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来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2012-10-13浏览：20次
摘要：做好水平构件的设计，是保证砌体建筑设计整体质量的关键。在实际的设计工作中，砌体房屋的水平构件包括许多内容，需要设计者对这些组成部分进行了解和掌握，才能很好的完成设计工作。文章将就过梁、墙梁的设计进行探讨。
关键词：砌体房屋；水平构件；设计方法
水平构件设计是砌体房屋设计的重要组成部分，其对房屋的结构稳定和安全有着直接的影响。在砌体房屋中，过梁、墙梁及挑梁等水平构件，都是重要的组成部分。在房屋水平构件的设计中，必须要有针对的进行设计，保证各部分的设计符合建筑结构的相关标准。
一、过梁的计算
（一）受力特征
当砖砌过梁受载后，会形成在跨中上部受压，下部受拉的情况。当跨中竖向截面或支座斜截面的拉应变达到砌体的极限拉应变时，将出现竖向裂缝
①和阶梯形斜裂缝。
②对钢筋砖过梁，过梁下部的拉力将由钢筋承受；对砖砌平拱过梁，下部的拉力将由两端砌体提供的推力来平衡。
在这样的受力情况下，过梁可能存在三种破坏形式：第一种是因为过梁跨中截面所受的弯承载力不够，而遭到破坏；第二种是因为过梁支座附近斜截面受剪承载力不足而遭到破坏；第三种是因为过梁支座边沿水平灰缝，发生破坏。
（二）荷载
过梁承受的荷载主要有两种情况：一种仅承受墙体自重；另一种不仅要承受墙体自重，还要承受楼面梁、板传来的荷载。
因为存在内拱作用，所以并不是所有的砌体荷载都是由过梁承担的，根据相关的试验发现，作用于过梁上的墙体当量荷载，只是相当于高度为1／3跨度的墙体重量。同时试验还表明，在砌体高度等于0．8倍跨度左右的位置施加荷载的情况下，过梁的挠度几乎没有变化。从某种程度上我们也可认为，如果梁板处于1．0倍跨度的高度以外，那过梁并不承担梁板荷载。为了简化计算，规范对过梁荷载的取值作以下规定：
①梁、板荷载
对砖和小型砌块，如果梁、板下的墙体高度，那在计算时就需计入梁、板荷载；如果梁、板下的墙体高度，可以不考虑梁、板荷载。
②墙体自重
对砖砌体，如果过梁上的墙体高度是，那就需要按照实际墙体高度计算荷载；如果墙体高度为，可以只考虑高墙体的荷载。
对混凝土砌块砌体，如果过梁上的墙体高度为，就需要按实际墙体高度计算荷载；如果墙体高度是，就只要考虑高墙体的荷载。
(三)承载力计算公式
①砖砌平拱过梁
一般来说，砖砌平拱过梁是不需要考虑支座水平推力对抗弯承载力的提高的，只需要取为沿齿缝的强度作为砌体抗拉的强度，砌体受弯构件正截面和斜截面承载力计算分别按下列公式进行：（式中M——过梁跨中的弯矩设计值；V——过梁支座边的剪力设计值；ftm——砌体弯曲抗拉强度设计值；取沿齿缝破坏和沿块体破坏的较小值；fv——砌体的抗剪强度设计值；w——截面抵抗矩）
②钢筋混凝土过梁
钢筋混凝土过梁按钢筋混凝土受弯构件进行正截面和斜截面承载力计算，同时对过梁下砌体的局部受压承载力进行计算。当我们对局部受压承载力进行计算时，通常可以忽略上层荷载的影响。
二、墙梁的计算与构造
（一）概述
钢筋混凝土托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件，称为墙梁。托梁上的砌体不仅是托梁上荷载的一部分，也是结构的重要组成部分，其通常与托梁一起工作。墙梁广泛应用于如基础梁、连系梁等，工业建筑的围护结构中。采用墙梁，可以有效的解决民用建筑如商住楼、旅馆等多层房屋中，上层为小房间，下层为大房间的矛盾。框架梁和上部墙体构成墙梁的底部框架。
可以把墙梁分为两种：自承重墙梁和承重墙梁。自承重墙梁只承担墙体荷载，如围护结构中的基础梁、连系梁；承重墙梁在承担墙体荷载时，同时还必须承担楼面荷载。根据其支座情况，承重墙梁又可以分为简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁，
如果按一般钢筋混凝土梁进行墙梁设计，一般会存在以下问题：一是墙梁中的砌体受压，而托梁处于偏心受拉，如果将托梁按受弯构件计算，那有可能会忽略掉砌体的作用，会导致托梁的配筋过多；二是由于没有验算砌体强度，极有可能使砌体存在安全隐患。
（二）墙梁的受力特点与破坏形态
墙梁与一般钢筋混凝土梁是存在差别的：①墙梁是组合梁，由混凝土和砌体两种材料组成；墙梁是深梁。
在对弹性材料的浅梁进行材料力学分析时，通常采用的是平截面假定法。对于图a所示的边界条件的粱，平截面假定在弹性力学论证下是完全成立的，截面正应力沿高度线性分布；对于通常的边界条件，如图b，正应力不再是线性分布，正应力沿截面高度的变化，其中括号内为非线性修正项，一般的浅梁，其修正项是可以不考虑的，但是如果是深梁，就不能将其忽略，因为那将导致较大的误差。当高度等于跨度时，修正项占主要项的26％。
（二）应力分布总特征和裂缝开展
（1）应力分布总特征。一般来说，根据相关的测定，从主应力迹线可以得出墙梁的受力特征：
①墙梁两边主压应力迹线直接指向支座，而中间部分呈拱形指向支座，在支座附近的托梁上部砌体中形成很大的主压应力；②托梁中段主拉应力迹线几乎水平，托梁处于偏心受拉状态。
(2)裂缝开展
如果托梁处于偏心受拉，首先出现垂直裂缝的部位是托梁中段、同时将向上扩展，当托梁刚度不断减小时，可能会导致主压应力进一步向支座附近集中；如果墙中主拉应变达到砌体极限拉应变，也可能会出现裂缝；斜裂缝将穿过墙体和托梁的交界面，在托梁端部形成较陡的上宽下窄的斜裂缝，临近破坏时，可能在托梁中段交界面上，产生水平裂缝。根据应力分析以及裂缝的出现和开展，可以发现临近破坏时，墙梁会出现以支座上方斜向墙体为拱肋，以托梁为拉杆的组合拱的受力体系。
(3)破坏形态
造成墙梁破坏形态的因素很多，如墙体高跨比、托梁高跨比、托梁纵筋配筋率、混凝土强度、受荷方式、砌体强度、墙体开洞情况和有无翼墙等。
根据不同的影响因素，可能出现以下几种不同的破坏形态。
①弯曲破坏
在托梁配筋较少，砌体强度较高，较小的情况下，随着荷载的增加，托梁中段的垂直裂缝会穿过截面快速的上升，会导致托梁下部和上部的纵向钢筋弯曲，最后会导致沿跨中垂直截面产生拉弯破坏。在这种情况下，墙体的受压面积较小，在遭到破坏时，其受压区砌体沿水平方向并无被压碎的现象发生。从理论上看，这样的破坏方式，是因为组合拱的拉杆强度相对于砌体拱肋较弱，所以才造成的破坏。
②剪切破坏
当托梁配筋较多，砌体强度相对较弱，适中的时，就会出现剪切破坏。因为在支座上方砌体会产生斜裂缝，同时延伸至托梁而发生墙体的剪切破坏，也就是说与拉杆相比，起破坏的产生是因为给合拱的砌体拱肋相对较弱。从分类上看，剪切破坏又可以分为斜拉破坏、斜压破坏。如果砌体沿齿缝的抗拉强度，不能抵抗因为主拉应力而产生的沿灰缝阶梯形上升的斜裂缝时，那将会造成斜拉破坏。这种斜裂缝的特点是，较为平缓，破坏时，受剪承载力较低。这种破坏的发生，一般是在<0．4，砂浆强度等级较低，或集中荷载的比较大的情况下发生的。
斜压破坏主要是因为砌体斜向抗压强度没有办法抵抗主压应力，从而导致的组合拱肋斜向压坏。其主要特点是斜裂缝较为陡峭，裂缝较多且穿过砖和灰缝；破坏时会产生被压碎的砌体碎屑，同时斜压破坏的受剪承载力大。
在集中荷载作用下，在支座垫板与荷载作用点的连线上，常常会出现斜裂缝。斜裂缝的出现通常是突然的，而且延伸较长，经常会伴有响声，在较短的时间内，就会出现一条上下贯通的主要斜裂缝破坏。破坏一般无预兆，破坏荷载和开裂荷载比较接近，一般属于劈裂破坏。
三、结语
砌体房屋水平构件设计在砌体房屋结构中，有着重要的作用，科学合理的水平结构设计方案是保证建筑结构安全，保证受力安全的重要前提。设计人员应该在严格的设计标准之下，按照工程的具体需要，对各种受力情况进行充分的了解，并掌握各种可能产生结构破坏的因素，对设计方案进行合理的优化。
参考文献：
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3、苗启松,何西令,等.小型混凝土空心砌块九层模型房屋抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2000年04期
《砌体房屋水平构件设计的探讨》
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文章名称： 砌体房屋水平构件设计的探讨
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