建筑结构砌体构件承载力的计算.pptx

10.1 受压构件受压构件 墙、柱是砌体结构中最常用的受压构件。墙、柱是砌体结构中最常用的受压构件。砌体受压构件的承载力：构件的截面面积、砌体的抗砌体受压构件的承载力：构件的截面面积、砌体的抗压强度、轴向压力的偏心距及构件的高厚比。压强度、轴向压力的偏心距及构件的高厚比。构件的高厚比构件的高厚比：构件的计算高度：构件的计算高度H0与相应方向边长与相应方向边长h的的比值，用比值，用表示，即表示，即=H0/h。3时称为短柱，时称为短柱，3时称为长柱时称为长柱。对短柱的承载力可不考虑构件高厚比的影响。对短柱的承载力可不考虑构件高厚比的影响。10.1.1 受压构件的受力分析受压构件的受力分析 1.受压短柱的受力分析受压短柱的受力分析 轴心压力，较小偏心压力。轴心压力，较小偏心压力。2.轴心受压长柱的受力分析轴心受压长柱的受力分析 材料不均匀、初弯曲材料不均匀、初弯曲 在受压构件的承载力计算中要在受压构件的承载力计算中要考虑稳定系数考虑稳定系数的影响。的影响。3.偏心受压长柱的受力分析偏心受压长柱的受力分析 附加偏心距附加偏心距ei。砌体规范砌体规范根据不同的砂根据不同的砂浆强度等级和不同的偏心距及高浆强度等级和不同的偏心距及高厚比计算出厚比计算出值，见表值，见表10-1表表10-3，供计算时查用。，供计算时查用。10.1.2 受压构件承载力的计算受压构件承载力的计算规范规定无筋砌体受压构件的承载力按下式计算规范规定无筋砌体受压构件的承载力按下式计算 式中式中 N轴向力设计值；轴向力设计值；高厚比高厚比和轴向力偏心矩和轴向力偏心矩e对受压构件承载对受压构件承载力的影响系数；力的影响系数；f砌体抗压强度设计值；砌体抗压强度设计值；A截面面积，对各类砌体均应按毛截面计算。截面面积，对各类砌体均应按毛截面计算。计算影响系数计算影响系数 或查或查 值表时，构件高厚比值表时，构件高厚比应按下应按下式计算式计算对矩形截面对矩形截面对对T T形截面形截面式中式中 H0受压构件的计算高度；受压构件的计算高度；h矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时取截面较矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时取截面较小边长；小边长；hTT形截面的折算厚度，可近似按形截面的折算厚度，可近似按3.5i计算；计算；i截面回转半径；截面回转半径；不同砌体材料的高厚比修正系数，查表不同砌体材料的高厚比修正系数，查表10-4。对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于对矩形截面构件，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进行验算。长方向按轴心受压进行验算。式中式中 y截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。图图10-2 减小偏心距的措施减小偏心距的措施受压构件承载力计算公式的适用条件是受压构件承载力计算公式的适用条件是e0.6y图图10-3 砌体的局部受压砌体的局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 承压面积小承压面积小局部砌体抗压强度有较大提高！局部砌体抗压强度有较大提高！一般（全截面）抗压承载力计算满足，并不能说局一般（全截面）抗压承载力计算满足，并不能说局部承压的承载力计算也满足，故还应对局压专门计算！部承压的承载力计算也满足，故还应对局压专门计算！局部承压的类型：均匀受压；非均匀受压（梁或屋架端局部承压的类型：均匀受压；非均匀受压（梁或屋架端受压）；受压）；10.2 局部受压局部受压1.砌体局部均匀受压的破坏形态砌体局部均匀受压的破坏形态试验研究表明，局部受压有三种破坏形态：试验研究表明，局部受压有三种破坏形态：（1 1）因竖向裂缝发展引起的破坏）因竖向裂缝发展引起的破坏（2 2）劈裂破坏）劈裂破坏（3 3）与垫板直接接触的砌体局部破坏）与垫板直接接触的砌体局部破坏10.2.1 砌体局部均匀受压砌体局部均匀受压图图10-4 砌体局部均匀受压破坏形态砌体局部均匀受压破坏形态ALA0注意：在数值上，A0中还包含AL。常见常见“套箍强化效应套箍强化效应”的情况：的情况：应力扩散现象：应力扩散现象：砌体内存在未直接承受压力的面积，就有应力扩散砌体内存在未直接承受压力的面积，就有应力扩散的现象，可在一定程度上提高砌体的抗压强度。的现象，可在一定程度上提高砌体的抗压强度。套箍强化效应：套箍强化效应：砌体纵向局部受压后，若横向变形受到约束，则呈砌体纵向局部受压后，若横向变形受到约束，则呈三向或双向受压状态，使砌体抗压强度明显提高，称为套箍强化效应。三向或双向受压状态，使砌体抗压强度明显提高，称为套箍强化效应。砌体局部均匀受压时的砌体局部均匀受压时的 抗压强度可取为抗压强度可取为，为砌体抗为砌体抗压强度设计值，压强度设计值，为砌体局部抗压强度提高系数。按下式计为砌体局部抗压强度提高系数。按下式计算算式中式中 砌体的局部抗压强度提高系数；砌体的局部抗压强度提高系数；A0影响砌体的局部抗压强度的计算面积；影响砌体的局部抗压强度的计算面积；Al局部受压面积。局部受压面积。2.砌体局部抗压强度提高系数砌体局部抗压强度提高系数的限值：的限值：（1）在图）在图10-5（a）的情况下，）的情况下，2.5；（2）在图）在图10-5（b）的情况下，）的情况下，2.0；的限值：的限值：（3）在图）在图10-5（c）的情况下，）的情况下，1.5；（4）在图）在图10-5（d）的情况下，）的情况下，1.25；的限值：的限值：（5）对混凝土砌块灌孔砌体，在（）对混凝土砌块灌孔砌体，在（1）、（）、（2）的情况下，）的情况下，尚应符合尚应符合1.5；未灌孔混凝土砌块砌体，；未灌孔混凝土砌块砌体，=1.0。（6）对多孔砖砌体孔洞难以灌实时，应按）对多孔砖砌体孔洞难以灌实时，应按=1.0取用；取用；当设置混凝土垫块时，按垫块下的砌体局部受压计算。当设置混凝土垫块时，按垫块下的砌体局部受压计算。砌体截面中受局部均匀压力时的承载力计算公式为砌体截面中受局部均匀压力时的承载力计算公式为 式中式中 Nl局部受压面积上的轴向力设计值；局部受压面积上的轴向力设计值；砌体局部抗压强度提高系数；砌体局部抗压强度提高系数；f砌体的抗压强度设计值，局部受压面积小于砌体的抗压强度设计值，局部受压面积小于0.3m2，可不考虑强度调整系数，可不考虑强度调整系数a的影响；的影响；Al局部受压面积。局部受压面积。3.局部均匀受压承载力计算局部均匀受压承载力计算10.2.2 梁端支承处砌体局部受压梁端支承处砌体局部受压 1.梁端有效支承长度梁端有效支承长度 梁的搁置长度为梁的搁置长度为a，有效，有效支承长度为支承长度为a0，砌体局部受压，砌体局部受压面积面积Al=a0b（b为梁宽）。为梁宽）。a0的取值主要取决于梁的刚度、的取值主要取决于梁的刚度、砌体强度、局部受压荷载的大砌体强度、局部受压荷载的大小等。小等。图图10-6 10-6 梁端局部受压梁端局部受压式中式中 a0梁端有效支承长度（梁端有效支承长度（mm），当），当a0大于大于a时，应时，应取取a0等于等于a；hc 梁的截面高度（梁的截面高度（mm）；）；砌体抗压强度设计值（砌体抗压强度设计值（N/mm2）。）。规范规范给出梁端有效支承长度的计算公式为给出梁端有效支承长度的计算公式为2.上部荷载对局部抗压的影响上部荷载对局部抗压的影响 梁端支承压力梁端支承压力Nl；上部砌体传至梁端下面砌体局部面上部砌体传至梁端下面砌体局部面积上的轴向力积上的轴向力N0。但由于梁端底部砌体的局部变形而产生。但由于梁端底部砌体的局部变形而产生“拱拱作用作用”，使上部砌体传至梁下砌体的平均压力减小为，使上部砌体传至梁下砌体的平均压力减小为N0。上部荷载对局部抗压强度的影响上部荷载对局部抗压强度的影响规范规范规定当规定当A0/Al3时，不考虑上部荷载的影响。时，不考虑上部荷载的影响。梁端下面砌体局部面积上受到的压力包括两部分：梁端下面砌体局部面积上受到的压力包括两部分：根据试验结果，局部受压承载力应按下列公式计算根据试验结果，局部受压承载力应按下列公式计算 ：式中式中 N0 局部受压面积内的上部轴向力设计值；局部受压面积内的上部轴向力设计值；上部荷载的折减系数，当上部荷载的折减系数，当 时，取时，取=0；梁端底面应力图形的完整系数，可取梁端底面应力图形的完整系数，可取=0.7，对于过梁和墙梁，对于过梁和墙梁可取可取=1.0。3.梁端支承处砌体局部受压承载力计算梁端支承处砌体局部受压承载力计算10.2.3 梁下设有刚性垫块的砌体局部受压梁下设有刚性垫块的砌体局部受压刚性垫块定义：刚性垫块定义：若局压不满足时，可设垫块解决。若局压不满足时，可设垫块解决。目的：局压面积扩大，应力减小。目的：局压面积扩大，应力减小。类型：预制钢筋混凝土垫块；预制素混凝土垫块；垫类型：预制钢筋混凝土垫块；预制素混凝土垫块；垫块与梁端同时现浇。块与梁端同时现浇。试验还表明：刚性垫块下砌体的局部受压可采用砌体试验还表明：刚性垫块下砌体的局部受压可采用砌体偏心受压的公式计算。偏心受压的公式计算。在梁端下设有预制或现浇刚性垫块的砌体局部受压承在梁端下设有预制或现浇刚性垫块的砌体局部受压承载力按下列公式计算载力按下列公式计算图图10-8 壁柱上设有垫块时梁端局部受压壁柱上设有垫块时梁端局部受压图图10-9 与梁端现浇成整体的刚性垫块与梁端现浇成整体的刚性垫块梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度a0按下式计算按下式计算式中式中1刚性垫块的影响系数。刚性垫块的影响系数。垫块上垫块上Nl合力点位置可取合力点位置可取0.4a0处。处。0 0/00.20.40.60.815.45.76.06.97.8表表10-5 系数系数1值表值表10.2.4 梁下设有长度大于梁下设有长度大于 h0钢筋混凝土垫梁钢筋混凝土垫梁图图10-10 垫梁局部受压垫梁局部受压 按照弹性力学的平面应力问题求解，可得到梁下最大按照弹性力学的平面应力问题求解，可得到梁下最大压应力为压应力为 当垫梁长度当垫梁长度 h0时，称为柔性垫梁；时，称为柔性垫梁；当柔性垫梁置于砖墙上，相当于承受集中荷载的当柔性垫梁置于砖墙上，相当于承受集中荷载的“弹弹性地基性地基”上的无限长梁。上的无限长梁。因此，规范建议，垫梁应满足下式：因此，规范建议，垫梁应满足下式：试验指出：试验指出：当采用钢筋混凝土垫梁时：当采用钢筋混凝土垫梁时：=1.51.6用三角形近似代替实际压应力图形用三角形近似代替实际压应力图形 垫梁下的砌体局部受压承载力应按下列公式计算垫梁下的砌体局部受压承载力应按下列公式计算 式中式中 N0垫梁上部轴向力设计值；垫梁上部轴向力设计值；bb分别为垫梁在墙厚方向的宽度；分别为垫梁在墙厚方向的宽度；2当荷载沿墙厚方向均匀分布时当荷载沿墙厚方向均匀分布时2取取1.0，不均匀时，不均匀时2取取0.8；h0垫梁的折算高度（垫梁的折算高度（mm）；）；10.3 轴心受拉、受弯和受剪构件轴心受拉、受弯和受剪构件10.3.1 轴心受拉构件轴心受拉构件砌体轴心受拉构件的承载力应按下式计算砌体轴心受拉构件的承载力应按下式计算式中式中 Nt轴心拉力设计值；轴心拉力设计值；t砌体的轴心抗拉强度设计值。砌体的轴心抗拉强度设计值。图图10-13 圆形水池壁受拉圆形水池壁受拉 10.3.2 受弯构件受弯构件 图图10-14 10-14 受弯构件受弯构件 沿齿缝截面沿齿缝截面 计算：受弯承载力和受剪承载力计算：受弯承载力和受剪承载力 沿沿通通缝缝截截面面受弯构件的受弯承载力计算公式受弯构件的受弯承载力计算公式式中式中 M弯矩设计值；弯矩设计值；ftm砌体弯曲抗拉强度设计值；砌体弯曲抗拉强度设计值；W截面抵抗矩。截面抵抗矩。1.受弯承载力计算受弯承载力计算受弯构件的受剪承载力应按下式计算受弯构件的受剪承载力应按下式计算2.受剪承载力计算受剪承载力计算式中式中 V剪力设计值；剪力设计值；fV砌体的抗剪强度设计值；砌体的抗剪强度设计值；b、h截面的宽度和高度；截面的宽度和高度；I截面惯性矩；截面惯性矩；S截面面积矩。截面面积矩。z内力臂内力臂,，当截面为矩形时取，当截面为矩形时取 ；10.3.3 受剪构件受剪构件 沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力的计算公式沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力的计算公式当永久荷载分项系数当永久荷载分项系数G=1.2时时当永久荷载分项系数当永久荷载分项系数G=1.35时时式中式中 A 水平截面面积，当有孔洞时，取净截面面积；水平截面面积，当有孔洞时，取净截面面积；图图10-15 拱支座截面受剪拱支座截面受剪 V砌体的抗剪强度设计值，按表砌体的抗剪强度设计值，按表2-14采用，对灌孔的混凝土采用，对灌孔的混凝土砌块砌体砌块砌体 取取VG；修正系数，当永久荷载分项系数修正系数，当永久荷载分项系数G=1.2时，砖（含多孔砖）时，砖（含多孔砖）砌体取砌体取0.60，混凝土砌块砌体取，混凝土砌块砌体取0.64；当永久荷载分项系数；当永久荷载分项系数G=1.35时，时，砖（含多孔砖）砌体取砖（含多孔砖）砌体取0.64，混凝土砌块砌体取，混凝土砌块砌体取0.66；剪压复合受力影响系数；剪压复合受力影响系数；0永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力；其值不应大于永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力；其值不应大于0.8。砌体抗压强度设计值；砌体抗压强度设计值；