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混凝土结构柱高厚比验算

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:混合结构房屋的墙、柱是受压构件、除应进行承载力计算外,还应进行高厚比验算,以保证砌体结构在施工阶段和使用阶段的稳定性。高厚比β是指墙、柱的计算高度H0 与墙厚或柱边长h 的比值H0/h。根据工程经验,《砌体规范》按砌体类型和砂浆强度等级给定的墙、柱允许高厚比列于表19-3。表19-3 墙、柱的允许高厚比[β]值注:1.毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%。必须注意,考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段。

混凝土结构柱高厚比验算

混合结构房屋的墙、柱是受压构件、除应进行承载力计算外,还应进行高厚比验算,以保证砌体结构在施工阶段和使用阶段的稳定性。

高厚比β是指墙、柱的计算高度H0 与墙厚或柱边长h 的比值H0/h。《砌体规范》规定,墙、柱的高厚比β必须小于或等于允许高厚比[β]。

1)允许高厚比

影响墙、柱稳定性的因素有砂浆强度等级、砌体类型、横墙间距、支承条件、砌体的截面形式以及构件的重要性等。其中砂浆强度等级是重要的因素,因为它直接影响到砌体的弹性模量,而弹性模量又直接影响到砌体的刚度。根据工程经验,《砌体规范》按砌体类型和砂浆强度等级给定的墙、柱允许高厚比列于表19-3。当砌体类型不同时,刚度也不相同,这时[β]可以根据砌体类型按相应的系数进行调整。当墙体开有门窗洞口时,刚度降低,[β]可按开洞情况采用系数μ2 进行折减。对非承重墙(仅承受本身自重的墙),允许高厚比应乘以系数μ1 予以提高。支承条件、横墙间距等对墙、柱稳定性的影响则反映在墙、柱的计算高度H0 上,H0 的取值见表19-4,表中的构件高度H 按下列规定采用:

(1)在房屋底层,为支承于构件上的梁或板底到构件下端支点的距离。下端支点的位置,可取在基础顶面。当埋置较深时,则可取在室内地面或室外地面下300~500mm 处。

(2)在房屋其他层次,为楼板或其他水平支点间的距离。

(3)对于山墙,可取层高加山墙尖高度的1/2;山墙壁柱则可取壁柱处的山墙高度。

表19-3 墙、柱的允许高厚比[β]值

注:1.毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%。
2.带有混凝土或砂浆面层的组合砖砌体构件的允许高厚比,可按表中数值提高20%,但不得大于28。
3.验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时,允许高厚比对墙取14,对柱取11。

表19-4 受压构件的计算高度H0

注:1.表中Hu 为变截面柱的上段高度;Hl 为变截面柱的下段高度。
2.对于上端为自由端的构件,H0=2 H。
3.独立砖柱,当无柱间支撑时,柱在垂直排架方向的H0 应按表中数值乘以1.25后采用。
4.s为房屋横墙间距。
5.自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定。

2)高厚比验算

(1)墙、柱高厚比验算

墙、柱高厚比按下式进行验算:

式中 H0——墙、柱的计算高度,按表19-4采用;

h——墙厚或矩形柱与H0 相对应的边长;

[β]——墙、柱的允许高厚比,按表19-3采用;

μ1——自承重墙允许高厚比的修正系数;

μ2——有门窗洞口的墙允许高厚比的修正系数。

对厚度h≤240mm 的自承重墙,允许高厚比修正系数μ1 应按下列规定采用:

h=240mm 时,μ1=1.2;h=90mm 时,μ1=1.5;240mm>h>90mm 时,μ1 按插入法取值;对上端为自由端墙的允许高厚比,除按上规定提高外,尚可提高30%;对厚度小于90mm 的墙,当双面用不低于M10的水泥砂浆抹面,包括抹面层的墙厚不小于90mm 时,可按墙厚等于90mm 验算高厚比。有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数μ2 应按下列公式计算:

式中 bs——在宽度s范围内的门窗洞口宽度;

s——相邻窗间墙或壁柱之间的距离。

当按公式(19-2)算得的μ2 值小于0.7时,采用0.7。当洞口高度等于或小于墙高的1/5时,可取μ2=1.0。当洞口高度大于或等于墙高的4/5时,可按独立墙段验算高厚比。

按公式(19-1)验算墙、柱高厚比时,应注意如下两点:

①当与墙连接的相邻两横墙间的距离s≤μ1μ2[β]h时,墙的高度可不受公式(19-1)的限制。

②变截面柱的高厚比可按上、下截面分别验算,其计算高度可按表19-4采用。验算上柱高厚比时,墙、柱的允许高厚比可按表19-3的数值乘以1.3后采用。

(2)带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算

①整片墙的高厚比验算

A.按公式(19-1)验算带壁柱墙,此时公式中h 应改用带壁柱墙截面的折算厚度hT,hT=3.5i。在计算带壁柱墙截面的回转半径i,其计算截面的翼缘宽度bf 与公式(18-1)中的规定相同。

确定带壁柱墙的计算高度H0 时,s应取相邻横墙间的间距。

B.当构造柱截面宽度不小于墙厚时,可按公式(19-1)验算带构造柱墙的高厚比,此时公式中h取墙厚;当确定墙的计算高度时,s应取相邻横墙间的距离;墙的允许高厚比[β]可乘以提高系数μc

式中 γ——系数,对细料石、半细料石砌体,γ=0;对混凝土砌块、粗料石、毛粒石及毛石砌体,γ=1.0;其他砌体,γ=1.5;

bc——构造柱沿墙长方向的宽度;

l——构造柱的间距。

当bc/l>0.25时,取bc/l=0.25,当bc/l<0.05时取bc/l=0。

必须注意,考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段。

②壁柱间墙和构造柱间墙的高厚比验算(www.xing528.com)

图19-9 圈梁作为壁柱间墙的不动铰支点

按公式(19-1)验算壁柱间墙或构造柱间墙的高厚比,此时s应取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙,当b/s≥1/30时(b 为圈梁宽度),圈梁可视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点(图19-9)。当不满足上述条件且不允许增加圈梁宽度,可按墙平面外等刚度原则增加圈梁高度,以满足壁柱间墙或构造柱间墙不动铰支点的要求,此时,圈梁仍可视为壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点。

例题19-1 某教学楼平面布置如图19-10,采用装配式钢筋混凝土楼(屋)盖,外墙均为370mm墙,隔断墙为120mm,其余均为240mm 墙。底层墙高4.2m(算至基础顶),M5砂浆砌筑,隔断墙高3.5m,用M2.5砂浆砌筑,试验算底层各墙的高厚比。

图19-10 例题19-1

解 根据最大横墙间距s=10.2m(③~⑤轴)和楼(屋)盖类别,由表19-2可知为刚性方案房屋。

根据砂浆强度等级,由表19-3可查得允许高厚比如下:砂浆为M5时,[β]=24;砂浆为M2.5时,[β]=22。

(1)外纵墙高厚比验算(D 轴上,③~⑤轴间)

查表19-4得H0=1.0H=4.2m

由公式(19-1)得

(2)内纵墙高厚比验算(C 轴上,③~⑤轴间)

(3)内横墙高厚比验算(⑤轴上,C~D 轴间)

由表19-4可得

(4)隔断墙验算

隔断墙两侧往往与纵墙拉结不好,按两侧无拉结考虑,隔断上端砌筑时一般都采取措施顶住楼板,故可按不动铰支座考虑。这样,隔断墙可按两端不动铰支座确定计算高度。取⑥轴隔断墙进行验算。

例题19-2 某单层单跨无吊车厂房,柱距6m,每开间有2.8m 宽的窗口,厂房全长42m,宽12m,装配式钢筋混凝土屋盖,屋架下弦标高为6m,墙厚均为370mm,壁柱截面为490mm×490mm,采用M5混合砂浆砌筑(图19-11)。试验算带壁柱墙的高厚比。

图19-11 例19-2图

解 根据屋盖类别和横墙间距由表19-2可知该房屋属刚弹性方案。

(1)求壁柱截面几何特征值

设截面形心到壁柱边距离为y1

(2)整片墙高厚比验算

因未告知基础埋深等情况,所以墙高直接取至室内地坪下500mm,则H=6 500mm。

由表19-4查得H0=1.2 H=1.2×6 500=7 800mm。

由表19-3查得:砂浆为M5时,[β]=24。

(3)壁柱间墙高厚比验算

由表19-4中刚性方案一栏查得H0=0.6s=0.6×6.0=3.6m

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