由支承墙体的钢筋混凝土梁及其上计算高度范围内墙体所组成的能共同工作的组合构件称为墙梁。其中的钢筋混凝土梁称为托梁。在多层砌体结构房屋中,为了满足使用要求,往往要求底层有较大的空间,如底层为商店、饭店等,而上层为住宅、办公室、宿舍等小房间的多层房屋,可用托梁承托以上各层的墙体,组成墙梁结构,上部各层的楼面及屋面荷载将通过砖墙及支撑在砖墙上的钢筋混凝土楼面梁或框架梁(托梁)传递给底层的承重墙或柱。此外,单层工业厂房中外纵墙与基础梁、承台梁与其上墙体等也构成墙梁。与钢筋混凝土框架结构相比,采用墙梁可节约钢材60%、水泥25%,节省人工25%,降低造价20%,并可加快施工进度,经济效益较好。
墙梁按承受荷载不同可分为承重墙梁和自承重墙梁两类;按支承条件不同分为简支墙梁、框支墙梁和连续墙梁,如图5.75(a)所示;根据墙梁上是否开洞,墙梁又可分为无洞口墙梁和有洞口墙梁。承重墙梁除了承受自重外,尚需承受计算高度范围以上各层墙体以及楼盖、屋盖或其他结构传来的荷载,如图5.75(a)所示。非承重墙梁仅承受墙梁自重,即托梁和砌筑在上面的墙体自重,工业厂房围护墙的基础梁、连系梁是典型的非承重墙梁的托梁,如图5.75(b)所示。
图5.75 墙梁示意图
1.简支墙梁的受力性能和破坏形态
墙梁中的墙体不仅作为荷载作用在钢筋混凝土托梁上,而且与托梁共同工作形成组合构件,作为结构的一部分与托梁共同工作。墙梁的受力性能与支承情况、托梁和墙体的材料、托梁的高跨比、墙体的高跨比、墙体上是否开洞、洞口的大小与位置等因素有关。墙梁的受力较为复杂,其破坏形态是墙梁设计的重要依据。
1)无洞口墙梁
(1)无洞口墙梁的受力特点
试验表明,墙梁在出现裂缝之前如同由砖砌体和钢筋混凝土两种材料组成的深梁一样地工作。墙梁在荷载作用下的应力包括正截面上的水平正应力σx、水平截面上的法向正应力σy、剪应力τxy和相应的主应力。σx沿正截面的分布情况大体上是墙体截面大部分受压,托梁截面全部受拉;σy的分布情况大体上是愈接近墙顶水平截面应力分布愈均匀,愈接近托梁底部水平截面应力愈向托梁支座集中;剪应力τxy的分布情况大体上是在托梁支座和托梁与墙体界面附近变化较大,而且剪力由托梁和墙体共同承担。在荷载作用下,无洞口墙梁中裂缝开展过程如下:
①当托梁的拉应力超过混凝土的极限拉应力时,在其中段出现多条竖向裂缝①,并很快上升至梁顶,随着荷载的增大,也可能穿过托梁和墙体的界面,向墙体伸延,如图5.76(a)所示。
②托梁刚度随之削弱,并引起墙体内力重分布,使主压应力进一步向支座附近集中,当墙体中主拉应力超过砌体的抗拉强度时,将出现呈枣核形的斜裂缝②,如图5.76(b)所示。
③随着荷载的增大,斜裂缝向上、下方延伸,形成托梁端部较陡的上宽下窄的斜裂缝,临近破坏时,由于界面中段存在较大的垂直拉应力而出现水平裂缝③,如图5.76(c)所示。
④但支座附近区段,托梁与砌体始终保持紧密相连,共同工作。临近破坏时,墙梁将形成以支座上方斜向砌体为拱肋、以托梁为拉杆的组合拱受力体系,如图5.76(d)所示。
图5.76 墙梁裂缝及受力模型
(2)无洞口墙梁的破坏形态
影响墙梁破坏形态的因素较多,如墙体高跨比hw/l,托梁高跨比hb/l0,砌体抗压强度f,混凝土抗压强度fc,托梁配筋率,受荷方式,集中力的剪高比aF /hw,有无纵向翼墙,等等。由于这些因素的不同,墙梁可能发生弯曲破坏、斜拉破坏、斜压破坏、劈裂破坏以及局压破坏等5种破坏形态,如图5.77所示。
图5.77 墙梁的破坏形态
①弯曲破坏
当托梁中的配筋较少,而砌体强度却相对较高,且hw/l0也较小时,墙梁在荷载作用下首先在托梁中段出现竖向裂缝。随着荷载的增加,竖向裂缝穿过托梁和墙体界面迅速向上延伸,并穿过梁与墙的界面进入墙体,最后托梁的下部和上部纵向钢筋先后达到屈服,墙梁沿跨中垂直截面而发生弯曲破坏,如图5.77(a)所示。破坏时受压区仅有3~5皮砖高,但砌体没有沿水平方向压坏。
②剪切破坏
当托梁配筋率较高而砌体强度相对较低时,一般hw/l0适中,易在支座上部的砌体中出现因主拉应力或主压应力过大而引起的斜裂缝,发生墙体的剪切破坏。
由于影响因素的变化,剪切破坏一般有斜拉破坏、斜压破坏和劈裂破坏三种形式。
a.斜拉破坏。当hw/l0<0.35,砂浆强度等级较低时,砌体因主拉应力超过沿齿缝的抗拉强度,产生沿齿缝截面比较平缓的斜裂缝而破坏;或当墙梁顶部作用有集中力,且剪跨比较大时,也易产生斜拉破坏,如图5.77(b)所示。
b.斜压破坏。当hw/l0>0.35,或集中荷载作用剪跨比较小时,支座附近的砌体中主压应力超过抗拉强度而产生沿斜向的斜压裂缝。这种破坏裂缝较多且穿过砖和灰缝,裂缝倾角一般为55°~60°,斜裂缝较多且穿过砖和水平灰缝,破坏时有被压碎的砌体碎屑,开裂荷载和破坏荷载均较大,如图5.77(c)所示。
c.劈裂破坏。在集中荷载的作用下,临近破坏时墙梁突然在集中力作用点与支座连线上出现一条通长的裂缝,并伴发响声,墙体发生劈裂破坏。这种破坏形态的开裂荷载和破坏荷载比较接近,破坏突然,因无预兆而较危险,属脆性破坏,如图5.77(d)所示。在集中荷载作用下,墙梁的承载能力仅为均布荷载的1/6~1/2。
③局部受压破坏
当托梁中钢筋较多而砌体强度相对较低,且hw/l0≥0.75时,在托梁支座上方的砌体由于竖向正应力的集聚形成较大的应力集中。当该处应力超过砌体的局部抗压强度时,在支座上方较小范围内砌体将出现局部压碎现象,即局压破坏,如图5.77(e)所示。
2)有洞口墙梁
试验研究和有限元分析表明,墙体跨中段有门洞墙梁的应力分布和主应力轨迹线与无洞口墙梁基本一致,如图5.78所示。斜裂缝出现后也将逐渐形成组合拱受力体系。当在墙体靠近支座处开门洞时,门洞上的过梁受拉而墙体顶部受压,门洞下的托梁下部受拉、上部受压。说明托梁的弯矩较大而形成大偏心受拉状态。由于门洞侵入,原无洞口墙梁拱形压力传递线改为上传力线和下传力线,使主应力轨迹线变得极为复杂。斜裂缝出现后,对于偏开洞墙梁,荷载呈大拱套小拱的形式向下传递,托梁不仅作为大拱的拉杆,还作为小拱的弹性支座,承受小拱传来的压力。因此偏开洞墙梁可模拟为梁-拱组合受力机构,如图5.78(a)所示。随着洞口向跨中移动,大拱的作用不断加强,小拱的作用逐渐减弱,当洞口位于跨中时,小拱的作用消失,由于此时洞口设在墙体的低应力区,荷载通过大拱传递,所以跨中开洞墙梁的工作特征与无洞墙梁相似,如图5.78(b)所示。
图5.78 有洞口墙梁的应力形态
试验表明,墙体跨中段有门洞墙梁的裂缝出现规律和破坏形态与无洞口墙梁基本一致。当墙体靠近支座开门洞时,将先在门洞外侧墙肢沿界面出现水平裂缝①,不久在门洞内侧出现阶梯形斜裂缝②,随后在门洞顶侧墙肢出现水平裂缝③。加荷至0.6~0.8倍破坏荷载时,门洞内侧截面处的托梁出现竖向裂缝④,最后在界面出现水平裂缝⑤,如图5.79所示。
图5.79 偏开门洞墙梁
偏开门洞墙梁将发生弯曲破坏、剪切破坏和局部破坏等三种破坏形态。
弯曲破坏:墙梁沿门洞内侧边截面发生弯曲破坏,即托梁在拉力和弯矩共同作用下,沿特征裂缝④形成大偏心受拉破坏。
墙体剪切破坏形态有:门洞外侧墙肢斜剪破坏、门洞上墙体产生阶梯形斜裂缝的斜拉破坏或在集中荷载作用下的斜剪破坏。托梁剪切破坏除发生在支座斜截面外,门洞处斜截面尚有可能在弯矩、剪力的联合作用下发生拉剪破坏。
局部受压破坏:托梁支座上部砌体发生的局部受压破坏和无洞口墙梁基本相同。
2.框支墙梁的受力性能和破坏形态
由钢筋混凝土框架支承的墙梁结构体系称为框支墙梁。框支墙梁可以适应较大的跨度和较重的荷载并有利于抗震。框支墙梁在弹性阶段的应力分布与简支墙梁和连续墙梁类似。约在40%的破坏荷载时托梁的跨中截面先出现竖向裂缝,并迅速向上延伸至墙体中。在70%~80%的破坏荷载时,在墙体或托梁端部出现斜裂缝,经过延伸逐渐形成框架组合受力体系。临近破坏时,在梁和墙体的界面可能出现水平裂缝,在框架柱中出现竖向或水平裂缝。
框支墙梁的破坏形态有弯曲破坏、剪切破坏、弯剪破坏和局部受压破坏四类破坏形态。
(1)弯曲破坏。当hw/l0稍小,框架梁、柱配筋较少而砌体强度较高时,易于发生这种破坏。此时梁的纵向钢筋先屈服,在跨中形成一个拉弯塑性铰,随后可能在托梁端部负弯矩处钢筋屈服形成塑性铰,或在框架柱上端截面外侧纵筋屈服产生大偏心受压破坏形成压弯塑性铰,最后使框支墙梁形成弯曲破坏机构,如图5.80(a)所示。
图5.80 框支墙梁的破坏
(2)剪切破坏。当框架梁、柱配筋较多,承载力较强而墙砌体强度较低时,在一般的高跨比情况下,靠近支座的墙体会出现斜裂缝而发生剪切破坏。根据破坏成因的不同,可分为两种:
当墙梁的高跨比较小,墙体的主拉应力超过墙体复合抗拉强度时,墙体会沿灰缝发生阶梯形斜向裂缝,倾角一般小于45°,为斜拉破坏,如图5.80(b)所示。
当墙梁的高跨比较大时,主应力易超过砌体的复合抗压强度,在墙体上形成斜裂缝,裂缝的倾角一般为55°~60°,成为斜压破坏,如图5.80(c)所示;若斜压裂缝延伸入框架的梁柱节点,则产生劈裂破坏。
(3)弯剪破坏。当框架梁与墙砌体强弱相当,即梁受弯承载力和墙体受剪承载力接近时,梁跨中竖向裂缝开展后纵筋屈服,同时墙体斜裂缝开展导致斜压破坏,梁端上部钢筋或柱顶外侧钢筋屈服,框支墙梁发生弯剪破坏。弯剪破坏其实是弯曲破坏和剪切破坏两者间的界限破坏,如图5.80(d)所示。
(4)局部受压破坏。当墙体高跨比较大,支座上方应力较集中时,会发生支座上方墙体的局部受压破坏或框架梁柱节点区的局部受压破坏,如图5.80(e)所示。
3.连续墙梁的受力性能及破坏形态
由混凝土连续托梁及支承在连续托梁上的计算高度范围内的墙体所组成的组合构件,称为连续墙梁。连续墙梁是多层砌体房屋中常见的墙梁形式,在单层厂房建筑中也应用较多。它的受力特点与单跨墙梁有共同之处。
现以两跨连续墙梁为例简单介绍连续墙梁的受力特点,两跨连续墙梁的受力体系如图5.81所示。墙梁顶面处应按构造要求设置圈梁并宜在墙梁上拉通,称为顶梁。在弹性阶段,连续墙梁如同由托梁、墙体和顶梁组合而成的连续深梁,其应力分布及弯矩、剪力和支座反力均反映连续深梁的受力特点。有限元分析表明,与一般连续梁相比,由于墙梁的组合作用,托梁的弯矩和剪力均有一定程度的降低;同时,托梁中却出现了轴力,在跨中区段出现了较大的轴拉力,在支座附近则受轴压力作用。
图5.81 连续墙梁的受力性能
随着裂缝的出现和开展,连续托梁跨中段出现多条竖向裂缝,且很快上升到墙中;但对连续梁受力影响并不显著,随后,在中间支座上方顶梁出现通长竖向裂缝,且向下延伸至墙中。当边支座或中间支座上方墙体中出现斜裂缝并延伸至托梁时,将对连续墙梁受力性能产生重大影响,连续墙梁的受力逐渐转为连续组合拱机制;临近破坏时,托梁与墙体界面将出现水平裂缝,托梁的大部分区段处于偏心受拉状态,仅在中间支座附近的很小区段,由于拱的推力而使托梁处于偏心受压和受剪的复合受力状态。顶梁的存在使连续墙梁的受剪承载力有较大提高。无翼墙或构造柱时,中间支座上方的砌体中竖向压应力过于集中,会使此处的墙体发生严重的局部受压破坏。中间支座处也比边支座处更容易发生剪切破坏。
连续深梁的破坏形态和简支墙梁相似,也有正截面受弯破坏、斜截面受剪破坏和砌体局部受压破坏。
①弯曲破坏。连续墙梁的弯曲破坏主要发生在跨中截面,托梁处于小偏心受拉状态而使下部和上部钢筋先后屈服。随后发生的支座截面弯曲破坏将使顶梁钢筋受拉屈服。由于跨中和支座截面先后出现塑性铰而使连续墙梁形成弯曲破坏机构。
②剪切破坏。连续墙梁墙体剪切破坏的特征和简支墙梁相似,墙体剪切多发生斜压破坏或集中荷载作用下的劈裂破坏。由于连续托梁分担的剪力比简支托梁更大些,故中间支座处托梁剪切破坏比简支墙梁更容易发生。
③局部受压破坏。中间支座处托梁上方砌体比边支座处托梁上方砌体更易发生局部受压破坏。破坏时,中支座托梁上方砌体产生向斜上方辐射状斜裂缝,最终导致局部砌体压碎。
4.墙梁的计算
1)墙梁的适用条件
试验研究和理论分析表明,为保证墙梁的组合作用,托梁上的墙体高度不能太小,当墙梁的hw/l0<0.35~0.4时,墙砌体和钢筋混凝土托梁的组合作用明显减弱,为防止出现上述斜拉破坏现象,根据试验、理论分析和工程实践经验,《砌体结构设计规范》规定采用烧结普通砖砌体、混凝土普通砖砌体、混凝土多孔砖砌体和混凝土砌块砌体的墙梁设计应符合下列规定:
(1)墙梁设计应符合表5.29的规定,参数如图5.82。
表5.29 墙梁的一般规定
注: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。
(2)墙梁计算高度范围内每跨只允许设置一个洞口,洞口高度为窗洞顶至托梁顶面距离。对自承重墙梁,洞口至边支座中心的距离不应小于0.10l0i,门窗洞上口至墙顶的距离不应小于0.5m。
(3)洞口边缘至支座中心的距离,距边支座不应小于墙梁计算跨度的0.15倍,距中支座不应小于墙梁计算跨度的0.07倍。托梁支座处上部墙体设置混凝土构造柱,且构造柱边缘至洞口边缘的距离不小于240mm时,洞口边至支座中心距离的限值可不受本规定限制。
(4)托梁高跨比。对无洞口墙梁不宜大于1/7,对靠近支座有洞口的墙梁不宜大于1/6。配筋砌块砌体墙梁的托梁高跨比可适当放宽,但不宜小于1/14;当墙梁结构中的墙体均为配筋砌块砌体时,墙体总高度可不受本规定限制。
图5.82 墙梁的计算参数
l0(l0i)—墙梁计算跨度;hw—墙体计算高度;h—墙体厚度;H0—墙梁跨中截面计算高度;bf1—翼墙计算宽度;Hc—框架柱计算高度;bhi—洞口宽度;hhi—洞口高度;ai—洞口边缘至支座中心的距离;Q1,F1—承重墙梁的托梁顶面的荷载设计值;Q2—承重墙梁的墙梁顶面的荷载设计值。
2)墙梁的计算简图
墙梁的计算简图应按图5.82采用,各计算参数应符合下列规定:
(1)墙梁计算跨度,对简支墙梁和连续墙梁取净跨的1.1倍或支座中心线距离的较小值;框支墙梁支座中心线距离,取框架柱轴线间的距离。
(2)墙体计算高度,取托梁顶面上一层墙体(包括顶梁)高度,当hw大于l0时,取hw等于 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,取H0=hw+0.5hb。
(4)翼墙计算宽度,取窗间墙宽度或横墙间距的2/3,且每边不大于3.5倍的墙体厚度和墙梁计算跨度的1/6。
(5)框架柱计算高度,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。
3)墙梁的计算荷载
(1)使用阶段墙梁上的荷载
①承重墙梁的托梁顶面的荷载设计值,取托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载。
②承重墙梁的墙梁顶面的荷载设计值,取托梁以上各层墙体自重,以及墙梁顶面以上各层楼(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。
③自承重墙梁的墙梁顶面的荷载设计值,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高度的墙体自重;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。
4)墙梁承载力计算
墙梁应分别进行托梁使用阶段正截面承载力和斜截面受剪承载力计算、墙体受剪承载力计算和托梁支座上部砌体局部受压承载力计算,以及施工阶段托梁承载力验算。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。
(1)托梁正截面承载力计算
托梁跨中截面应按钢筋混凝土偏心受拉构件计算。第i跨跨中最大弯矩设计值Mbi及轴心拉力设计值Nbti可按下列公式计算:
(www.xing528.com)
①当为简支墙梁时
②当为连续梁和框支墙梁时
式中 M1i——荷载设计值Q1、F1作用下的简支梁跨中弯矩或按连续梁、框架分析的托梁第i跨跨中最大弯矩(N·mm);
M2i——荷载设计值Q2作用下的简支梁跨中弯矩或按连续梁、框架分析的托梁第i跨跨中弯矩中的最大值(N·mm);
αM——考虑墙梁组合作用的托梁跨中弯矩系数,可按公式(5.91)或(5.94)计算,但对自承重简支墙梁应乘以折减系数0.8;当公式(5.91)中的hb/l0>1/6时,取hb/l0=1/6;当公式(5.94)中hb/l0i>1/7时,取hb/l0i=1/7;当αM>1.0时,取αM=1.0;
ηN——考虑墙梁组合作用的托梁跨中轴力系数,可按公式(5.93)或(5.96)计算,但对自承重简支墙梁应乘以折减系数0.8;式中,当hw/l0i>1时,取hw/l0i=1;
ψM——洞口对托梁弯矩的影响系数,对无洞口墙梁取1.0,对有洞口墙梁按公式(5.92)或(5.95)计算。
(2)托梁支座截面计算
托梁支座截面应按混凝土受弯构件计算,第j支座的弯矩设计值Mbj可按下列公式计算:
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第j 支座截面的弯矩设计值(N·mm);
M2j——荷载设计值Q2作用下按连续梁或框架分析的托梁第j支座截面的弯矩设计值(N·mm);
αM——考虑墙梁组合作用的托梁支座弯矩系数,无洞口墙梁取0.4,有洞口墙梁可按式(5.98)计算;当支座两边的墙体均有洞口时,ai取两者的较小值。
(3)托梁斜截面受剪承载力计算
墙梁的托梁斜截面受剪承载力应按混凝土受弯构件计算,第j支座边缘截面的剪力设计值Vbj可按下式计算:
式中 V1j——荷载设计值Q1、F1作用下按简支梁、连续梁或框架分析的托梁第j支座边缘截面剪力设计值(N);
V2j——荷载设计值Q2作用下按简支梁、连续梁或框架分析的托梁第j支座边缘截面剪力设计值(N);
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。
(4)墙梁墙体受剪承载力计算
近年的试验研究表明,墙体抗剪承载力不仅与墙体砌体抗压强度设计值f、墙厚h、墙体计算高度hw及托梁的高跨比hb/l0有关,还与墙梁顶面圈梁(简称顶梁)的高跨比ht/l0有关。另外,由于翼墙或构造柱的存在,多层墙梁楼盖荷载向翼墙或构造柱卸荷而减小墙体剪力,改善墙体的受剪性能,故采用了翼墙或构造柱影响系数ξ1。考虑洞口对墙梁的抗剪能力的减弱,采用了洞口影响系数ξ2。《砌体规范》给出墙梁墙体的受剪承载力计算公式如下:
式中 V2——在荷载设计值Q2作用下墙梁支座边缘截面剪力的最大值(N);
ξ1——翼墙影响系数: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(mm)。
当墙梁支座处墙体中设置上、下贯通的落地混凝土构造柱,且其截面不小于240mm×240mm时,可不验算墙梁的墙体受剪承载力。
(5)托梁支座上部砌体局部受压承载力计算
托梁上部砌体局部受压承载力计算公式为:
式中 ζ——局部系数。
当墙梁的墙体中设置上、下贯通的落地混凝土构造柱,且其截面不小于240mm×240mm时,或当bf/h大于等于5时,可不验算托梁支座上部砌体局部受压承载力。
(6)施工阶段托梁承载力验算
在施工阶段,托梁与墙体的组合拱作用还没有完全形成,因此不能按墙梁计算。施工阶段的荷载应由托梁单独承受。托梁应按钢筋混凝土受弯构件进行正截面抗弯和斜截面抗剪承载力验算。
5.墙梁的构造要求
墙梁在满足表5.29规定并经计算后尚需满足下列构造要求(也是能进行验算的前提和措施)。
1)材 料
(1)托梁和框支柱的混凝土强度等级不应低于C30。
(2)承重墙梁的块体强度等级不应低于MU10,计算高度范围内墙体的砂浆强度等级不应低于M10(Mb10)。
2)墙 体
(1)框支墙梁的上部砌体房屋,以及设有承重的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)墙梁的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,翼墙厚度对砖砌体不应小于240mm,对混凝土砌块砌体不应小于190mm,翼墙宽度不应小于墙梁墙体厚度的3倍,并与墙梁墙体同时砌筑。当不能设置翼墙时,应设置落地且上、下贯通的构造柱。
(5)当墙梁墙体在靠近支座1/3跨度范围内开洞时,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)托梁两侧各两个开间的楼盖间应采用现浇混凝土楼盖,楼板厚度不宜小于120mm,当楼板厚度大于150mm时,应采用双层双向钢筋网,楼板上应少开洞,洞口尺寸大于800mm时应设洞口边梁。
(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。钢筋接长应采用机械连接或焊接。
(3)托梁跨中截面纵向受力钢筋总配筋率不应小于0.6%。
(4)托梁上部通常布置的纵向钢筋面积与跨中下部纵向钢筋面积之比值不应小于0.4;连续墙梁或多跨框支墙梁的托梁中支座上部附加纵向钢筋从支座边算起每边延伸不少于l0/4。
(5)承重墙梁的托梁在砌体墙、柱上的支承长度不应小于350mm。纵向受力钢筋伸入支座应符合受拉钢筋的锚固要求。
(6)当托梁高度hb≥450mm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。
(7)对于偏开洞口的墙梁,其托梁的箍筋加密区范围应延伸到洞口外,距洞口的距离大于等于托梁截面高度宽度hb,箍筋直径不应小于8mm,间距不大于100mm,如图5.83所示。
图5.83 偏开洞时托梁箍筋加密区
【例5.22】 如图5.84所示四层房屋,刚性方案,内外纵墙均为370mm厚,开间3.6m,层高3.6m,楼板120mm厚。底层为大开间房间,二、三、四层为小开间房间。在底层设置截面尺寸为250mm×600mm的托梁,梁上砌筑240mm厚的承重墙体形成墙梁。墙梁混凝土强度等级C30,纵向主筋HRB335级,其他钢筋为HPB300级,烧结普通砖MU10、混合砂浆M10,假设外纵墙每开间开窗1.8m×1.8m,算得屋盖恒、活荷载为7.0kN/m2(设计值),楼盖恒、活荷载为8.0kN/m2(设计值),240mm墙厚双面抹灰墙体自重为6.29kN/m2(设计值),试设计该梁。
图5.84 例5.22图
【解】 (1)按图5.84求得墙梁各项几何参数,见表5.30。
(2)各项荷载设计值,见表5.31。
(3)托梁正截面承载力计算。
表5.30 墙梁各项几何参数
注:①hw/l0=3.48/5.7=1/1.638>1/2.5;②hb/l0=0.6/5.7=1/9.5>1/10,均符合表5.29要求。
表5.31 荷载设计值
注:托梁自重为1.2×[25×0.25×0.60+0.34×(2×0.60+0.25)]=5.09kN/m。
①内力计算。
②配筋计算。
托梁截面尺寸bb=250mm,hb=600mm,hb0=560mm,as=as′=40mm,e0=Mbi/Nbt=227.48×103/274.37=829(mm)>(0.5hb-as)=26(mm)。
应按大偏心受拉构件计算配筋,经验算后需在托梁下部设置425钢筋、托梁截面上部设置222,均沿梁通常设置。根据构造要求配其他钢筋见图5.84。
(4)托梁斜截面受剪承载力计算。
①内力计算。
②配筋计算。
需配置双肢箍,φ10@100。
(5)墙梁墙体受剪承载力计算。
满足要求。
(6)墙体砌体局部受压验算。
满足要求。
(7)施工阶段托梁承载力验算。
为计算简化并偏安全考虑,假定施工期间楼面活荷载等于使用期间的楼面活荷载,墙体自重按高度为l0/3计,则作用于托梁上的荷载设计值为:
q1=8.0×3.6+(5.7×6.29)/3=40.75(kN/m)
求得
按受弯构件,托梁已配置的纵向钢筋和箍筋均能满足要求。
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