砌體結構房屋的靜力分析，磚、石和砌塊砌體房屋中承重牆體在荷載作用下的內力計算。
基本介紹
- 中文名：砌體結構房屋的靜力分析
- 外文名：Static analysis of masonry structure
- 作者：鄭金床
砌體結構房屋的牆、柱等豎向承重構件採用磚、石或砌塊砌體建造，樓蓋和屋蓋等水平承重構件採用鋼筋混凝土或其他材料建造的房屋，也常稱為混合結構房屋。有時這種房屋的內部柱子採用鋼筋混凝土，但外牆仍採用磚、石或砌塊砌體。承重體系 由於使用要求不同，房屋的建築平面、剖面、內部空間、房間的布局和大小常常是多種多樣的。一般多按牆、柱的承重特點分為三種體系：①縱牆承重體系。樓蓋和屋蓋的荷載主要傳給縱牆，縱牆是主要承重牆，橫牆和山牆承受樓蓋和屋蓋的荷載很少。這種體系適用於使用上要求較大房間的建築，如辦公樓、圖書館、食堂、廠房和學校等建築。由於橫向承重牆間距較大，因此房屋的橫向剛度較差。②橫牆承重體系。樓蓋和屋蓋的荷載主要傳給橫牆，橫牆是主要承重牆，縱牆承受樓蓋和屋蓋的荷載很少。牆體材料用量較多，由於橫向承重牆間距很小，房屋的空間剛度很大。這種體系適用於宿舍和住宅等居住建築。③內框架承重體系。外牆（有時還有少量內牆）和內部的鋼筋混凝土柱共同承受樓蓋和屋蓋的荷載，鋼筋混凝土柱和樓（屋）蓋梁組成內框架。這種房屋內部沒有或很少布置承重牆，一般僅有鋼筋混凝土柱，可以取得較大的室內空間而不增加梁的跨度，樓蓋和屋蓋的結構高度較小。這種體系適用於多層廠房、商店和旅館等建築，有時某些建築的底層也採用。由於內部承重牆少，房屋的空間剛度較差；牆和柱材料不同，容易產生不均勻壓縮；地基也容易產生不均勻沉降，設計時應特別注意。不同的承重體系，牆體的布置各有特點，牆體的材料用量和結構的空間剛度差別較大。在工程中採用哪一種承重體系，首先要滿足使用要求和考慮建築特點，再從材料用量、施工條件和工程造價等方面綜合進行比較，力求做到經濟合理。在地震區，無論採用何種承重體系，縱橫牆體的布置除應滿足地震作用的強度要求外，橫牆間距不得超過一定限值，以滿足房屋縱橫兩個方向的整體剛性要求。此外，還需考慮其他抗震構造措施，如在房屋的轉角及內外縱橫牆交接處設定鋼筋混凝土構造柱(見牆板結構)。靜力分析 結構在荷載作用下的靜力分析與計算簡圖有關，砌體結構房屋牆、柱的計算簡圖又與房屋的空間剛度有關。根據空間剛度的大小，有的國家將砌體結構房屋分為兩類：剛性結構和彈性結構。橫牆較多且間距較小，其屋蓋和層間樓蓋可以視作結構的橫隔板，這種房屋屬於剛性結構；橫牆很少、間距超過一定範圍的則屬於彈性結構。中國將砌體結構房屋根據房屋的剛度分為三種計算方案：剛性方案、彈性方案和剛彈性方案。①剛性方案。認為房屋的空間剛度很大，在水平荷載（包括豎向偏心荷載產生的水平力）作用下，由於結構的空間作用，牆、柱處於空間受力狀態，頂點位移很小，屋蓋和層間樓蓋可以視作牆、柱的剛性支座。對於單層房屋，在荷載作用下，牆、柱可按上端不動鉸支於屋蓋，下端嵌固於基礎的豎向構件計算。對於多層房屋，在豎向荷載作用下，牆、柱在每層高度範圍內，可近似地按兩端鉸支的豎向構件計算；在水平荷載作用下，牆、柱可按豎向連續梁計算。民用建築和大多數公共建築均屬於這種方案。此時，橫牆間的水平荷載由縱牆承受，並通過屋蓋或樓蓋傳給橫牆，橫牆可以視作嵌固於基礎的豎向懸臂樑，考慮軸向壓力的作用按偏心受壓和剪下計算，並應滿足一定的剛度要求。②彈性方案。認為房屋的空間剛度很小，在水平荷載作用下，結構的空間作用很弱，牆、柱處於平面受力狀態。單層廠房和倉庫等建築常屬於這種方案。此時，在荷載作用下，牆、柱內力應按有側移的平面排架或框架計算。③剛彈性方案。認為房屋的空間剛度介於剛性方案與彈性方案之間，在水平荷載作用下，屋蓋對牆、柱頂點的側移有一定約束，可以視作牆、柱的彈性支座。單層房屋也常屬於這種方案。此時，在荷載作用下，牆、柱內力可按考慮空間工作的側移折減後的平面排架或框架計算。工程中絕大多數砌體結構房屋都是由縱、橫承重牆和樓蓋、屋蓋組成，都具有一定的空間剛度，因而恰當地利用空間剛度和考慮結構的空間作用，對工程設計有實際意義。如對滿足剛性方案條件的房屋，按剛性方案的計算簡圖，牆體的內力將比按彈性方案的計算結果小得多，從而減少材料用量，降低造價。為了便於套用，中國的設計規範根據樓蓋或屋蓋的整體性程度和材料性質不同將房屋區分為整體式、裝配整體式和裝配式無檁體系的鋼筋混凝土屋蓋或樓蓋；裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或樓蓋；以及冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋三種類型。設計時，可按剛度符合一定要求的橫牆間距確定靜力計算方案。
