弹性方案单层房屋静力计算优化方案

当房屋横墙间距较大，超过刚弹性方案房屋横墙间距时，即为弹性方案房屋。弹性方案及刚弹性方案房屋一般多为单层房屋。由于单层弹性方案房屋的空间刚度很小，所以墙柱内力按有侧移的平面排架计算。

弹性方案房屋的空间刚度很小，结构的空间工作性能很差，在水平荷载作用下，房屋结构近似于平面受力状态。所以弹性方案房屋仅可在单层房屋中采用。

1.计算假定和计算简图

单层房屋属于弹性方案时，在荷载作用下，墙、柱内力可按有侧移的平面排架计算，不考虑房屋的空间工作，其计算简图可按下列假定确定：

（1）屋盖结构与墙、柱上端的连接可视作铰接，墙、柱下端与基础顶面（一般为大放脚顶面）的连接为固接。

（2）屋盖结构（即排架横梁）为刚度无限大的链杆。

根据上述假定，纵墙的计算图形如图5.32所示。

图5.32　弹性方案单层房屋的计算简图

2.内力计算

内力计算步骤如下：

（1）在排架顶端加一个假想的不动铰支座，计算在荷载作用下该支座的反力R，并画出排架柱的内力图。

（2）将算出的假想反力R反向作用在排架顶端，求出相应排架内力并画出排架柱相应的内力图。

（3）将上述两种计算结果叠加，叠加后的内力图即为有侧移平面排架的内力计算结果。

现以两侧墙体（或柱）为相同截面、等高且采用相同材料做成的单跨弹性方案房屋［图5.33（a）］为例，进行有关内力计算的讨论。

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图5.33　单跨弹性方案房屋的内力计算

1）屋盖荷载作用下

由于屋盖荷载N1作用点对墙体截面重心的偏心距为e1，所以排架柱顶截面除轴心压力N1作用外，尚有弯矩M=N1e1。屋盖荷载对称作用在排架上，排架柱顶侧移u=0，假设的柱顶不动铰支座的反力R=0，排架弯矩图如图5.33（b）所示，其中

2）水平风荷载作用下

假设w为排架柱顶以上屋盖结构传给排架的水平集中风力，w1为迎风面风力（压力），w2为背风面风力（吸力），则由图5.34（b）可得

图5.34　风载作用下的弯矩图

将R反向作用于排架顶端，则从图5.34（c）可得

将图5.34（b）、（c）两种情况叠加可得

排架的弯矩如图5.34（f）所示。

弹性方案单层房屋山（横）墙的计算，由于在一般建筑物中纵墙间的距离不大，房屋在纵向静力计算中一般均能满足刚性方案的条件，因而屋盖结构可视作山（横）墙的不动支点，山（横）墙的计算简图同刚性方案单层房屋时的山（横）墙。