砌体结构计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第五章 无筋砌体结构构件的承载力和构造,第一节 受压构件,第二节 砌体局部受压,第三节 轴心受拉、受弯和受剪构件,第四节 一般构造要求,第五节 防止或减轻墙体开裂的主要措施,1,第一节 受压构件,1.1,高厚比验算,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,1.3,无筋砌体受压承载力,-,双向偏心受压构件,2,1.1,高厚比验算,高厚比验算目的,：,保证墙柱构件在施工阶段和使用期间稳定性的一项重要构造,措施；,（,防止施工偏差、施工阶段和使用期间的偶然撞击和,振动使墙柱丧失稳定）,为墙、柱承载力计算确定计算参数,；,验算对象,：,承重的柱 无壁柱墙 带壁柱墙,带构造柱墙 自承重墙（非承重墙）,无筋砌体适用范围：,墙、柱等受压构件 （其承载力与截面尺寸、砌体强度、高厚比有关）,3,1.1,高厚比验算,(1),砂浆强度等级,(2),砌体类型,(3),墙、柱支承条件,(4),砌体截面形式,(5),横墙间距,(6),构件的重要性,一、影响墙、柱高厚比的因素,4,1.1,高厚比验算,表,5-1,墙、柱的允许高厚比,二无壁柱墙或矩形截面柱高厚比验算,式中,H,o,墙、柱的计算高度；,h,墙厚或矩形柱与,H,0,相对应的边长；,墙、柱的允许高厚比，按表,5-1,取用,；,注：,1.,毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低,20%,；,2.,组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值,提高,20%,，但不得大于,28,；,3.,验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比,时，墙的允许高厚比取,14,，柱取,11,。,砂浆强度等级,墙,柱,M2.5,22,15,M5.0,24,16,M7.5,26,17,5,1.1,高厚比验算,墙柱的计算高度,H,0,计算高度的确定条件,墙柱端部约束支承情况,墙柱高度、截面尺寸及位置,计算高度的确定,构件高度,H,的确定：,房屋底层为楼顶面到基础顶面或刚性室外地面以下,500mm,；,其他层为楼板或其他水平支点间的距离；无壁柱的山墙取层高加山墙尖高度的,1/2,；带壁柱山墙可取壁柱处的山墙高度。,墙柱受压构件计算高度的确定,6,1.1,高厚比验算,房屋类别,柱,带壁柱墙或周边拉结墙,排架,方向,垂直排架,方向,S2H,2H3SH,SH,有吊车的单层房屋,变截面柱上段,弹性方案,2.5,H,u,1.25,H,u,2.5,H,u,刚性、刚弹性方案,2.0,H,u,1.25,H,u,2.0,H,u,变截面柱下段,1.0,H,l,0.8,H,l,1.0,H,l,无吊车的单层和多层房屋,单跨,弹性方案,1.5,H,1.0,H,1.5,H,刚弹性方案,1.2H,1.0,H,1.2,H,多跨,弹性方案,1.25H,1.0,H,1.25,H,刚弹性方案,1.10H,1.0,H,1.1,H,刚性方案,1.0H,1.0,H,1.0,H,0.4,S,+0.2,H,0.6,S,注：,1.,表中,H,u,为变截面柱的上段高度，,H,l,为变截面的下段高度；,2.,上端为自由端的构件，,H,0,=2H;,3.,无柱间支撑的独立砖柱在垂直排架方向的,H,0,应按表中数值乘以,1.25,后采用；,4.,S,为房屋横墙间距；,5.,自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉结条件确定。,7,1.1,高厚比验算,1,自承重墙允许高厚比的修正系数，可根据墙的厚度,h,按规定采用：,当,h,=240mm,时，,1,=1.2,；当,h,=90 mm,时，,1,=1.5,；,当,240mm,h,90mm,时，,1,可按插入法取值。,2,有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数。,2,可按下式计算：,当算得的,2,值小于,0.7,时，应取,2,=0.7,；,当洞口高度等于或小于墙高的,1/5,时，可取,2,=1.0,。,b,s,在宽度,S,范围内的门窗洞口总宽度,S,相邻窗间墙之间或壁柱之间的距离。,8,1.1,高厚比验算,1,、,当与墙连接的相邻两横墙间的距离 时，,墙的高度不受高厚比的限制,2,、,由于,墙中设钢筋混凝土构造柱,可以提高墙体在使用阶段的稳定,性和刚度，故验算构造柱墙的高厚比时，其允许高厚比可乘以,提高系数,c,：,式中：,-,砌体种类系数，,细料石,=,0,，混凝土砌块,=,1.0,，其他砌体,=,1.5,；,b,c,-,构造柱沿墙长度方向的宽度；,l,-,构造柱的间距；当,b,c,/,l,0.25,时，取,b,c,/,l,=,0.25,；,b,c,/,l,2H=24100=8200mm,查表,5-1 H,0,=1.0 H=4100mm,查表,5-2,=26,(1),不开门窗洞口,满足要求。,满足要求。,(2),有门窗洞口,11,例,5-2,例,5-2,某单跨房屋墙的壁柱间距为,4m,，,中间开有宽为,1.8m,的窗，壁柱,高度,(,从基础顶面开始计算,)5.5m,，,房屋属刚弹性方案。试验算带壁柱墙,的高厚比,(,砂浆强度等级,M2.5),。,解,带壁柱墙的截面用窗间墙截面验算，如图,5-3,所示。,A=2402200+370250=620500,mm,2,y,2,=(240+250)-156.5=333.5,mm,h,T,=3.5,i,=3.5111.7=391,mm,12,例,5-2,墙上开有门窗,满足要求。,(2),确定计算高度,查表,5-1,得,H,0,=1.2 H=1.25500=6600mm,(3),整片墙高厚比验算,查表,5-2,得,=22,(,4),壁柱间墙高厚比验算,S=40002H,，查表,5-1,，,H,0,=1.0 H=4.6m,壁柱,间距,S=4m,，,且,b,s,=2m,满足要求。,14,例,5-3-3,(2),横墙高厚比验算,壁柱间距,S=6m,，,2HSH,H,0,=0.4S+0.2H=0.46000+0.24600=3320mm,满足要求。,(3),隔墙高厚比验算,因隔墙上端砌筑时一般只能用斜放立砖顶住楼板，应按顶端为不动铰支座考虑，两侧与纵横拉结不好，按两侧无拉结考虑。则取其计算高度为,H,0,=1.0 H=6m,。,隔墙是非承重墙，,满足要求。,15,高厚比验算,-,例,1-1,例,5-4,某,教学楼平面布置如图,外纵墙厚,370mm,，,内纵墙及横墙厚,240mm,，,底层墙高,4.50m,（,至基础顶面）。隔断墙采用,120mm,厚，墙高,3.50m,。,砂浆均为,M2.5,。,该楼采用钢筋混凝土楼盖，试验算各种墙体的高厚比。,16,高厚比验算,-,例,1-2,17,高厚比验算,-,例,1-3,18,高厚比验算,-,例,1-4,19,高厚比验算,-,例,2-1,例,5-5,同例,5-3,，设该单层单跨无吊车厂房屋面采用预制装配式混凝土楼板，总长度为,42m,，,其间无横墙，壁柱间距,6.0m,，,窗洞宽,2.4m,，,墙顶标高,5.5m,，,窗间墙截面尺寸,如前图,5-9,所示,，试验算带壁柱纵墙的高厚比。,解,根据题意，由屋盖类型和横墙间距,S,42m,可确定厂房为刚弹性方案,的房屋。,1,已知的计算参数,20,高厚比验算,-,例,2-2,21,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,短柱在偏心荷载作用下,一,.,偏心受压短柱（,3,）,短柱是指其抗压承载力仅与截面尺寸和材料强度有关的柱。,砖砌体短柱轴心受压,砖砌体受压短柱的试验研究,试验结果的分析：,截面的压应力图形呈曲线分布；随水平裂缝的发展受压面积逐渐减小，压力合力偏心距也逐渐减小 局部受压面积上的砌体抗压强度一般有所提高,22,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,式中，,h,矩形截面在轴向力偏心受压方向的边长,单向偏心受压短柱承载力计算公式,N,f A,式中，,N,轴心压力设计值；,短柱偏心受压承载力影响系数,；,f,砌体抗压强度设计值,。,式中,e-,轴向力偏心距,i,-,截面的回转半径,对于矩形截面墙、柱,采用短柱偏心影响系数,(3.0,）,1,、长细比对轴心受压构件承载力的影响,砌体材料非匀质性、构件尺寸偏差、轴心压力实际作用位置的偏差,偶然偏心,构件纵向弯曲侧向变形,附加弯矩,截面抗压承载力降低,24,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,2,、偏心受压长柱影响系数,轴心受压长柱影响系数,（,e=0,）,-(1),-(2),(2),式代入（,1,）,偏心受压长柱影响系数,偏心受压长柱影响系数（矩形截面）,25,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,砂浆强度等级,不小于,M5,0.0015,M2.5,0.002,0,0.009,3,、轴心受压纵向弯曲的影响采用轴心受压稳定系数,0,（长柱需考虑）,式中，,-,与砂浆强度等级有关的系数，,注意：,1.-,f,(,，,e/,h,，砂浆强度,),为方便计算，,规范,给出了影响系数,的计,算表格；,2.T,形和十字形截面应以折算厚度,h,T,取代,h,，,h,T,=,3.5,i,。,3.,为保证计算可靠，,规范,要求控制偏心距，规定,e,0.6,y,，其,中,y,为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。,26,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,4.,高厚比,的修正系数,考虑不同砌体种类受附加偏心距影响程度的不同，对不,同块体材料的砌体，应在计算中对高厚比值,乘以修正系数,：,高厚比修正系数 表,砌体材料类别,烧结普通砖、烧结多孔砖,1.0,混凝土及轻骨料混凝土砌块,1.1,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石,1.2,粗料石、毛石,1.5,灌孔混凝土砌块,1.0,27,1.2,无筋砌体受压承载力,-,单向偏心受压构件,三、砖砌体受压构件的承载力计算公式：,N,N,u,fA,式中,N,荷载设计值产生的轴向力,；,N,u,砖砌体截面的抗压承载力,；,高厚比,和轴向力的偏心距,e,对受压构件承载力的影响系数,，,A,砖砌体截面面积，按毛截面计算,；,f,砌体抗压强度设计值，按附录,5.1,a,确定,。,2,、,规定,e,0.6,y,，,其中，,y,为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距 离。并且,规范,规定轴向力的偏心距,e,按内力设计值计算。,3,、在初步设计估算中，如果遇到,e,0.6,y,的情况，应该修改构件截面。,注意：,1,、对于矩形截面构件，若轴向力偏心方向的截面边长大于另一边长时，除了按单向偏心受压（指只在矩形截面一个方向上存在偏心距；还应对较小边长按轴心受压计算承载力）。,28,例,5-4,例,5-4,一承受轴心压力砖柱的截面尺寸为,370mm490mm,，,采用,MU10,烧结普通砖、,M2.5,混合砂浆砌筑，荷载设计值,(,其中仅有一个活荷载,),在柱顶产生的轴向力,140kN,，,柱的计算高度取其实际高度,3.5m,。,试验算该柱承载力。,解,砖柱自重,1.2180.370.493.5=13.7kN,柱底截面的轴心压力,N=13.7+140=153.7kN,高厚比,=3500/370=9.46=15,，,查表,5-4,，,=0.846,查得,f=1.29N/mm,2,因柱截面面积,A=0.370.49=0.181153.7kN,满足要求,。,29,例,5-5,例,5-5,一矩形截面单向偏心受压柱的截面尺寸,bh=490mm620mm,，计,算高度,5m,，,承受轴力和弯矩设计值,N=160kN,，,M=18kNm,，,弯矩沿截面长,边方向。用,MU10,烧结多孔砖及,M2.5,混合砂浆砌筑,(f=1.29 N/mm,2,),。试验,算柱的承载力。,解,(1),验算柱长边方向承载力,查表,5-2,，,=15,30,例,5-5-,续,查表,5-4,，,=0.51,A=490620=0.304m,2,0.3m,2,a,=1.0,。,N,u,=,fA,=0.511.290.30410,6,=200kN160kN,满足要求,。,(2),验算柱短边方向承载力,由于轴向力偏心方向的截面边长为长边，故应对短边方向按轴心受压进行承载力验算。,查表,5-4,，,=0.825,，,e=0,N,u,=,fA,=0.8251.290.30410,6,=323.5kN160kN,满足要求。,31,例,5-6,例5-6截面尺寸为1200mm190mm的窗间墙用MU10单排孔混凝土砌块与Mb7.5砌块砂浆砌筑(f=2.50N/mm,2,)，灌孔混凝土强度等级Cb20(f,c,=9.6N/mm,2,)，混凝土砌块孔洞率,=35%，砌体灌孔率,=33%。墙的计算高度4.2m，承受轴向力设计值143kN，在截面厚度方向的偏心距e=40mm。试验算该窗间墙的承载力。,32,例,5-6,查表,5-3,，,=0.263,灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值,=0.350.33=0.116,灌孔砌体的抗压强度设计值,f,g,f,0.6,f,c,2.50+0.60.1169.6=3.17N/mm,2,2,f,5.0N/mm,2,截面面积,A=1.20.19=0.228m,2,143kN,满足要求。,解,e=400.3m,2,35,例,5-7,也可查表,5-3,得到。,N,u,=,f,A,=0.421.48666000=414kN280kN,满足要求。,(2,),受压承载力计算,e=120 0.3,b,和,e,h,0.3,h,时，随着荷载的增加，砌体内水平裂,缝和竖向裂缝几乎同时发生，甚至水平裂缝早于竖向裂缝出现，因而设计双向偏心受压构件时，规定偏心距限值为,e,b,0.5,x,和,e,h,0.5,y,。,2,、当偏心距较大时，可采取设置缺口垫块等方法以减少压力偏心距。,3,、当一个方向的偏心率不大于另一方向偏心率的,5%,时，可简化按另一方向的单向偏心受压,(e,h,/,h,),计算；,40,1.3,无筋砌体受压承载力,-,双向偏心受压构件,2,、双向偏心受压短柱承载力计算公式,N,fA,式中,，,N,轴心压力设计值；,高厚比,和轴向力的偏心距,e,对受压构件承载力的,影响系数。短柱偏心受压承载力影响系数；,f,砌体抗压强度设计值。,41,例,5-8,例,5-8,某矩形截面砖柱截面尺寸,490mm620mm,，用,MU10,烧结普通砖和,M5,混合砂浆砌筑。柱沿,x,轴和,y,轴两个方向的计算高度均为,6m,。,作用于柱上的轴向力,N=100kN,，,已知偏心距,e,b,=100mm,，,e,h,=150mm,。,试验算该柱的受压承载力。,解,e,b,=1000.5x=0.5490/2=122.5mm,，,e,h,=1500.5y=0.5620/2=155mm,。,可以。,(1),求高厚比,h,=H,0,/h=6000/620=9.68,b,=H,0,/b=6000/490=12.24,(2),求稳定系数,42,例,5-8,(3),求相对偏心距,(4),求附加偏心距,43,例,5-8,(5),求影响系数,(6),截面承载力,查得砌体抗压强度设计值,f,=1.48N/mm,2,N,u,=,fA,=0.344906201.48=152.9kN100kN,满足要求,。,44,砌体房屋墙、柱设计,砌体结构房屋墙、柱设计应根据房屋的结构布置方案等因素，确定承重墙、自承重墙的厚度，使其满足墙、柱高厚比的要求。,确定房屋的静力计算方案；根据房屋的静力计算方案确定计算单元的承重墙、柱控制截面的内力；进行承载力计算,(,包括局部受压承载力,),，使其满足承载力要求。,此外砌体房屋墙、柱还应满足砌体房屋构造要求。简言之，砌体房屋墙、柱应满足承载力和墙、柱构造两方面的要求。,45,