砌体结构(第三章)

天津城市建设学院,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,砌体结构构件按受力情形分类,:,受压构件：轴心受压、偏心受压、局部受压,受拉构件,受弯构件,受剪构件,砌体结构构件按有无配筋分类,:,无筋砌体,配筋砌体,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.1,受压构件的承载力计算,3.1.1,概述,同样为受压构件，砌体墙、柱与钢筋混凝土墙、柱具有相似的受力特点与分析思路。,N,u2,N,u1,e,02,N,u2,e,01,N,u1,（,a,）,（,b,）,N,u1,N,u2,，受压承载力与,偏心距,有关,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,与钢筋混凝土受压构件类似，砌体受压构件的受压承载力与,高厚比,及,偏心距,e,有关。,偏心距,e,高厚比,H,0,受压构件的计算高度；,h,矩形截面轴向力偏心方向的边长，当为轴心受压时为截面较小边长；,h,T,T,形截面的折算厚度，可取,h,T,3.5,i,；,不同砌体材料的高厚比修正系数。,对矩形截面,对,T,形截面,时，为短柱；,时，为长柱。,3,b,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.1.2,轴心受压构件,一、轴心受压短柱,e,=0,即,N,f,轴心受压短柱的截面应力状态,或,二、轴心受压长柱,即,e,=0,或,长柱承载力低于短柱承载力，用,稳定系数,0,表示长柱承载力降低的程度。,0,长柱承载力相同条件短柱承载力，为,小于等于,1,的数。,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.1.3,偏心受压构件,一、偏心受压短柱,e,0,即,偏心受压短柱的应力变化,（,a,）全截面受压（,b,）,(c),截面部分受压,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,（）,按材料力学的分析方法,偏心距影响系数，,对矩形截面,（,2,）,考虑砌体弹塑性性能,偏心距影响系数，,对矩形截面,或,偏心受压短柱的承载力：,由于砌体的弹塑性性能，达到相同边缘压应力时的荷载值要比按材料力学分析的大，也即,构件的实际承载力高于按弹性分析的承载力。,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,二、偏心受压长柱,e,0,即,偏心受压长柱破坏时的截面应力图形与短柱的相同，计算时再需考虑由纵向弯曲影响产生的,附加偏心距,e,i,对受压承载力的影响。,或,偏心受压长柱的承载力：,高厚比,和轴向力,偏心距,e,对受压构件承载力的影响系数。,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.1.4,计算受压构件承载力的统一公式,或,高厚比,和轴向力,偏心距,e,对受压构件承载力的影响系数。,由教材,24,25,页表,3.1,表,3.3,查出。,e,=0,时，,e,=0,时，,e,0,时，,e,0,时，,一、计算公式,3.1,受压构件的承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,二、公式的适用范围,y,截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。,见教材,26,页图,3.4,三、偏心距较大时的处理办法,增大截面尺寸，使,y,值增加；,在梁端或屋架端部支承处设置带中心装置的垫块或带缺口垫块，以减,小偏心距；,采用组合砌体构件。,见教材,26,页图,3.5,例题,3-1,截面尺寸为,370*490mm,的砖柱，砖的强度等级为,MU7.5,，,混合砂浆的强度等级为,M2.5,，,柱高为,3.2m,，,两端为不动铰支座。柱顶承受设计轴心压力,N=117kN(,已考虑荷载分项系数，不包括柱自重,),，试验算柱的承载力。,解,先计算柱底压力设计值，砖的标准容重为,19kN/m,3,，,则,N=117+,=117+1.2,0.37,0.49,19,3.2=130kN,查表,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.1,受压构件的承载力计算,柱,截面面积为,A=0.37,0.49=0.18m,2,0.3m,2,故,=0.7+0.18=0.88,查表可得砌体轴心受压抗压强度为,则，,安全,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.1,受压构件的承载力计算,作业,:43,页,3.1,题,注意,:,对于矩形截面，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压承载力进行验算。,（见教材,26,页）,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,3.2,局部受压承载力计算,当轴向力仅作用于砌体的部分截面上时，称为,局部受压,；,承受上部柱或墙体传下压力的基础顶面,的受力，在,梁或屋架端部支承处的砌体截面,受力，都属于局部受压情形。,梁端支承处砌体局部受压,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,3.2.1,局部受压的分类和破坏形态,一、局部受压类型,局部均匀受压,砌体在局部受压面积上的压应力均匀分布时，称为,局部均匀受压,。,一般假定,支承墙或柱的基础顶面的受压,，以及,洞口过梁及墙梁下砌体的局部受压,为局部均匀受压。,局部非均匀受压,当砌体局部受压面积上的压应力分布不均匀时，称为,局部非均匀受压,。,梁端或屋架端部支承处的砌体受压,情况均为局部非均匀受压。,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,二、局部受压的破坏形态,（,a,）,(b),(c),(a),由于纵向裂缝发展而引起的破坏,：最常见的破坏形态；,(b),劈裂破坏,：,当局部受压面积很小时,，开裂与破坏几乎同时发生；,(c),局压面积上的砌体压坏,：当砌体强度过低时，接触面上的砌体被压碎而导致破坏。,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,3.2.2,局部受压时的砌体强度,试验表明：局部受压时的砌体强度于砌体全截面受压时的强度。,一、强度提高的原因,“,套箍强化,”,“,力的扩散,”,未直接承受压力的外围砌体对直接受压的砌体横向变形具有约束作用，使直接受压部分的砌体处于三向受压（或两向受压状态）,由于砌体是搭缝砌筑的，力向未直接受压的砌体内扩散，因而使单位面积上作用的压应力迅速减小。,高,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,二、局部抗压强度的提高系数,若砌体全截面的抗压强度为,f,，则局部受压时的砌体抗压强度记为,f,，,为砌体局部抗压强度提高系数,。,局部受压面积；,局部抗压强度提高系数；,影响局部抗压强度的计算面积。,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,A,0,按,“,厚度延长,”,的原则取值,3.2,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,3.2.3,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,一、局部均匀受压,或,N,l,局部受压面积上轴向力设计值；,3.2,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,二、局部非均匀受压,(1),梁端支承处砌体的局部受压,令,梁端底面压应力图形完整系数，一般取,0.7,；,边缘最大局压应力。,梁端有效支承长度,a,0,按,弹性地基梁理论有：,为垫层系数；,为墙体边缘最大变形,代入上式得：,试验表明：,经过简化：,3.2,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,作用在局部受压面积上的压力,除支承压力,N,l,外，还应考虑上部墙体传下的荷载,N,0,=,0,A,l,的影响，其中,0,为上部荷载产生的平均压应力设计值。,由于,“,内拱卸荷,”,作用的影响，上部荷载,N,0,并非全部传至梁底支承处，与,A,0,/,A,l,的比值有关。,上部荷载的折减系数，当,A,0,/,A,l,3,时，,应取,0,；,规范,规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式计算：,3.2,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,非均匀局部受压计算,上部荷载的折减系数，当,A,0,/A,l,大于等于,3,时，,应取 等于,0,；,局部受压面积内上部轴压力设计值（,N,）；,梁端支承压力设计值,（,N,）；,上部平均压应力设计值（,N/mm,2,）；,梁端底面压应力图形完整系数，可取,0.7,，对于过梁和墙梁可取,1.0,；,梁端有效支承长度（,mm,），当,a,0,大于,a,时，应取,a,0,等于,a,；,梁端实际支承长度；,梁的截面宽度；,梁的截面高度；,砌体的抗压强度设计值。,3.2,局部受压承载力计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,第三章 无筋砌体构件的设计计算,(2),梁端下设置刚性垫块,如梁端支承处砌体的局部受压承载力不足，增设,梁垫,是比较有效的措施。它可以,扩大局部受压面积,，从而,降低局部受压应力,，提高砌体的局部受压承载力。,刚性垫块,：指垫块高度较大，弯曲变形和剪切变形可忽略不计的垫块。,3.2,局部受压承载力计算,刚性垫块的构造：,1,）刚性垫块的,高度不宜小于,180mm,，,自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度,；,2,）在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时，其计算面积应取壁柱范围内的面积，而不应该计算翼缘部分，同时,壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于,120mm;,3,）,当现浇垫块与梁整体浇筑时，垫块可以在梁高范围内设置。,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,垫块面积,A,b,上由上部荷载设计值产生的轴压力,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,刚性垫块下砌体局部受压计算：,设置刚性垫块不仅可以增大局部受压面积，而且可以改善垫块下砌体局部受压的受力情况。试验表明：,刚性垫块下砌体的局部受压可按以垫块面积为受力面积的受压短柱进行计算，,并要考虑垫块以外砌体对砌体局部受压的有利影响。,垫块上,N,0,和,N,l,的轴向力影响系数，不考虑纵向弯曲影响，,按 查 值。基本上是偏心受压公式。,垫块外砌体面积的有利影响系数，但不小于,1.0,，,为砌体局部抗压强度提高系数，其中的,A,l,用,A,b,代替；,垫块面积（,mm,2,）；,垫块伸入墙内方向的长度（,mm,）；,垫块的宽度（,mm,）。,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,计算步骤,刚性垫块的影响系数。,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,第一步,：确定作用在受压短柱上的轴向力和作用位置,垫块面积内上部轴向力设计值,N,0,：作用在垫块截面的形心位置,由梁端传下的支承压力设计值,N,l,：作用点位置可取为,0.4,a,0,0,0.2,0.4,0.6,0.8,5.4,5.7,6.0,6.9,7.8,系数 值表,第二步,：求垫块外砌体面积的有利影响系数,第三步,：求刚性垫块下的砌体局部受压承载力,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,(3),梁下设置长度大于的垫梁,垫梁上部轴向力设计值（,kN,）；,垫梁的宽度（,mm,）；,荷载沿墙厚分布系数，当荷载沿厚度方向均匀分布时 ，,不均匀分布时,;,垫梁折算高度,;,分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩,;,第三章 无筋砌体构件的设计计算,3.2,局部受压承载力计算,垫梁的高度,(mm),；,砌体的弹性模量；,墙厚（,mm,）,