋蓋k=0.0655.2墻、柱高厚比驗算5.2.1允許高厚比允許高厚比的限值主要是根據實踐經驗規定的。它反映在一定的時期內材料的質量和施工的水平。標準中規定的驗算方法，是結合我國的工程經驗，綜合考慮以下各種因素后擬定的：①砂漿強度等級。②砌體類型。③橫墻間距。④支承條件。⑤砌體截面形式。⑥構件重要性和房屋的使用情況。5.2.2高厚比驗算(1)矩形截面墻、柱高厚比驗算(2)帶壁柱墻的高厚比驗算1)整片墻的高厚比驗算2)壁柱間墻高厚比驗算5.2.3計算例如5.3剛性方案房屋墻體計算5.3.1單層房屋承重縱墻的計算(1)豎向荷載作用圖5.11(2)風荷載作用圖5.125.3.2多層房屋承重縱墻的內力計算(1)計算單元的選取圖5.13(2)豎向荷載作用下縱墻的內力計算1)每層樓蓋傳到墻上的豎向壓力為N1圖5.142)上層傳來的豎向壓力N03)本層墻體的自重G(3)水平荷載作用下縱墻的內力計算由風荷載設計值W引起的彎矩可按下式計算：(4)選擇控制截面進行承載力驗算承載力驗算必須確定所需驗算的截面。5.3.3多層房屋承重橫墻的計算(1)選取計算單元和計算簡圖圖5.16橫墻計算單元(寬度取1.0m，長度取相鄰兩側各1/2開間)上的荷載(圖5.17)包括：1)由上層傳來的軸向力Nu，作用于上層橫墻下端截面重心處。2)左右兩邊的屋蓋或樓蓋傳來的軸向力Npl、Npr，其作用點距離墻邊的距離為c。對于屋面板來說，c＝0.33a0；對于樓板來說，c＝0.4a0，此處a0為有效支承長度。3)本層墻自重G，即本層樓板底面到所計算的橫截面之間的一段墻體自重，作用于本層墻體重心處。(2)控制截面的承載力計算5.3.4計算例如5.4彈性方案房屋墻(柱)的計算圖5.19圖5.19(a)為單層單跨彈性房屋在風荷載作用下的計算簡圖，其計算步驟如下：①先在排架橫梁水平處(右端)加上一個不動鉸支承，阻止其側移發生(圖5.19(b))，同剛性方案一樣計算出墻、柱內力和該不動鉸支承中的水平反力。在W、q1、q2共同作用下的內力為：②再將已求出的假設柱頂支座反力反方向作用在排架頂端(如圖5.19(c)用剪力分配法求出這種情形的內力。當兩柱的抗剪剛度相等時，每根柱剪力分配系數μ＝0.5，得圖5.205.5剛彈性方案房屋墻(柱)的計算5.5.1單層混合結構房屋墻(柱)的計算把屋蓋視為墻、柱水平方向的彈性支座，墻、柱下端固定于根底頂面，其計算簡圖如圖5.21所示。圖5.21圖5.22Va2=μaη(Ra+Rb)Vb2=μbη(Ra+Rb)柱底彎矩：5.5.2多層混合結構房屋墻(柱)的計算(1)上柔下剛多層房屋的計算(2)上剛下柔方案多層房屋的計算5.6地下室墻體的計算5.6.1地下室墻體的荷載(1)豎向荷載地下室頂板、梁傳來的軸向力N1，N1的偏心距e1圖5.25(2)土壤側壓力和靜水壓力(5.22)根底底面處的土壓力qs(3)室外地面荷載均布活荷載p可折算成土層厚度h1，稱為當量土層，其高度為h1=p/γ，并近似地認為當量土層對地下室墻體產生的側壓力ql為：5.6.2地下室墻體的內力計算和控制截面(1)計算簡圖如圖5.26。(2)內力計算如圖5.26(a)。圖5.26(3)控制截面地下室墻體一般要進行三個截面的驗算。1)地下室墻體上部截面(即Ⅰ-Ⅰ截面)2)地下室墻體的下部截面(即Ⅱ-Ⅱ截面)3)跨中最大彎矩截面(即Ⅲ-Ⅲ截面)5.6.3計算例如5.7墻、柱剛性根底設計5.7.1剛性根底的類型和材料剛性根底按構造常分為條形根底，單獨根底。如圖5.28所示。剛性根底按材料的不同分為磚根底、毛石根底和混凝土根底等。(1)磚根底磚根底的剖面形式可以采用等高大放腳［圖5.29(a)］和不等高大放腳［圖5.29(b)］兩種。通常臺階寬度為60mm，高度為120mm。圖5.28圖5.29(2)碎磚三合土根底碎磚三合土根底是由石灰∶砂∶碎磚按體積比1∶2∶4～1∶3∶6進行混合，加適量水攪拌均勻后，分層夯實而成。如圖5.30。圖5.30圖5.31(3)毛石根底毛石根底用毛石砌成階梯形，每階高度和毛石墻的厚度不宜小于400mm(圖5.31)。(4)混凝土和毛石混凝土根底混凝土或毛石混凝土根底常采用C10或C15混凝土或在混凝土摻入20％～30％的毛石，毛石強度等級不低于MU20。圖5.32圖5.335.7.2剛性根底臺階的容許寬高比一般由根底臺階的寬高比控制，即要求5.7.3根底埋置深度根底的埋置深度，一般是指根底底面距室外設計地面的距離［圖5.34(a)］，記為d/m，簡稱埋深。圖5.34根底埋置深度按以下條件確定：①根底埋置應大于氣候變化或樹木生長導致地基土脹縮，以及其他生物活動形成孔洞等可能到達的深度，除巖石地基外，不宜小于0.5m。②為了保護根底不受外力碰撞，一般要求根底頂面低于室外設計地面至少0.1m。③對靠近原有建筑物根底修建的新根底，其埋深不宜超過原有根底的底面，否那么新、舊根底應保存一定的凈距，其值依原有根底荷載和地基土質而定，且不宜小于該相鄰根底底面高差的1~2倍。④根底底面應位于冰凍線以下0.1～0.2m，以免季節交替時凍融循環引起建筑物沉降和傾斜。⑤如果根底鄰近有管道或溝、坑等設施時，根底底面一般應低于這些設施的底面。5.7.4墻、柱根底的計算(1)選擇計算單元圖5.35(2)軸心受壓條形根底的計算1)按承載力計算2)按剛性角控制3)綜合考慮墻和柱的截面尺寸，根底材料和建筑模數