砌体结构砌体局部受压计算.ppt

4 2砌体局部受压计算 局部受压是砌体结构常见的受力形式之一 一 截面局部均匀受压局部受压承载力计算公式如下 4 16 4 17 式中 局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力局部受压面积 局部抗压强度提高系数 影响局部抗压强度的计算面积 梁端支承处砌体局部受压是砌体结构中最常见的局部受压情况 梁端支承处砌体局部受压面上压应力的分布与梁的刚度和支座的构造有关 多层砌体结构中的墙梁或钢筋混凝土过梁 由于梁与其上砌体共同工作 形成刚度很大的组合梁 弯曲变形很小 可认为梁底面压应力为均匀分布 图 a 桁架或大跨度的梁的支座处为了传力可靠及受力合理 常在支座处设置中心传力构造装置 图 b 其压应力分布也可视为均匀分布 梁端砌体均匀受压当梁端支承处砌体处于均匀受压时 其局部受压承载力按下式计算 二 梁端支承处砌体非均匀局部受压承载力 支承在砌体墙或柱上的普通梁 由于其刚度较小 在上部荷载作用下均发生明显的挠曲变形 下面讨论梁端下砌体处于不均匀受压状态时的局部受压承载力的计算问题 当梁发生弯曲变形时梁端有脱离砌体的趋势 梁端底面没有离开砌体的长度称为有效支承长度 梁端局部承压面积则为Al a0b b为梁截面宽度 一般情况下a0小于梁在砌体上的搁置长度a 但也可能等于a 令为梁端底面压应力图形完整系数 为边缘最大局压应力 1 梁端有效支承长度 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 所以 经过简化 单位为mm 单位为MPa 当a0大于实际支承长度a时 应取a0等于a 2 上部荷载对抗压强度的影响 多层砌体房屋楼面梁端底部砌体局部受压面上承受的荷载一般由两部分组成 一部分为由梁传来的局部压力Nl 另一部分为梁端上部砌体传来的压力N0 设上部砌体内作用的平均压应力为 0 假设梁与墙上下界面紧密接触 那么梁端底部承受的上部砌体传来的压力N0 由于一般梁不可避免要发生弯曲变形 梁端下部砌体局部受压区在不均匀压应力作用下发生压缩变形 梁顶面局部和砌体脱开 使上部砌体传来的压应力通过拱作用由梁两侧砌体向下传递 从而减小了梁端直接传递的压力 这种内力重分布现象对砌体的局部受压是有利的 将这种工作机理称为砌体的内拱作用 梁端砌体的内拱作用将考虑内拱作用上部砌体传至局部受压面积Al上的压力用 N0表示 试验表明内拱作用的大小与A0 Al比值有关 当A0 Al 2时 内拱的卸荷作用很明显 当A0 Al 2 内拱作用逐渐减弱 当A0 Al 1时 内拱作用消失 即上部压力N0应全部考虑 3 梁端砌体局部受压计算 规范 规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式计算 4 22 上部荷载的折减系数 当A0 Al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 梁端支承压力设计值 上部平均压应力设计值 N mm2 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a0大于a时 应取a0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 三 垫块下砌体的局部受压 1 梁下设置刚性垫块 垫块面积Ab上由上部荷载设计值产生的轴压力 4 23 垫块上N0和Nl合力的影响系数 不考虑纵向弯曲影响 取的值 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 以Ab代替Al 垫块面积 mm2 垫块伸入墙内的长度 mm 垫块的宽度 mm 2 刚性垫块应符合下列要求 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 垫块可以在梁高度范围内设置 3 梁端设有刚性垫块时 梁端的有效支承长度按下式计算 刚性垫块的影响系数 系数值表 在现浇梁板结构中 有时将梁端沿梁整高加宽或梁端局部高度加宽 形成整浇垫块 如图 整浇垫块下的砌体局部受压与预制垫块下砌体的局部受压有一定的区别 但为简化计算 也可按照预制垫块下砌体的局部受压计算 梁端现浇整体垫块示意图 四 梁下设有垫梁的局部受压承载力计算 梁下设有长度大于垫梁下的局部受压承载力计算 4 27 垫梁上部轴向力设计值 KN 垫梁在厚度方向的宽度 mm 当荷载沿厚度方向均匀分布时取1 0 不均匀分布时取0 8 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 垫梁的高度 mm 砌体的弹性模量 墙厚 mm 梁端支承处砌体局部受压例题 钢筋混凝土大梁截面尺寸b h 250mm 600mm l0 6 5m 支承于带壁柱的窗间墙上 窗间墙截面上的上部荷载值为Nu 245kN Nl 110kN 墙体用MU10烧结多孔砖 M5混合砂浆砌筑 经验算 梁端支承处砌体的局部受压承载力不满足要求 试设计混凝土刚性垫块 解 设梁端刚性垫块尺寸ab 370mm bb 490mm tb 180mmAb abbb 370 490 181300mm2A0 490 740 362600mm2 f 0 54 1 5 0 36 查表4 5 5 94 由各力对截面形心轴取矩的平衡条件 可得 查表4 2 3 0 747垫块下局压承载力按下列公式验算满足要求 4 3砌体受拉 受弯及受剪承载力计算 4 3 1轴心受拉构件承载力计算对圆形水池或筒仓 在液体或松散材料的侧压力下 壁内只产生环向拉力时 可采用砌体结构 如图 轴心受拉构件承载力应按下列公式计算 4 30 式中 轴心拉力设计值 砌体的轴心抗拉强度设计值 圆形水池壁受拉示意图 4 3 2受弯构件承载力计算在弯矩作用下的砌体 如砖砌平拱过梁和挡土墙等 均属受弯构件 其破坏形态有三种可能 沿齿缝截面破坏 沿砖和竖向灰缝截面破坏或沿通缝截面弯曲受拉而破坏 此外在构件支座处还存在较大的剪力 因此还应进行受剪承载力验算 1 受弯构件承载力计算公式为 4 31 式中 M 弯矩设计值 砌体弯曲抗拉强度设计值 W 截面抵抗矩 2 受弯构件的受剪承载力计算其计算公式为 4 32 式中 V 剪力设计值 砌体抗剪强度设计值 b 截面宽度 z 内力臂 z I S 对于矩形截面 取z 2h 3 I 截面惯性矩 S 截面面积矩 h 矩形截面高度 4 3 3受剪构件承载力计算在无拉杆拱的支座截面处 由于拱的水平推力 将使支座沿水平灰缝受剪 在受剪构件中 除水平剪力外 往往还作用有垂直压力 拱式砖过梁示意图 验算拱座截面1 1的受剪承载力 因此 砌体沿水平灰缝的抗剪承载力 取决于沿砌体灰缝截面破坏时的抗剪承载力和作用在截面上的垂直压力所产生摩擦力的总和 试验研究表明 当构件水平截面上作用有压应力时 砌体抗剪承载力有明显地提高 计算时应考虑剪压的复合作用 沿通缝或阶梯截面破坏时受剪构件的承载力应按下式计算 4 38 式中 V 剪力设计值 A 构件水平截面面积 当有孔洞时 取砌体净截面面积 砌体抗剪强度设计值 对灌孔的混凝土砌块砌体取 修正系数 当时 砖砌体取0 60 混凝土砌块砌体取0 64 当时 砖砌体取0 64 混凝土砌块砌体取0 66 剪压复合受力影响系数 当时 当时 永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力 f 砌体抗压强度设计值 轴压比 且不大于0 8 小结砌体受拉 受弯构件的承载力按材料力学公式进行计算 受弯构件的弯曲抗拉强度的取值应根据构件的破坏特征取其相应的设计强度 受剪构件 实际是剪压复合构件 承载力计算采用变系数的 剪摩理论 作业补充习题1 2 3 4