《砼结构与砌体结构设计》演示稿-第5章第三讲PPT优秀课件

2021/6/31混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计第第5章章 砌体结构砌体结构第三讲第三讲中南大学土木工程学院建筑工程系中南大学土木工程学院建筑工程系 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4 砌体构件承载力计算砌体构件承载力计算5.4.1 受压构件受压构件5.4.2 局部受压局部受压5.4.3 轴心受拉、受弯和受剪构件轴心受拉、受弯和受剪构件5.4.4 网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件 承载力主要影响因素承载力主要影响因素：5.4.1 受压构件受压构件轴压短柱（轴压短柱（e=0，3）轴压长柱（轴压长柱（e=0， 3）偏压短柱（偏压短柱（e0，3）偏压长柱（偏压长柱（e0， 3）截面尺寸截面尺寸A砌体抗压强度砌体抗压强度f高厚比高厚比=H0/h长柱、短柱长柱、短柱偏心距偏心距e=M/N轴压柱、偏压柱轴压柱、偏压柱各种柱的承载力各种柱的承载力如何进行计算？如何进行计算？ 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件 3的轴轴心受压构件； 破坏特征和承载力与砌体抗压强度试件相同。 3的偏偏心受压构件； 由于荷载偏心荷载偏心的影响，其承载力低于轴心受压短柱。uNfAeuNf A 偏心受压短柱的承载力偏心影响系数偏心影响系数，ee1.0。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件3的轴轴心受压构件； 由于高厚比高厚比的影响，其承载力也低于轴心受压短柱。0uNf A 3的偏偏心受压构件；和e的共同影响，其承载力更低于偏心受压短柱。uNf A轴心受压长柱的稳定系数稳定系数，001.0。偏心受压长柱的承载力影响系数承载力影响系数，0e或。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件轴轴心受压心受压长长柱：柱：0uNf A 偏偏心受压心受压长长柱柱:uNf A轴轴心受压心受压短短柱柱:偏偏心受压心受压短短柱柱:uNfAeuNf A 实际设计时，一般先假定实际设计时，一般先假定A和和f，则受压构件承载力的计算，则受压构件承载力的计算，最终可归结为与最终可归结为与、e有关的承载力降低影响系数有关的承载力降低影响系数 的计算。的计算。 综上所述，各种柱的承载力计算除与砌体抗压强度f、截面尺寸A有关外，主要取决于、e两个影响因素。e0、 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件e() 规范规范经验公式：经验公式：2e11()e i e21112()e h e2TT1112()3.5hie h 其其中中，321212()bhIhiAbh 因因块体、砂浆的复杂受力状态块体、砂浆的复杂受力状态，偏压短柱截面应力分布离散性大离散性大，很难从微观准确把握其力学性能。 通过大量的矩形矩形、T形形、十字形十字形和环环 形形等不同截面形状受压短柱的破坏 试验，得到其破坏荷载随偏心距增破坏荷载随偏心距增 大而降低大而降低的变化规律。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件0()22c0iEH 因截面材料不均匀截面材料不均匀、轴线弯曲轴线弯曲以及以及轴力偏心轴力偏心等等初始缺陷初始缺陷而产生纵向弯曲，导致长柱可能失稳。 当截面应力达欧拉临界应力欧拉临界应力时，构件处于临界稳定状态，破坏临界应力为： E为砌体切线变形模量：c1ffE2cc002AifAffEH 令令 mln 1fnn 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件 令=H0/i构件长细比长细比022111 0221121 其中， 对矩形矩形截面： 公式推导过程：公式推导过程：讨论：如讨论：如何推导？何推导？00212121212HHIhiAih 令令 211202221112111 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件022111 0221121 其中， 对矩形矩形截面： 系数 可根据砂浆强度 确定： 当当f2 M5 时，时，=0.0015； 当当f2 =M2.5时，时，= 0.002； 当当f2=0 时，时，= 0.009。 令=H0/i构件长细比长细比 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件( ) 偏心受压的偏心受压的细长杆件，因初始纵向弯曲初始纵向弯曲而产生的侧向挠曲变形，降低了杆件承载力，分析研究时一般用轴向力附加一般用轴向力附加偏心距偏心距 ei 来反映这种挠曲变形对承载力的不利影响来反映这种挠曲变形对承载力的不利影响。i211eie 细长柱总偏心距 e=e+ei。 规范规范以系数 来综合考虑轴心力偏轴心力偏心距心距e和附加偏心距和附加偏心距ei对承载力的影响。 利用短柱偏心影响系数公式，得 ： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件 若若e=0时，则时，则 应和应和 相等相等，即：i011ei e 002i11ei2021111eii 对矩形截面矩形截面：02111112112eh i01112he12hi 2i11 12eeh 又又 思考题：非矩形截面长柱承载力影响系数如何计算？思考题：非矩形截面长柱承载力影响系数如何计算？0 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件 公式分析：公式分析：220201111111 121112eiehi 矩形截面： 与砂浆强度等级与砂浆强度等级f2()、(或或)、e/h(或或e/i)有关。有关。 当当e/h=0(即即e=0)时，时， ；当；当ei=0时，时， 。0e ee22111 ()1 12()e ie h 矩形截面： 002221111 矩形截面： 与与、e有关的承载力降低影响系数有关的承载力降低影响系数 均可统均可统一采用一采用 的公式进行的公式进行计算。计算。e0、 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.1 受压构件(2) 受压构件承载力计算受压构件承载力计算NfA 统一计算公式统一计算公式： 注意事项：注意事项：l 已按砂浆强度等级f2、e/h制表,以供查用；其中： 与3对应的一行数据为 ，与e/h=0对应的一列数据为 。l轴压、偏压构件 的取值规定： 轴压轴压构件：取两向高厚比大值查表； 偏压偏压构件：当截面偏心方向边长截面偏心方向边长另一方向边长另一方向边长时，除按偏压偏压计算 外，还应对较小边方向按轴压轴压进行验算。(为什么为什么?)e0 2201111eii 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/3l考虑不同种类砌体在强度强度、弹性模量弹性模量以及变形性能变形性能等方面的差异，其其应予以修正修正： 烧结普通砖、多孔砖：烧结普通砖、多孔砖： 1.0 混凝土及轻骨料混凝土砌块：混凝土及轻骨料混凝土砌块： 1.1 蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、细料石、半石料石：蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、细料石、半石料石： 1.2 粗料石、毛石砌体：粗料石、毛石砌体： 1.5l偏心距偏心距e宜宜0.6y； 若e较大，砌体受压区高度减小，刚度削弱， 承载力显著降低，不经济、不合理！l偏心距超过限值的设计方法偏心距超过限值的设计方法： 优先采取措施减小优先采取措施减小e 增大截面尺寸增大截面尺寸 改用配筋砌体改用配筋砌体5.4.1 受压构件Ny 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压5.4.2 局部受压局部受压 在房屋建筑中，承受上部墙或柱传来的压力的基础顶面、以及在梁或屋架端部支承处砌体的截面上，砌体局部面积局部面积上承受较大的荷载上承受较大的荷载，称为砌体的局部受压局部受压。 根据局部受压面积上压应力的分布局部受压面积上压应力的分布情况，分为局部均匀受局部均匀受压压和局部非均匀受压局部非均匀受压。局部均匀受压局部均匀受压局部非均匀受压局部非均匀受压 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压(1) 局部均匀受压承载力计算局部均匀受压承载力计算 局部均匀受压：局部均匀受压：砌体局部截面上承受均匀压应力均匀压应力作用； 根据压应力作用的位置压应力作用的位置不同，局部均匀受压局部均匀受压又分为如下五种基本情况： 中心中心局压、局压、边缘边缘局压、局压、中部中部局压、局压、端部端部局压、局压、角部角部局压局压 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压在局部压应力作用下，砌体在产生竖向压缩变形竖向压缩变形的同时还产生横向受横向受 拉变形拉变形，处于竖向竖向应力z和横向横向应 力x、y共同作用的受力状态。竖向竖向应力z和横向横向(x、y方向)应力 x、y在砌体与垫板接触处均为压压 应力应力，且各自为最大值，即接触处接触处 砌体处于三向受压状态，且为三向砌体处于三向受压状态，且为三向 压应力之最大值压应力之最大值。 x、y方向横向拉横向拉应力x、y在离 垫板约1 -2皮砖处最大皮砖处最大，当其值超过 砌体抗拉强度时，将首先在该处产生 竖向裂缝。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压 因纵向裂缝的发展而引起的破坏：因纵向裂缝的发展而引起的破坏：中心局压时，在离垫板离垫板12皮砖皮砖处首先出现纵向裂缝，然后向上、向下，竖向、斜向发展，最终最终往往形成一条上下贯通的主裂缝而破坏往往形成一条上下贯通的主裂缝而破坏 ，这是最基本的破坏形态。 劈裂破坏劈裂破坏：纵向裂缝少而集中纵向裂缝少而集中，一旦产生迅速贯通，初裂与破坏荷初裂与破坏荷载很接近载很接近，一般砌体面积大而局压面积很小时可能发生，应予避免。 垫板下的局部压坏：垫板下的局部压坏：块体、砂浆强度过低块体、砂浆强度过低，宜构造予以防止。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压 局部抗压强度局部抗压强度fl大于一般情况下的抗压强度大于一般情况下的抗压强度f，其原因：，其原因：l套箍作用：套箍作用： 未直接承受压力的砌体像套箍套箍一样，对直接承受压力砌体的横向横向变形变形具有约束作用，使与垫板接触的砌体处于双向或三向受压状态，且为最大值最大值 局部受压区砌体的抗压强度提高局部受压区砌体的抗压强度提高。Al局部受压面积，局部受压面积，A0影响局部抗压强度的计算面积影响局部抗压强度的计算面积 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压 局部抗压强度局部抗压强度fl大于一般情况下的抗压强度大于一般情况下的抗压强度f，其原因：，其原因：Al局部受压面积，局部受压面积，A0影响局部抗压强度的计算面积影响局部抗压强度的计算面积l应力扩散作用：应力扩散作用： 尽管“套箍强化” 对角部和端部等角部和端部等局部受压砌体的作用不明显甚至不存在，但只要存在有未直接承受压力的面积，就有力的扩只要存在有未直接承受压力的面积，就有力的扩散散 局部抗压强度局部抗压强度就有所就有所提高提高。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压Al局部受压面积，局部受压面积，A0影响局部抗压强度的计算面积影响局部抗压强度的计算面积 Al/A0的比值越小，则的比值越小，则套箍作用套箍作用越强，越强，应力扩散应力扩散越充分越充分 局部抗压强度就越高。局部抗压强度就越高。 砌体局部受压时，尽管砌体局部抗压强度得到提高，但局局压面积往往很小压面积往往很小，这对工程结构不利，容易引起砌体因局压承载力不足而发生倒坍事故，设计时应引起重视设计时应引起重视。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压 考虑到砌体(A0-Al ) 的套箍作用套箍作用和应力扩散作用应力扩散作用，局部受压砌体的抗压局部受压砌体的抗压强度强度fl可表示成lff 其中， 局部抗压强度提高系数局部抗压强度提高系数，主要与如下两个两个因素有关：Al局部受压面积，局部受压面积，A0影响局部抗压强度的计算面积影响局部抗压强度的计算面积l局部荷载作用位置局部荷载作用位置(以系数 来考虑，10，即相应的局部抗压强度提高系数3时，砌体可能发生劈裂破坏； 对于中部局部受压中部局部受压，当A0/Al9，即相应的局部抗压强度提高系数2时，砌体可能发生劈裂破坏。 因此，设计时，应限制限制A0/Al比值比值(或或限制限制 值值)以避免局压砌体发生突然劈裂的脆性破坏劈裂的脆性破坏。0()achAh110()()Aah hbhh h0(2 )bAh h 0()aAh h 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压中心局压时：中心局压时：2.5； 为避免局压砌体发生劈裂破坏，为避免局压砌体发生劈裂破坏，规范规范规定：规定：l对于砖砌体砖砌体：边缘局压时：边缘局压时：2.0角部局压时：角部局压时：1.5；端部局压时：端部局压时：1.25l对于灌实多孔砖砌体和灌孔砼砌块砌体灌实多孔砖砌体和灌孔砼砌块砌体还还应满足：1.5l对于难以灌实的多孔砖砌体难以灌实的多孔砖砌体和未灌孔砼砌块砌体未灌孔砼砌块砌体：=1.00()achAh110()()Aah hbhh h0(2 )bAh h 0()aAh h 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计2021/6/35.4.2 局部受压l梁端支承在梁端支承在墙、柱顶面墙、柱顶面，只作用有梁端传来的荷载Nl；l梁端支承在梁端支承在墙、柱高度中部墙、柱高度中部，作用有梁端传来的荷载Nl和上部结构传来的轴向压力N0。(2) 梁端支承处砌体的局部受压梁端支承处砌体的局部受压 梁的挠曲变形梁的挠曲变形和支承处砌体的压缩变形，使梁端发生转动支承处砌体的压缩变形，使梁端发生转动 支承处砌体局部受压面上呈现不均匀分布压应力不均匀分布压应力。