砌体房屋的静力计算

　　房屋中的墙，柱等竖向构件用砌体材料，屋盖、楼盖等水平承重构件用钢筋混凝土或其他材料建造的房屋，由于采用了两种或两种以上材料，称为混合结构房屋，或称为砌体结构房屋。

　　（一）砌体结构房屋承重墙布置的四种方案

　　1.横墙承重体系

　　在多层住宅、宿舍中，横墙间距较小，可做成横墙承重体系，楼面和屋面荷载直接传至横墙和基础。这种承重体系由于横墙间距小，因此房屋空间刚度较大，有利于抵抗水平风载和地震作用，也有利于调整房屋的不均匀沉降。

　　2.纵墙承重体系

　　在食堂、礼堂、商店、单层小型厂房中，将楼、屋面板（或增设檩条）铺设在大梁（或屋架）上，大梁（或屋架）放置在纵墙上，当进深不大时，也可将楼、屋面板直接放置在纵墙上，通过纵墙将荷载传至基础，这种体系称为纵墙承重体系。

　　纵墙承重体系可获得较大的使用空间，但这类房屋的横向刚度较差，应加强楼、屋盖与纵墙的连接，这种体系不宜用于多层建筑物。

　　3.纵横墙承重体系

　　在教学楼、实验楼、办公楼、医院门诊楼中，部分房屋需要做成大空间，部分房间可以做成小空间，根据楼、屋面板的跨度，跨度小的可将板直接搁置在横墙上，跨度大的方向可加设大梁，板荷载传至大梁，大梁支承在纵墙上，这样设计成纵横墙同时承重，这种体系布置灵活，其空间刚度介于上述两种体系之间。

　　4.内框架承重体系

　　在商场、多层厂房中，常需要较大的空间，可在房屋中部设柱，大梁一端支承在柱上，另一端支承在周边承重墙上，这样，在大梁中部形成内框架承重体系。这种体系房屋横墙少，空间刚度差，且柱基础与基础形式不同，容易产生不均匀沉降。 [NextPage]

　　（二）砌体结构房屋静力计算的三种方案

　　砌体结构房屋，根据其横墙间距的大小、屋（楼）盖结构刚度的大小及山墙在自身平面内的刚度（即房屋空间刚度），可将房屋的静力计算分为三种方案，下面以单层房屋为例。

　　1.刚性方案

　　房屋空间刚度大，在荷载作用下墙柱内力可按顶端具有不动铰支承的竖向结构计算。

　　2.刚弹性方案

　　在荷载作用下，墙柱内力可考虑空间工作性能影响系数，按顶端为弹性支承的平面排架计算。

　　3.弹性方案

　　在荷载作用下，由于空间刚度很差，墙柱内力按有侧移的平面排架计算。

　　注：表中s为房屋横墙间距，其长度单位为m.

　　对于单层砌体房屋，在风载作用下，一般可按刚性、弹性、刚弹性三种方案进行设计。

　　对于多层砌体房屋，在风载作用下，一般均按刚性方案设计，很少情况下按弹性方案设计。

　　作为刚性和刚弹性方案的横墙，为了保证屋盖水平梁的支座位移不致过大，横墙应符合下列要求，以保证其平面刚度。

　　（1）横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%.

　　（2）横墙厚度不宜小于180mm.

　　（3）单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋横墙长度，不宜小于H/2（打为横墙总高度）。

　　当横墙不能同时满足上述要求时，应对横墙刚度进行验算，如其最大水平位移值μ≤H/4000时，仍可视作刚性或刚弹性方案的横墙。 [NextPage]

　　（三）刚性方案房屋的静力计算

　　1.单层房屋承重纵墙

　　（1）计算单元和计算简图

　　对有门窗洞口的外纵墙，可取一个开间的墙体作为计算单元。对无门窗洞口的纵墙，可取1.0m墙体作为计算单元。

　　在竖向和水平荷载作用下，可将墙上端视作为不动铰支座支承于屋盖，下端嵌固于基础顶面的竖向构件。

　　作用于排架上的竖向荷载（包括屋盖自重、屋面活载和雪载），以集中力Nl的形式作用于墙顶端。由于屋架或大梁对墙体中心线有偏心距e，屋面竖向荷载还产生弯矩M=N1*e，作用于屋面上的风载简化为集中力形式直接通过屋盖传至横墙，对纵墙不产生内力。作用于墙面上的风荷载为均布荷载，迎风面为压力，背风面为吸力。

　　墙体自重作用于墙体中心线上，对等截面墙时，墙体自重不产生弯矩。

　　（2）内力计算

　　竖向荷载作用下及水平荷载作用下，分别进行计算。

　　2.多层房屋承重纵墙

　　多层房屋通常选取荷载较大、截面较弱的—个开间作为计算单元，受荷宽度为（l1+12）/2.

　　在竖向荷载作用下，多层房屋墙体在每层范围内，可近似地看作两端铰支的竖向构件；在水平荷载作用下，可视作竖向的多跨连续梁。

　　刚性方案多层房屋因风荷载引起的内力很小，当刚性房屋外墙符合下列要求时，可不考虑风荷载的影响。

　　（1）洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3；

　　（2）层高和总高不超过表7-11的规定；

　　（3）屋面自重不小于0.8kN/㎡。 [NextPage]

　　上柔下刚的多层房屋指顶层横墙间距超过刚性方案的限值，而下面各层横墙间距均在刚性方案限值范围内的房屋。在确定计算简图时，顶层可按单层刚弹性或弹性方案进行静力计算，空间性能影响系数取根据屋盖类别按表确定。确定。下面各层仍按刚性方案进行内力分析，上下层交接处可只考虑竖向荷载向下传递，不考虑固端弯矩。

　　2.上刚下柔房屋的静力计算

　　上刚下柔房屋是指底层横墙间距超过刚性方案的限值，而上面各层横墙间距在刚性方案限值内的房屋。在水平荷载作用下，内力可按下述方法进行计算。

　　首先，在各层横梁与立柱连接处加一水平铰支杆，计算其在水平荷载作用下（结点处无侧移）的内力和各支杆反力Ri），然后将上面各层楼层叠合成刚度无限大的横梁，成为单层排架。

　　其次，将各层水平支杆反力兄反向后对单层排架顶部取矩，则总弯矩M=（7—13），总水平力v=η竖向力N=M/B

　　式中B——底层排架的宽度；

　　η——按第一类房屋确定的空间性能影响系数；

　　Ri——假定水平铰支杆反力（i=1，2，…，n）；

　　——底层一米高度以上水平荷载之和。

　　最后，将上述计算结果叠加，即得所求的内力。