混合結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)

　　混合結(jié)構(gòu)房屋通常是指樓(屋)蓋等水平構(gòu)件采用鋼筋混凝土材料或木材，而墻、柱、基礎(chǔ)等豎向構(gòu)件采用砌體材料的房屋。

　　混合結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)布置，房屋靜力計(jì)算，墻、柱設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)。

　　一、結(jié)構(gòu)布置

　　(一)結(jié)構(gòu)布置方案

　　按結(jié)構(gòu)的承重體系與荷載的傳統(tǒng)路線，房屋的結(jié)構(gòu)布置方案可分為下列四種類型：

　　1.橫墻承重體系

　　它是由橫墻直接承受屋蓋、樓蓋荷載的結(jié)構(gòu)承重體系。其特點(diǎn)是：

　　(1)房屋橫向剛度較大，整體性好。

　　外縱墻不承重，便于設(shè)置洞口大的門窗，外墻面的裝飾也容易處理。

　　(2)樓蓋結(jié)構(gòu)較簡單，施工方便，樓蓋的材料用量較少，但墻體材料用量較多。

　　這種體系適用于橫墻間距較密的多層住宅、宿舍和旅館等建筑。

　　2.縱墻承重體系

　　它是由縱墻直接承受屋蓋、樓蓋荷載的結(jié)構(gòu)承重體系。其特點(diǎn)是：

　　(1)橫墻較少，樓蓋跨度較大，建筑平面布置較靈活。

　　但樓蓋材料用量較多，縱墻承受的荷載較大，往往要設(shè)扶壁柱，且縱墻上門窗洞口尺寸和位置受到一定的限制。

　　墻體材料用量較橫墻承重體系少。

　　(2)房屋的橫向剛度較橫向承重體系差。

　　這種體系適用于要求空間較大的教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、影劇院和倉庫等建筑。

　　3.縱橫墻承重體系

　　它是由縱墻和橫墻混合承受屋蓋、樓蓋荷載的結(jié)構(gòu)承重體系，兼有上述兩種承重體系的優(yōu)點(diǎn)。

　　在多層房屋中一般采用這種承重體系。

　　4.底層框架或多層內(nèi)框架承重體系

　　是指底層為鋼筋混凝土框架而上面各層仍為混合結(jié)構(gòu)，或由房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土框架和外部砌體墻、柱構(gòu)成的承重體系(見圖17-30)。其特點(diǎn)是：

　　(1)房屋或房屋底層開間大，平面布置較為靈活，

　　但橫墻或房屋底層的橫墻較少，房屋剛度或底層剛度較差。

　　(2)多層內(nèi)框架房屋由鋼筋混凝土和砌體兩種性能不同

　　的材料組成，在荷載作用下墻、柱將產(chǎn)生不同的壓縮變形，

　　從而在結(jié)構(gòu)中引起較大的附加內(nèi)力，抵抗地基不均勻沉降

　　和抗震能力較弱。對于底層為框架上層為混合結(jié)構(gòu)的房屋，

　　其抗震性能也較差。因此，在抗震設(shè)防地區(qū)選用這種承重體系時(shí)，應(yīng)注意限制層數(shù)、總高度及抗震墻的最大間距。

　　(3)與鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)承重房屋相比，可節(jié)省材料。

　　(二)結(jié)構(gòu)布置一般規(guī)定

　　二、房屋的靜力計(jì)算

　　(一)劃分房屋靜力計(jì)算方案的依據(jù)

　　主要是房屋樓(屋)蓋的剛度及橫墻的剛度與間距。

　　對于不同屋蓋或樓蓋的房屋，當(dāng)橫墻間距，符合表17-45的規(guī)定，即可把房屋劃分為三種靜力計(jì)算方案：剛性方案、剛彈性方案、彈性方案。

　　房屋的靜力計(jì)算方案 表17-45

　　注：1.表中s為房屋橫墻間距，其長度單位為“m”;

　　2.對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，應(yīng)按彈性方案考慮。

　　對于剛性和剛彈性方案房屋的橫墻，應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　橫墻中開有洞口時(shí)，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%。

　　橫墻厚度不宜小于180mm.

　　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橫墻總高度的1/2。

　　當(dāng)橫墻不能同時(shí)符合上述要求時(shí)，應(yīng)對橫墻或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如框架等)，也可視作剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。

　　(5)凡符合上述第(4)項(xiàng)剛度要求的一段橫墻或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如框架等)，也可視作剛性或剛彈性方案房屋的橫墻。

　　【例17-25/2016年考題】影響砌體結(jié)構(gòu)房屋空間工作性能的主要因素是下面哪一項(xiàng)：

　　A.房屋結(jié)構(gòu)所用塊材和砂漿的強(qiáng)度等級 B.外縱墻的高厚比和門窗洞口的開設(shè)是否超過規(guī)定

　　C.圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置是否滿足規(guī)范的要求 D.房屋屋蓋、樓蓋的類別和橫墻的距離

　　解：砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計(jì)算時(shí)，根據(jù)房屋空間工作性能劃分為剛性方案、剛彈性方案、彈性方案。影響房屋空間工作性能的主要因素是房屋樓(屋)蓋的剛度及橫墻的剛度與間距。

　　答案：D

　　(二)計(jì)算單元?jiǎng)澐?/P>

　　對承重縱墻：一般選取一段有代表性的，寬度等于一個(gè)開間的豎條墻、柱為計(jì)算單元，受荷寬度為相鄰兩開間寬度之和的一半。當(dāng)計(jì)算截面有窗洞時(shí)，取窗間墻寬度內(nèi)的截面面積(見下圖);

　　無窗洞時(shí)，取一個(gè)開間寬度內(nèi)的墻截面面積。

　　對承重橫墻：一般可沿橫墻取寬度為1m的墻作為計(jì)算單元，受荷范圍為計(jì)算單元1m內(nèi)的兩側(cè)各二分之一開間內(nèi)的所有荷載。計(jì)算截面取每層墻頂?shù)拇罅旱酌婕皦Φ捉孛妗?/P>

　　(三)剛性方案墻、柱內(nèi)力分析

　　1.單層房屋

　　對于剛性方案單層房屋，縱墻頂端的水平位移很小，靜力分析時(shí)可以認(rèn)為水平位移為零，分析時(shí)采用下列假定：

　　在荷載作用下，墻、柱可視為上端不動鉸支承于屋蓋，下端嵌固于基礎(chǔ)的豎向構(gòu)件，見圖17-31。

　　構(gòu)件的高度H上端取至梁底面或樓板底面，下端取至基礎(chǔ)頂面，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深，且有剛性地坪時(shí)，可取室外地面下500mm處。

　　2.多層房屋

　　對多層民用房屋，如住宅、教學(xué)樓、辦公樓等，由于橫墻間距較小，一般屬于剛性方案。

　　豎向荷載作用下：兩端鉸支的豎向構(gòu)件)。

　　【例17-26/2014年考題】對多層砌體房屋進(jìn)行承載力驗(yàn)算時(shí)，“墻在每層高度范圍內(nèi)，可近似視作兩端鉸支的豎向構(gòu)件”所適用的荷載是：

　　A.風(fēng)荷載

　　B.水平地震作用

　　C.豎向荷載

　　D.永久荷載

　　解：根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.5條：多層剛性方案房屋的靜力計(jì)算，在豎向荷載作用下，墻、柱在每層高度范圍內(nèi)，可近似地視作兩端鉸支的豎向構(gòu)件;在水平荷載作用下，墻、柱可視作豎向連續(xù)梁。

　　答案：C

　　(四)彈性方案墻、柱內(nèi)力分析

　　彈性方案單層房屋的靜力計(jì)算,可按屋架或大梁與墻(柱)為鉸接，不考慮空間作用的平面排架計(jì)算。

　　基本假定:

　　(1)縱墻、柱上端與屋架(或屋面梁)鉸接，下端在基礎(chǔ)頂面處固接;

　　(2)屋架(或屋面梁)可視作剛度無限大的系桿，在荷載作用下不產(chǎn)生拉伸或壓縮變形，柱頂水平位移相等。