文档介绍：砌体结构设计与复****2003 年5月 20日 1 目录 1 设计依据 1 砌体结构房屋的整体空间作用 1 内力计算 1 承载力验算 12 2 抗震计算的基本原理 30 动力方程的质量、刚度矩阵形成 30 时程分析原理的简单说明 32 2 1 设计依据 1 .1 砌体结构房屋的整体空间作用砌体结构房屋一般是由屋盖、楼盖、纵墙、横墙和基础组合而成,整个房屋如同一个空间盒子, 承受着各种垂直方向和水平方向荷载的作用[2]。对于空旷单层或多层砌体房屋在规范的静力计算方案一章中,介绍了根据横墙间距与屋盖或楼盖类别要按弹性、刚性和刚弹性三种方案之一进行计算(见表 1-1 )。对弹性方案按刚架或半刚结刚架进行计算; 对刚性方案按连续梁考虑风荷载作用的出平面弯矩, 也给出了连续梁支座弯矩简化计算的公式:12 2i wH ; 对刚弹性方案则要根据规范所给的有关表格,根据楼盖(屋盖)类型和横墙间距确定空间工作系数,按规范有关规定进行分析。对于单层或多层空旷厂房一般可能要做弹性或刚弹性静力分析,对其他的一般房屋一般都属于刚性方案房屋,就不需要考虑空间整体作用了。表 1-1 房屋的静力计算方案 Table1-1 Static Analysis Scheme of Building 屋盖或楼盖类别刚性方案刚弹性方案弹性方案 1 整体式、装配整体和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖、钢筋混凝土楼盖 s< 32 32≤s≤ 72s> 72 2 装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和密铺望板的木屋盖、木楼盖 s< 20 20≤s≤ 48s> 48 3 瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 s< 16 16≤s≤ 36s> 36 3 内力计算对砌体结构房屋, 屋盖类型和横墙间距直接影响其空间刚度[3]。一般软件主要适用于横墙间距较小,刚度较大的多层房屋,因此一般选择刚性方案进行房屋静力计算(图 1-1 )。竖向荷载主要指重力荷载,包括结构自重、非结构构件自重及活荷载。活荷载取用依据荷载规范。一般软件中没有考虑活荷载的不利布置。在竖向荷载作用下,墙在每层高度范围内,可近似地视作两端铰支的竖向构件。水平荷载包括了风荷载和水平地震作用。在水平荷载作用下,墙在每层高度范围内,可近似地视作竖向连续梁。 图多层刚性方案 Fig . 1-1 Rigid Analysis Scheme of Multistorey Building .1 竖向荷载竖向荷载计算中,上层传来的竖向荷载不考虑其弯矩影响,而为作用与上一楼层墙的截面重心处。本层传来的竖向荷载考虑其对墙的实际偏心影响。其对墙外边缘的距离根据理论研究和试验的实际情况, 对屋盖梁取 a 0(a 0 为梁端有效支承长度), 对楼盖梁考虑上部荷载和内力重分配的塑性影响取 a 0 [5]。 4 (a) 屋盖梁(b) 楼盖梁 图梁端有效支承长度 Fig . 1-2 Eddective Support Length of Beam End 设墙厚为 h ,则偏心距分别为 00 33 .02 a he??和 a he??(1-1) 其中 a 0 近似计算为 f ha c 10 0?(1-2) 式中, h c ——梁的截面高度; f ——砌体的抗压强度。作用于每层墙上端的垂直荷载 N 和弯矩 M 分别为: l l l lNN eNN Me eNM NNN???????? 0 0 0 0(1-3) 式中, N g ——本层墙体自重; e —— N 0、 N l 的合力对墙重心轴的偏心距。每层墙的弯矩图为三角形,上端 M=M l·e, N=N 0+N l ,弯矩最大,垂直荷载最小,下端 M =0 ,N=N 0+N l+N g ,弯矩最小,垂直荷载最大。对于梁跨度大于 9m 的墙承重的多层房屋,除按上述方法计算墙体承载力 5 外,宜按梁两端固结计算梁端弯矩,再将其乘以系数γ后,按墙体线性刚度分到上层墙底部和下层墙顶部,修正系数γ可取为: h ??(1-4) a ——梁端实际支承长度; h ——支承墙体厚度,当上下墙厚度不同时取下部墙厚,当有壁柱时取 h f。这种方法将墙视作两端铰接,大大简化了砌体结构的设计,且偏于安全, 是世界各国目前较为广泛采用的方法。 风荷载是否考虑风荷载作用,可由用户指定。一般说来,风荷载引起的内力,对刚性方案房屋而言, 其值不大, 往往不足全部内力的 5% , 风荷载组合时, 可以乘以小于 1 的组合系数,承载能力由竖向荷载所控制。《砌体结构设计规范》 5003-2001 规定, 当刚性方案多层房屋的外墙符合下列要求时, 静力计算可不考虑风荷载的影响(注意:当设计单层或多层空旷厂房时,风荷载的计算要考虑空间整