牆梁
建築學術語之一
牆梁wall beam由鋼筋混凝土托梁和樑上計算高度範圍內的砌體牆組成的組合構件包括簡支牆梁連續牆梁和框支牆梁。牆梁是由托梁與其上部計算範圍內的牆體的組成體。在計算中,牆梁要考慮到托梁以上牆體對結構的影響,要計算牆體對托梁剛度的有利影響。所以,在實際工程中。按牆梁計算的托梁配筋比沒有考慮牆梁作用的托梁配筋要少。
牆梁是由牆和托梁組合而成。當托梁及其上的牆體達到一定強度后。它們兩者就能共同工作,在裂縫出現前,如同鋼筋混凝土和磚砌體兩種材料組成的深梁。根據用有限單元法分析。當牆體無洞口時,主壓應力都指向支座,牆梁形成拱作用,托梁主要受拉,這與一般受彎構件情況不同。根據試驗研究,影響牆梁破壞形態的因素較多,如砌體高跨比(hw/l0),托梁高跨比(hh/l0),砌體的抗壓強度設計值(f),混凝土的軸心抗壓強度設計值(fc),托梁的縱向受力鋼筋配筋率(ρ),加荷方式,牆體開洞情況以及有無縱向翼牆等。由於這些因素的不同,將發生下述幾種破壞形態.
(1)彎曲破壞
當托梁中的配筋較少,而砌體強度卻相對較高,且hw/lo亦較小時,則一般先在跨中出現豎向裂縫。隨著荷載的增加,豎向裂縫穿過托粱和牆體界面,迅速上升,最後托梁的下部和上部主筋先後達到屈服,牆梁沿跨中垂直截面發生彎曲破壞.
(2)剪切破壞
當托梁中配筋較多,而砌體強度卻相對較低,且hw/lo適中時,易在支座上部的砌體中由於主拉或主壓應力引起斜裂縫,導致砌體的剪切破壞。由於影響因素的變化,剪砌破壞形態有以下幾種:
1)斜拉破壞
當hw/lo 0.35~0.4,或集中荷載作用剪跨比(hw/lo)較小時,支座附近的砌體中主壓應力,超過抗壓強度而產生沿斜向的斜壓破壞。這種破壞裂縫較多且穿過磚和灰縫,裂縫傾角一般在550~600以上,破壞時有被壓碎的砌體碎屑,其極限承載力較大.
(3)局部受壓破壞
當托梁中配筋較多,而砌體強度卻相對較低,且hw/lo >0.75—0.8時,在托梁支座上方砌體中豎嚮應力集中,當該處應力超過砌體的局部抗壓強度時,將產生砌體局部受壓破壞.
當牆體有洞口時,牆梁頂部荷載通過牆體的大拱和小拱向兩端支座及托梁傳遞,托梁不僅受拉,而且受彎;當洞口位於跨中時,大拱作用加強,小拱作用削弱;托梁的受力又接近於無洞口的狀況.
按構造要求,連續牆梁在其頂面處設置有通長的鋼筋混凝土圈樑以形成連續牆梁的碑梁.
經研究,在彈性階段,連續牆梁的工作有如由托梁,牆體和頂梁組合而成的連續梁,並隨著裂縫的發展逐漸轉換為連續組合拱受力體系。對於等跨連續牆梁,由於組合作用,托梁的跨中彎矩,第一內支座彎矩和邊支座剪力等均有所降低。托梁的大部分區段處於偏拉狀況,但在中間支座附近,由於組合拱的推力,托梁處於偏壓剪的受力狀況。頂梁的存在有利於提高牆梁的受剪承載力,但中間支座處托梁發生剪切破壞的可能性仍大於邊支座。另外,中間支座由於豎向正應力較為集中,支座下牆體的局部受壓承載力也需要注意.
對於開有洞口的連續牆梁,洞口愈靠近支座,則托梁的內力增加得愈多.
連續牆梁的破壞形態有彎曲破壞,剪切破壞和局壓破壞等.
由鋼筋混凝土框架支承的牆梁結構體系稱為框支牆梁。框支牆梁可以適應較大的跨度和較重的荷載並有利於抗震.
框支牆梁在彈性階段的應力分佈與簡支的及連續的牆梁類似。約在40%的破壞荷載時托梁的跨中截面先出現豎向裂縫,並迅速向上延伸至牆體中。在70%~80%的破壞荷載時,在牆體或托梁端部出現斜裂縫,經過延伸逐漸形成框架組合棋受力體系。臨近破壞時,在梁和牆體的界面可能出現水平裂縫,在框架柱中出現豎向或水平裂縫.
框支牆梁的破壞形態有:
(1)彎曲破壞
其一為框架梁端部負彎矩使梁兩端上部縱筋屈服,又增加了兩個拉彎鉸,形成框架梁彎曲破壞機構;其二如單跨底層框支柱上端截面外側縱筋屈服,增加了兩處壓彎鉸,形成框架梁—柱彎曲破壞機構.
(2)剪切破壞
當框架梁,柱配筋較多承載力較強而牆砌體強度較低時,在一般的高跨比情況下,靠近支座的牆體會出現斜裂縫而發生剪切破壞。根據破壞成因的不同,可分為兩種:
當牆梁的高跨比較小,牆體的主拉應力超過牆體複合抗拉強度時,牆體會沿灰縫發生階梯形斜向裂縫;傾角一般1/6時取=1/6;當公式(16—5-9)中的:>1/7時,取=1/7;
ηN——考慮牆梁組合作用的托梁跨中軸力係數,可按公式(16-5-8)或(16-5-11)計算,但對自承重簡支牆梁應乘以0.8;式中,當 >1時,取=1
ψM——洞口對托梁彎矩的影響係數,對無洞口牆梁取1.0,對有洞口牆粱可按式(16-5-7)或(16-5-10)計算;
ai——洞口邊至牆梁最近支座的距離,當ai>0.35loi時,取ai=0.35loi.
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