【文章內(nèi)容簡介】 般觀察不到墻梁頂面受壓區(qū)砌體壓壞的跡象。破壞形式如圖 (a)所示。 偏洞口墻梁的受彎破壞發(fā)生在洞口邊緣截面。托梁下部受拉鋼筋屈服后，托梁剛度迅速降低，引起托梁與墻體之間的內(nèi)力重分布，墻體隨之破壞，如圖 (b)所示。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (a)彎曲破壞 (b)有洞口墻梁受彎破壞 圖 墻梁的彎曲破壞 2) 墻梁的受剪破壞 (1)托梁的剪切破壞。當(dāng)托梁的箍筋不足時(shí)，可能發(fā)生托梁斜截面剪切破壞。特 別是在靠近支座附近設(shè)置洞口時(shí)，托梁在洞口范圍內(nèi)承受較大的剪力，且處于拉、 彎、剪復(fù)合受力狀態(tài)，受力較為不利。在托梁支座附近，由于梁端從墻體傳來的 豎向壓應(yīng)力和粱頂端部水平剪力的作用，斜裂縫自托梁頂面向支座方向伸展，托 梁一般處于斜壓狀態(tài)，因此有較高的抗剪承載力。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (2) 墻體的剪切破壞。當(dāng)托梁配筋較多，砌體強(qiáng)度較低時(shí)，一般 hw／ lo適中，則由于支座上方墻體出現(xiàn)斜裂縫并延伸至托梁而發(fā)生墻體的剪切破壞。墻體剪切破壞有以下幾種形式。 當(dāng)墻體高跨比較小 (hw／ lo＜ ，或者集中荷載作用剪跨比 (ap／ lo)較大時(shí) (ap為集中荷載到最近支座的距離 )，發(fā)生斜拉破壞 (圖 (a))。隨著荷載增大，墻體中部的主拉應(yīng)力大于砌體沿齒縫截面的抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生斜裂縫，荷載繼續(xù)增加，斜裂縫延伸并擴(kuò)展，最后砌體因開裂過寬而破壞。斜拉破壞的承載能力較低。 墻體高跨比較大 (hw／ lo＞ )時(shí)，或者集中荷載作用剪跨比 (ap／ lo)較小時(shí)，發(fā)生斜壓破壞 (如圖 (b)所示 )，隨著荷載的增大，墻體在主壓應(yīng)力作用下沿支座斜上方產(chǎn)生較陡的斜裂縫，荷載繼續(xù)增大，多數(shù)穿過灰縫和磚塊，最后砌體沿斜裂縫剝落或壓碎而破壞。 對有洞口的墻梁，其墻體剪切破壞一般發(fā)生在窄墻肢一側(cè) (圖 (c))。斜裂縫首先在支座斜上方產(chǎn)生，并不斷向支座和洞頂延伸，貫通墻肢高度后，墻梁破壞。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (a)斜拉破壞 (b)斜壓破壞 (c)有洞口時(shí)的受剪破壞 圖 墻梁的剪切破壞 除砌體強(qiáng)度很高而混凝土強(qiáng)度很低的情況外，托梁的剪切破壞一般均后于墻體。 破壞斜截面較陡且靠近支座，斜裂縫上寬下窄。 (3) 墻梁的局部受壓破壞。一般墻體高跨比較大 (hw／ lo＞ )而砌體強(qiáng)度不高時(shí)， 墻梁還可能發(fā)生梁端砌體局部受壓破壞 (如圖 )。在托梁頂面兩端，支座上 方砌體在較大的垂直壓力作用下，豎向壓應(yīng)力高度集中，當(dāng)超過砌體局部抗壓強(qiáng)度 時(shí)，梁端砌體發(fā)生局部受壓破壞。墻梁兩端有與其垂直相連的翼墻時(shí)，可顯著降低 托梁頂面的峰值壓應(yīng)力，提高墻體的局部受壓承載力。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (a)無洞口墻梁 (b)有洞口墻梁 圖 墻梁的局壓破壞 除上述主要破壞形態(tài)外，墻梁還可能發(fā)生托梁端部混凝土局部受壓破壞、 有洞口墻梁洞口上部砌體剪切破壞等。因此，還必須采取一定的構(gòu)造措施， 防止這些破壞形態(tài)的發(fā)生。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 三、 連續(xù)墻梁的受力性能及破壞形態(tài) 1. 受力性能 由混凝土連續(xù)托梁及支承在連續(xù)托梁上的計(jì)算高度范圍內(nèi)的墻體所組成的組合構(gòu)件，稱為連續(xù)墻梁。連續(xù)墻梁是多層砌體房屋中常見的墻梁形式，在單層廠房建筑中也應(yīng)用較多。它的受力特點(diǎn)與單跨墻梁有共同之處?，F(xiàn)以兩跨連續(xù)墻梁為例簡單介紹連續(xù)墻梁的受力特點(diǎn)。 兩跨連續(xù)墻梁的受力體系如圖 。墻梁頂面處應(yīng)按構(gòu)造要求設(shè)置圈梁并宜在墻梁上拉通，稱為頂梁。在彈性階段，連續(xù)墻梁如同由托梁、墻體和頂梁組合而成的連續(xù)深梁，其應(yīng)力分布及彎矩、剪力和支座反力均反映連續(xù)深梁的受力特點(diǎn)。有限元分析表明，與一般連續(xù)梁相比，由于墻梁的組合作用，托梁的彎矩和剪力均有一定程度的降低；同時(shí)，托梁中卻出現(xiàn)了軸力：在跨中區(qū)段出現(xiàn)了較大的軸拉力，在支座附近則受軸壓力作用。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 隨著裂縫的出現(xiàn)和開展，連續(xù)托梁跨中段出現(xiàn)多條豎向裂縫，且很快上升到墻中；但對連續(xù)墻梁受力影響并不顯著，隨后，在中間支座上方頂梁出現(xiàn)通長豎向裂縫，且向下延伸至墻中。當(dāng)邊支座或中間支座上方墻體中出現(xiàn)斜裂縫并延伸至托梁時(shí)，將對連續(xù)墻梁受力性能產(chǎn)生重大影響，連續(xù)墻梁的受力逐漸轉(zhuǎn)為連續(xù)組合拱機(jī)制；臨近破壞時(shí)，托梁與墻體界面將出現(xiàn)水平裂縫，托梁的大部分區(qū)段處于偏心受拉狀態(tài)，僅在中間支座附近的很小區(qū)段，由于拱的推力而使托梁處于偏心受壓和受剪的復(fù)合受力狀態(tài)。頂梁的存在使連續(xù)墻梁的受剪承載力有較大提高。無翼墻或構(gòu)造柱時(shí)，中間支座上方的砌體中豎向壓應(yīng)力過于集中，會使此處的墻體發(fā)生嚴(yán)重的局部受壓破壞。中間支座處也比邊支座處更容易發(fā)生剪切破壞。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 2. 破壞形態(tài) 連續(xù)墻梁的破壞形態(tài)和簡支墻梁相似也有正截面受彎破壞、斜截面受剪破壞、砌體局部受壓破壞等。 1) 彎曲破壞 連續(xù)墻梁的彎曲破壞主要發(fā)生在跨中截面，托梁處于小偏心受拉狀態(tài)而使下部和上部鋼筋先后屈服。隨后發(fā)生的支座截面彎曲破壞將使頂梁鋼筋受拉屈服。由于跨中和支座截面先后出現(xiàn)塑性鉸而使連續(xù)墻梁形成彎曲破壞機(jī)構(gòu)。 2) 剪切破壞 連續(xù)墻梁墻體剪切破壞的特征和簡支墻梁相似。墻體剪切多發(fā)生斜壓破壞或集中荷載作用下的劈裂破壞。由于連續(xù)托梁分擔(dān)的剪力比簡支托梁更大些，故中間支座處托梁剪切破壞比簡支墻梁更容易發(fā)生。 3) 局壓破壞 中間支座處托梁上方砌體比邊支座處托梁上方砌體更易發(fā)生局部受壓破壞。破壞時(shí)，中支座托梁上方砌體產(chǎn)生向斜上方輻射狀斜裂縫，最終導(dǎo)致局部砌體壓碎。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 四、框支墻梁的受力性能及破壞形態(tài) 1. 受力性能 由混凝土框架及砌筑在框架上的計(jì)算高度范圍內(nèi)的墻體所組成的組合構(gòu)件，稱為框支墻梁。在多層砌體結(jié)構(gòu)房屋，如商店、住宅中，經(jīng)常采用框支墻梁作為承重構(gòu)件，以適應(yīng)較大的跨度和較重的荷載。按抗震設(shè)計(jì)的墻梁房屋，更應(yīng)采用框支墻梁。 和簡支墻梁類似，框支墻梁也經(jīng)歷了彈性階段、帶裂縫工作階段和破壞階段。在彈性階段，框支墻梁的墻體應(yīng)力分布和簡支墻梁及連續(xù)墻梁相似；框架在界面豎向分布力和水平分布剪力作用下將在托梁跨中段產(chǎn)生彎矩、剪力和軸拉力，在中支座托梁產(chǎn)生彎矩和軸壓力，在框架柱中產(chǎn)生彎矩和軸壓力。 當(dāng)加荷到破壞荷載的 40%時(shí)，首先在托梁跨中截面出現(xiàn)豎向裂縫，并迅速上升至墻體中。當(dāng)加荷到破壞荷載的 70%～ 80%時(shí)，在墻體或托梁端部出現(xiàn)斜裂縫，并向托梁或墻體延伸。臨近破壞時(shí)可能在界面出現(xiàn)水平裂縫，在框架柱中出現(xiàn)豎向或水平裂縫。框支墻梁自斜裂縫出現(xiàn)后逐漸形成框架組合拱受力體系。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 2. 破壞形態(tài) 框支墻梁的破壞形態(tài)有下列幾種。 1) 彎曲破壞 當(dāng)托梁或柱的配筋較少而砌體強(qiáng)度較高時(shí)，一般 hw／ l0稍小；跨中豎向裂縫上升導(dǎo)致托梁縱向鋼筋屈服，形成第一個(gè)塑性鉸 (拉彎鉸 )。隨后出現(xiàn)第二個(gè)或更多的塑性鉸，最終使框支墻梁形成彎曲破壞機(jī)構(gòu)而破壞。由于第二個(gè)塑性鉸出現(xiàn)的部位不同而有以下兩種類型。 (1) 框架柱上截面外邊縱向鋼筋屈服發(fā)生大偏心受壓破壞而形成壓彎塑性鉸，框支墻梁形成第一類彎曲破壞機(jī)構(gòu) (如圖 (a)所示 )。 (2) 托梁端截面由于負(fù)彎矩使上部縱向鋼筋屈服形成第二個(gè)塑性鉸，墻體出現(xiàn)斜裂縫，框支墻梁形成第二類彎曲破壞機(jī)構(gòu) (如圖 (b)所示 )。 2) 剪切破壞 當(dāng)托梁或柱的配筋較多而砌體強(qiáng)度較低時(shí)，一般久 hw／ l0適中，由于托梁端或墻體出現(xiàn)斜裂縫而發(fā)生剪切破壞。此時(shí)，托梁跨中和支座截面及柱上截面鋼筋均未屈服。當(dāng)墻梁頂面荷載為均布荷載時(shí)，有以下兩類破壞形態(tài)：斜拉破壞 (如圖 (c)所示 )；斜壓破壞 (如圖 (d)所示 )。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 其破壞特征及發(fā)生的場合與簡支墻梁和連續(xù)墻梁相似。 3) 彎剪破壞 當(dāng)托梁配筋率和砌體強(qiáng)弱均較適當(dāng)時(shí)，托梁受拉彎承載力和墻體受剪承載力接近；托梁跨中豎向裂縫開展并向墻中延伸很長導(dǎo)致縱向鋼筋屈服；與此同時(shí)墻體斜裂縫開展導(dǎo)致斜壓破壞；最后，托梁梁端上部鋼筋，或者框架柱上部截面外邊鋼筋也可能屈服?？蛑α喊l(fā)生彎剪破壞；這是彎曲破壞和剪切破壞間的界限破壞 (如圖 (e))。 4) 局壓破壞 發(fā)生于框架柱上方砌體的局部受壓破壞，其破壞特征和出現(xiàn)的場合與簡支墻梁和連續(xù)墻梁相似 (如圖 (f)所示 )。 (a)第一類彎曲破壞機(jī)構(gòu) (b)第二類彎曲破壞機(jī)構(gòu) (c)斜拉破壞 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (d)斜壓破壞 (e)彎剪破壞 (f)局壓破壞 圖 框支墻梁的破壞形態(tài) 五、 墻梁設(shè)計(jì)一般規(guī)定 采用燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體和配筋砌體的墻梁設(shè)計(jì)應(yīng)符合表 51的規(guī)定。墻 梁計(jì)算高度范圍內(nèi)每跨允許設(shè)置一個(gè)洞口；洞口邊至支座中心的距離 ai(如圖 所示 )，距邊支座不應(yīng)小于 ，距中支座不應(yīng)小于 。對多層房屋的墻 梁，各層洞口宜設(shè)置在相同位置，并宜上、下對齊。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 表 51 燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體、配筋砌體墻梁設(shè)計(jì)規(guī)定 注 ① 采用混凝土小型砌塊砌體的墻梁可參照使用。 ② 墻體總高度指托梁頂面到檐口的高度，帶閣樓的坡屋面應(yīng)算到山尖墻 1/2高度處。 ③ 對自承重墻梁，洞口至邊支座中心的距離不宜小于 ，門窗洞上口至墻頂?shù)木嚯x不應(yīng)小于 。 ④ hw—— 墻體計(jì)算高度。 hb—— 托梁截面高度。 loi—— 墻梁計(jì)算跨度。 bh—— 洞口寬度。 hh—— 洞口高度，對窗洞取洞頂至托梁頂面距離。 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 六、 墻梁的承載力計(jì)算 1. 墻梁的計(jì)算簡圖 墻梁的計(jì)算簡圖應(yīng)按圖 。各計(jì)算參數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定取用。 圖 墻梁的計(jì)算簡圖 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (1) 墻梁計(jì)算跨度 lo(loi)，對簡支墻梁和連續(xù)墻梁取 ()或 lc (lci)兩者的較小值； lnlni)為凈跨， lc (lci)為支座中心線距離。對框支墻梁，取框架柱中心線間的距離 lc (lci)。 (2) 墻體計(jì)算高度 hw，取托梁頂面上一層墻體高度，當(dāng) hw＞ lo時(shí)，取 hw=lo(對連續(xù)墻梁和多跨框支墻梁， lo取各跨的平均值 )。 (3) 墻梁跨中截面計(jì)算高度 H0，取 H0=hw+。 (4) 翼墻計(jì)算寬度 bf，取窗間墻寬度或橫墻間距的 2/3，且每邊不大于 (h為墻體厚度 )和 l0/6。 (5) 框架柱計(jì)算高度 Hc，取 Hc=H+； H為框架柱的凈高，取基礎(chǔ)頂面至托梁底面的距離。 2. 墻梁的計(jì)算荷載 墻梁的組合作用須在結(jié)構(gòu)材料達(dá)到強(qiáng)度后才能充分發(fā)揮，故墻梁上的計(jì)算荷載應(yīng)按使用階段和施工階段分別計(jì)算。墻梁的計(jì)算荷載，應(yīng)按下列規(guī)定采用。 1) 使用階段墻梁上的荷載 墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 第 5章 砌體結(jié)構(gòu)墻體中過梁、墻梁、挑梁 (1) 承重墻梁。托梁頂面的荷載設(shè)計(jì)值 Q F1，取托梁自重及本層樓蓋的恒荷載和活荷載；墻梁頂面的荷載設(shè)計(jì)值 Q2，取托梁以上各層墻體自重，以及墻梁頂面以上各層樓 (屋 )蓋的恒荷載和活荷載；集中荷載可沿作用的跨度近似化為均布荷載。 (2) 自承重墻梁。墻梁頂面的荷載設(shè)計(jì)值 Q2，取托梁自重及托梁以上墻體自重。 2) 施工階段托梁上的荷載 托梁自重及本層樓蓋的恒荷載；本層樓蓋的施工荷載；墻體自重，可取高度為 l0max/3的墻體自重，開洞時(shí)尚應(yīng)按洞頂以下實(shí)際分布的墻體自重復(fù)核；l0max為各計(jì)算跨度的最大值。 3. 托梁的正截面承載力計(jì)算 (1) 托梁的跨中截面應(yīng)按鋼筋混凝土偏心受拉構(gòu)件計(jì)算。相應(yīng)的彎矩 Mbi和軸心拉力 Nbti的計(jì)算式為： ()