2019年岩土工程师结构设计考点冲刺（二十）

　　混合结构房屋设计

　　混合结构房屋通常是指楼(屋)盖等水平构件采用钢筋混凝土材料或木材，而墙、柱、基础等竖向构件采用砌体材料的房屋。

　　混合结构房屋设计包括结构布置，房屋静力计算，墙、柱设计及构造设计。

　　一、结构布置

　　(一)结构布置方案

　　按结构的承重体系与荷载的传统路线，房屋的结构布置方案可分为下列四种类型：

　　1.横墙承重体系

　　它是由横墙直接承受屋盖、楼盖荷载的结构承重体系。其特点是：

　　(1)房屋横向刚度较大，整体性好。

　　外纵墙不承重，便于设置洞口大的门窗，外墙面的装饰也容易处理。

　　(2)楼盖结构较简单，施工方便，楼盖的材料用量较少，但墙体材料用量较多。

　　这种体系适用于横墙间距较密的多层住宅、宿舍和旅馆等建筑。

　　2.纵墙承重体系

　　它是由纵墙直接承受屋盖、楼盖荷载的结构承重体系。其特点是：

　　(1)横墙较少，楼盖跨度较大，建筑平面布置较灵活。

　　但楼盖材料用量较多，纵墙承受的荷载较大，往往要设扶壁柱，且纵墙上门窗洞口尺寸和位置受到一定的限制。

　　墙体材料用量较横墙承重体系少。

　　(2)房屋的横向刚度较横向承重体系差。

　　这种体系适用于要求空间较大的教学楼、办公楼、实验楼、影剧院和仓库等建筑。

　　3.纵横墙承重体系

　　它是由纵墙和横墙混合承受屋盖、楼盖荷载的结构承重体系，兼有上述两种承重体系的优点。

　　在多层房屋中一般采用这种承重体系。

　　4.底层框架或多层内框架承重体系

　　是指底层为钢筋混凝土框架而上面各层仍为混合结构，或由房屋内部的钢筋混凝土框架和外部砌体墙、柱构成的承重体系(见图17-30)。其特点是：

　　(1)房屋或房屋底层开间大，平面布置较为灵活，

　　但横墙或房屋底层的横墙较少，房屋刚度或底层刚度较差。

　　(2)多层内框架房屋由钢筋混凝土和砌体两种性能不同

　　的材料组成，在荷载作用下墙、柱将产生不同的压缩变形，

　　从而在结构中引起较大的附加内力，抵抗地基不均匀沉降

　　和抗震能力较弱。对于底层为框架上层为混合结构的房屋，

　　其抗震性能也较差。因此，在抗震设防地区选用这种承重体系时，应注意限制层数、总高度及抗震墙的最大间距。

　　(3)与钢筋混凝土框架结构承重房屋相比，可节省材料。

　　(二)结构布置一般规定

　　二、房屋的静力计算

　　(一)划分房屋静力计算方案的依据

　　主要是房屋楼(屋)盖的刚度及横墙的刚度与间距。

　　对于不同屋盖或楼盖的房屋，当横墙间距，符合表17-45的规定，即可把房屋划分为三种静力计算方案：刚性方案、刚弹性方案、弹性方案。

　　房屋的静力计算方案 表17-45

　　注：1.表中s为房屋横墙间距，其长度单位为“m”;

　　2.对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。

　　对于刚性和刚弹性方案房屋的横墙，应符合下列规定：

　　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%。

　　横墙厚度不宜小于180mm.

　　单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于横墙总高度的1/2。

　　当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙或其他结构构件(如框架等)，也可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。

　　(5)凡符合上述第(4)项刚度要求的一段横墙或其他结构构件(如框架等)，也可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。

　　【例17-25/2016年考题】影响砌体结构房屋空间工作性能的主要因素是下面哪一项：

　　A.房屋结构所用块材和砂浆的强度等级 B.外纵墙的高厚比和门窗洞口的开设是否超过规定

　　C.圈梁和构造柱的设置是否满足规范的要求 D.房屋屋盖、楼盖的类别和横墙的距离

　　解：砌体结构房屋静力计算时，根据房屋空间工作性能划分为刚性方案、刚弹性方案、弹性方案。影响房屋空间工作性能的主要因素是房屋楼(屋)盖的刚度及横墙的刚度与间距。

　　答案：D

　　(二)计算单元划分

　　对承重纵墙：一般选取一段有代表性的，宽度等于一个开间的竖条墙、柱为计算单元，受荷宽度为相邻两开间宽度之和的一半。当计算截面有窗洞时，取窗间墙宽度内的截面面积(见下图);

　　无窗洞时，取一个开间宽度内的墙截面面积。

　　对承重横墙：一般可沿横墙取宽度为1m的墙作为计算单元，受荷范围为计算单元1m内的两侧各二分之一开间内的所有荷载。计算截面取每层墙顶的大梁底面及墙底截面。

　　(三)刚性方案墙、柱内力分析

　　1.单层房屋

　　对于刚性方案单层房屋，纵墙顶端的水平位移很小，静力分析时可以认为水平位移为零，分析时采用下列假定：

　　在荷载作用下，墙、柱可视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件，见图17-31。

　　构件的高度H上端取至梁底面或楼板底面，下端取至基础顶面，当基础埋置较深，且有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处。

　　2.多层房屋

　　对多层民用房屋，如住宅、教学楼、办公楼等，由于横墙间距较小，一般属于刚性方案。

　　竖向荷载作用下：两端铰支的竖向构件)。

　　【例17-26/2014年考题】对多层砌体房屋进行承载力验算时，“墙在每层高度范围内，可近似视作两端铰支的竖向构件”所适用的荷载是：

　　A.风荷载

　　B.水平地震作用

　　C.竖向荷载

　　D.永久荷载

　　解：根据《砌体结构设计规范》第4.2.5条：多层刚性方案房屋的静力计算，在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度范围内，可近似地视作两端铰支的竖向构件;在水平荷载作用下，墙、柱可视作竖向连续梁。

　　答案：C

　　(四)弹性方案墙、柱内力分析

　　弹性方案单层房屋的静力计算,可按屋架或大梁与墙(柱)为铰接，不考虑空间作用的平面排架计算。

　　基本假定:

　　(1)纵墙、柱上端与屋架(或屋面梁)铰接，下端在基础顶面处固接;

　　(2)屋架(或屋面梁)可视作刚度无限大的系杆，在荷载作用下不产生拉伸或压缩变形，柱顶水平位移相等。