砌体结构(第三章).ppt

天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算 砌体结构构件按受力情形分类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、局部受压受压构件：轴心受压、偏心受压、局部受压受拉构件受拉构件受弯构件受弯构件受剪构件受剪构件砌体结构构件按有无配筋分类砌体结构构件按有无配筋分类:无筋砌体无筋砌体配筋砌体配筋砌体天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.1 3.1 受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算3.1.1 概述概述 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。力特点与分析思路。Nu2Nu1e02Nu2e01Nu1（a a）（b b）Nu1Nu2，受压承载力，受压承载力与与偏心距偏心距有关有关天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算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高厚比比及及偏心距偏心距e有关。有关。偏心距偏心距e高厚比高厚比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，当为轴心受压时为截面较小边长；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；hTT形截面的折算厚度，可取形截面的折算厚度，可取hT3.5i；不同砌体材料的高厚比修正系数。不同砌体材料的高厚比修正系数。对矩形截面对矩形截面对对T形截面形截面时，为短柱；时，为短柱；时，为长柱。时，为长柱。3b天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.1.2 轴心受压构件轴心受压构件 一、一、轴心受压短柱轴心受压短柱 e=0=0即即Nf轴心受压短柱的截面应力状态轴心受压短柱的截面应力状态或或二、二、轴心受压长柱轴心受压长柱 即即e=0=0或或长柱承载力低于短柱承载长柱承载力低于短柱承载力，用力，用稳定系数稳定系数0 0表示长表示长柱承载力降低的程度。柱承载力降低的程度。0 0长柱承载力相同条长柱承载力相同条件短柱承载力，为件短柱承载力，为小于等小于等于于1 1的数。的数。天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.1.3 偏心受压构件偏心受压构件 一、一、偏心受压短柱偏心受压短柱 e0 0即即偏心受压短柱的应力变化偏心受压短柱的应力变化 （a a）全截面受压（）全截面受压（b b）(c)(c)截面部分受压截面部分受压 天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算（）（）按材料力学的分析方法按材料力学的分析方法 偏心距影响系数，偏心距影响系数，对矩形截面对矩形截面（2 2）考虑砌体弹塑性性能考虑砌体弹塑性性能 偏心距影响系数，偏心距影响系数，对矩形截面对矩形截面或或偏心受压短柱的承载力：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。构件的实际承载力高于按弹性分析的承载力。天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算二、二、偏心受压长柱偏心受压长柱 e0 0即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弯曲影响产生的附加偏心距附加偏心距ei对受压承载力的影响。对受压承载力的影响。或或偏心受压长柱的承载力：偏心受压长柱的承载力：高厚比高厚比和轴向力和轴向力偏心距偏心距e对受压构件承载力的影响系数。对受压构件承载力的影响系数。天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算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计算受压构件承载力的统一公式 或或高厚比高厚比和轴向力和轴向力偏心距偏心距e对受压构件承载力的影响系数。对受压构件承载力的影响系数。由教材由教材24242525页表页表3.13.1表表3.33.3查出。查出。e=0=0时，时，e=0=0时，时，e0 0时，时，e0 0时，时，一、一、计算公式计算公式 天津城市建设学院天津城市建设学院3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算二、二、公式的适用范围公式的适用范围 y截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。见教材见教材2626页图页图3.43.4 三、三、偏心距较大时的处理办法偏心距较大时的处理办法 增大截面尺寸，使增大截面尺寸，使y值增加；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；小偏心距；采用组合砌体构件。采用组合砌体构件。见教材见教材2626页图页图3.53.5天津城市建设学院天津城市建设学院例题3-1截面尺寸为截面尺寸为370*490mm370*490mm的砖柱，砖的强度等级为的砖柱，砖的强度等级为MU7.5MU7.5，混合混合砂浆的强度等级为砂浆的强度等级为M2.5M2.5，柱高为柱高为3.2m3.2m，两端为不动铰支座。两端为不动铰支座。柱顶承受设计轴心压力柱顶承受设计轴心压力N=117kN(N=117kN(已考虑荷载分项系数，不已考虑荷载分项系数，不包括柱自重包括柱自重)，试验算柱的承载力。，试验算柱的承载力。解解 先计算柱底压力设计值，砖的标准容重为先计算柱底压力设计值，砖的标准容重为19kN/m19kN/m3 3，则则N=117+N=117+=117+1.2 =117+1.20.370.370.490.4919193.2=130kN3.2=130kN 查表查表第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算天津城市建设学院天津城市建设学院柱截面面积为A=0.37 0.49=0.18m20.3m2故 =0.7+0.18=0.88查表可得砌体轴心受压抗压强度为则，安全第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.13.13.13.1受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算作业作业:43页页3.1题题注意注意:对于矩形截面，当轴向力偏心方向的截面边长大于另对于矩形截面，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。向按轴心受压承载力进行验算。（见教材（见教材26页）页）天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算3.23.2局部受压承载力计算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，称为当轴向力仅作用于砌体的部分截面上时，称为局部受压局部受压；承受上部柱或墙体传下压力的基础顶面承受上部柱或墙体传下压力的基础顶面的受力，在的受力，在梁或屋架端部支承梁或屋架端部支承处的砌体截面处的砌体截面受力，都属于局部受压情形。受力，都属于局部受压情形。梁端支承处砌体局部受压梁端支承处砌体局部受压天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算3.2.1 局部受压的分类和破坏形态局部受压的分类和破坏形态 一、一、局部受压类型局部受压类型 局部均匀受压局部均匀受压 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，称为局部均匀受压局部均匀受压。一般假定一般假定支承墙或柱的基础顶面的受压支承墙或柱的基础顶面的受压，以及，以及洞口过梁及墙梁下砌洞口过梁及墙梁下砌体的局部受压体的局部受压为局部均匀受压。为局部均匀受压。局部非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局部非均匀受压。梁端或屋架端部支承处的砌体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。情况均为局部非均匀受压。天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算二、二、局部受压的破坏形态局部受压的破坏形态 （a a）(b)(b)(c)(c)(a)(a)由于纵向裂缝发展而引起的破坏由于纵向裂缝发展而引起的破坏：最常见的破坏形态；：最常见的破坏形态；(b)(b)劈裂破坏劈裂破坏：当局部受压面积很小时当局部受压面积很小时，开裂与破坏几乎同时发生；，开裂与破坏几乎同时发生；(c)(c)局压面积上的砌体压坏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：当砌体强度过低时，接触面上的砌体被压碎而导致破坏。压碎而导致破坏。天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算3.2.2 局部受压时的砌体强度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。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、一、强度提高的原因强度提高的原因 “套箍强化套箍强化”“力的扩散力的扩散”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）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。散，因而使单位面积上作用的压应力迅速减小。高高天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算二、二、局部抗压强度的提高系数局部抗压强度的提高系数 若砌体全截面的抗压强度为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，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为砌体局部抗压强度提高系数。局部受压面积；局部受压面积；局部抗压强度提高系数；局部抗压强度提高系数；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。天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算A0 0按按“厚度延长厚度延长”的原的原则取值则取值 天津城市建设学院天津城市建设学院3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算天津城市建设学院天津城市建设学院3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算3.2.3 局部受压承载力计算局部受压承载力计算 第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算一、一、局部均匀受压局部均匀受压 或或Nl局部受压面积上轴向力设计值；局部受压面积上轴向力设计值；天津城市建设学院天津城市建设学院3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算二、二、局部非均匀受压局部非均匀受压 (1)(1)梁端支承处砌体的局部受压梁端支承处砌体的局部受压令令 梁端底面压应力图形完整系数，一般取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。边缘最大局压应力。梁端有效支承长度梁端有效支承长度a0天津城市建设学院天津城市建设学院按按弹性地基梁理论有：弹性地基梁理论有：为垫层系数；为垫层系数；为墙体边缘最大变形为墙体边缘最大变形代入上式得：代入上式得：试验表明：试验表明：经过简化：经过简化：3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算天津城市建设学院天津城市建设学院3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算作用在局部受压面积上的压力作用在局部受压面积上的压力除支承压力除支承压力Nl外，还应考虑上部墙体传下的荷载外，还应考虑上部墙体传下的荷载N0=0 0Al的影响，的影响，其中其中0 0为上部荷载产生的平均压应力设计值。为上部荷载产生的平均压应力设计值。由于由于“内拱卸荷内拱卸荷”作用的影响，上部荷载作用的影响，上部荷载N0并非全部传至梁底支承处，与并非全部传至梁底支承处，与A0/Al的比值有的比值有关。关。上部荷载的折减系数，当上部荷载的折减系数，当A0/Al3时，时，应取应取0；天津城市建设学院天津城市建设学院规范规范规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式计算：规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式计算：3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算非均匀局部受压计算非均匀局部受压计算天津城市建设学院天津城市建设学院 上部荷载的折减系数，当上部荷载的折减系数，当A0/Al大于等于大于等于3时，时，应取应取 等于等于0；局部受压面积内上部轴压力设计值（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梁端支承压力设计值（N）；）；上部平均压应力设计值（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，对于过梁和墙梁可取取1.0；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，应取时，应取a0等于等于a；梁端实际支承长度；梁端实际支承长度；梁的截面宽度；梁的截面宽度；梁的截面高度；梁的截面高度；砌体的抗压强度设计值。砌体的抗压强度设计值。3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算(2)(2)梁端下设置刚性垫块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，增设如梁端支承处砌体的局部受压承载力不足，增设梁垫梁垫是比较有效的措是比较有效的措施。它可以施。它可以扩大局部受压面积扩大局部受压面积，从而，从而降低局部受压应力降低局部受压应力，提高砌体的，提高砌体的局部受压承载力。局部受压承载力。刚性垫块刚性垫块：指垫块高度较大，弯曲变形和剪切变形可忽略不计的垫块。：指垫块高度较大，弯曲变形和剪切变形可忽略不计的垫块。3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算天津城市建设学院天津城市建设学院刚性垫块的构造：刚性垫块的构造：1）刚性垫块的）刚性垫块的高度不宜小于高度不宜小于180mm，自梁边算起的垫块挑出长自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度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）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壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于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。当现浇垫块与梁整体浇筑时，垫块可以在梁高范围内设置。第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算天津城市建设学院天津城市建设学院 垫块面积垫块面积Ab上由上部荷载设计值产生的轴压力上由上部荷载设计值产生的轴压力 第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算刚性垫块下砌体局部受压计算：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：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，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。并要考虑垫块以外砌体对砌体局部受压的有利影响。天津城市建设学院天津城市建设学院垫块上垫块上N0 0和和Nl l的轴向力影响系数，不考虑纵向弯曲影响，的轴向力影响系数，不考虑纵向弯曲影响，按按 查查 值。基本上是偏心受压公式。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，垫块外砌体面积的有利影响系数，但不小于但不小于1.01.0，为砌体局部抗压强度提高系数，其中的为砌体局部抗压强度提高系数，其中的A Al l用用A Ab b代替；代替；垫块面积（垫块面积（mmmm2 2）；）；垫块伸入墙内方向的长度（垫块伸入墙内方向的长度（mmmm）；）；垫块的宽度（垫块的宽度（mmmm）。）。第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算天津城市建设学院天津城市建设学院计算步骤计算步骤刚性垫块的影响系数。刚性垫块的影响系数。第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算第一步第一步：确定作用在受压短柱上的轴向力和作用位置：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垫块面积内上部轴向力设计值N0：作用在垫块截面的形心位置：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由梁端传下的支承压力设计值Nl：作用点位置可取为：作用点位置可取为0.4a000.20.40.60.85.45.76.06.97.8系数系数 值表值表第二步第二步：求垫块外砌体面积的有利影响系数：求垫块外砌体面积的有利影响系数第三步第三步：求刚性垫块下的砌体局部受压承载力：求刚性垫块下的砌体局部受压承载力天津城市建设学院天津城市建设学院第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算(3)(3)梁下设置长度大于的垫梁梁下设置长度大于的垫梁天津城市建设学院天津城市建设学院 垫梁上部轴向力设计值（垫梁上部轴向力设计值（kN）；）；垫梁的宽度（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 ，不均匀分布时不均匀分布时;垫梁折算高度垫梁折算高度;分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩;第三章第三章 无筋砌体构件的设计计算无筋砌体构件的设计计算3.23.23.23.2局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算局部受压承载力计算 垫梁的高度垫梁的高度(mm)；砌体的弹性模量；砌体的弹性模量；墙厚（墙厚（mm）