砌体结构砌体局部受压计算.ppt

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1、4.2 4.2 砌体局部受压计算砌体局部受压计算局部受压局部受压是砌体结构常见的受力形式之一。是砌体结构常见的受力形式之一。一、一、截面局部均匀受压截面局部均匀受压局部受压承载力计算公式如下：局部受压承载力计算公式如下：(4-16)(4-17)式中，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上荷载设计值产生的轴向力 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。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

2、布与梁情况。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。的刚度和支座的构造有关。多层砌体结构中的多层砌体结构中的墙梁墙梁或钢筋混凝土或钢筋混凝土过梁过梁，由于梁与其上，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，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可认为梁底面压应力为均匀分布均匀分布图（图（a）；桁架桁架或大跨度的梁的支座处为了传力可靠及受力合理，常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在支座处设置中心传力构造装置图（图（b），其压应力，其压应力分布也可视为分布也可视为均匀分布均匀分布

3、。梁端砌体均匀受压梁端砌体均匀受压当梁端支承处砌体处于当梁端支承处砌体处于均匀受压均匀受压时，其时，其局部受压承载力局部受压承载力按下式计算：按下式计算：二、二、梁端梁端支承处支承处砌体非均匀局部受砌体非均匀局部受压压承承载载力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不均匀受压状态状态时的时的局部受压承载力局部受压承载力的计算问题。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当梁发生弯曲变

4、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的长度称为有效支承长度有效支承长度。梁端局部承梁端局部承压压面面积则为积则为Ala0b（b为为梁截面梁截面宽宽度）。度）。一般情况下一般情况下a0小于梁在砌体上的搁置长度小于梁在砌体上的搁置长度a，但也可能等于，但也可能等于a。令令为梁端底面压应力图形完整系数；为梁端底面压应力图形完整系数；为边缘最大局压应力。为边缘最大局压应力。1.1.梁端有效支承长度梁端有效支承长度按弹性地基梁理论有：按弹性地基梁理论有：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：所以：所以：经过简化：经过简化：(单位为单位

5、为mm，单位为单位为MPa)当当a0大于实际支承长度大于实际支承长度a时，应取时，应取a0等于等于a2.上部荷载对抗压强度的影响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，另一部分为梁端上部砌体传来的压力部砌体传来的压力N0。设上部砌体内作用的平均压应力为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，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接触，那么梁端底部承受的上部砌

6、体传来的压力N0。由于一般梁不。由于一般梁不可避免要发生可避免要发生弯曲变形弯曲变形，梁端下部砌体局部受压区在不均匀压应力，梁端下部砌体局部受压区在不均匀压应力作用下发生作用下发生压缩变形压缩变形，梁顶面局部和砌体，梁顶面局部和砌体脱开脱开，使上部砌体传来的使上部砌体传来的压应力通过压应力通过拱作用拱作用由梁两侧砌体向下传递，从而由梁两侧砌体向下传递，从而减小了减小了梁端直接传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递的压力，这种内力重分布现象对砌体的局部受压是有利有利的，将这的，将这种工作机理称为砌体的种工作机理称为砌体的内拱作用内拱作用。梁端砌体的内拱作用梁端砌体的内拱作用

7、将考虑内拱作用将考虑内拱作用上部砌体上部砌体传至传至局部受压面积局部受压面积Al上的压力用上的压力用N0表示，试表示，试验表明内拱作用的大小与验表明内拱作用的大小与A0/Al比值有关：比值有关：当当A0/Al2时，内拱的卸荷作用很明显；时，内拱的卸荷作用很明显；当当A0/Al2，内拱作用逐渐减弱；，内拱作用逐渐减弱；当当A0/Al=1时，内拱作用消失，即上部压力时，内拱作用消失，即上部压力N0应全部考虑。应全部考虑。3.梁端砌体局部受压计算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规范规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式计算：计算：(4-22)上部荷载的折减系数，当A0/

8、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、三、垫块下砌体的局部受压垫块下砌体的局部受压1.梁下设置刚性垫块梁下设置刚性垫块垫块面积垫块面积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，(4-23)垫块上垫块上N0和和Nl合力的影响系数，不考虑纵向弯曲影的影响系数，不考虑纵向弯曲影响，取响，取的的值。值。

9、基本上是偏心受压公式。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1.0，为砌体局部抗压强度提高系数，以为砌体局部抗压强度提高系数，以Ab代替代替Al；垫块面积（垫块面积（mm2）；）；垫块伸入墙内的长度（垫块伸入墙内的长度（mm）；）；垫块的宽度（垫块的宽度（mm）。）。2.刚性垫块应符合下列要求：刚性垫块应符合下列要求：1）刚性垫块的高度不宜小于）刚性垫块的高度不宜小于180mm，自梁边算起的垫块，自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度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）在带壁柱墙的壁柱内设置

10、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）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。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梁端设有刚性垫块时，梁端的有效支承长度按下式计算：算：刚性垫块的影响系数。刚性垫块的影响系数。00.20.40.60.85.45.76.06.97.8系数系数 值表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在现浇梁板结构中，有时

11、将梁端沿梁整高加宽或梁端局部高度加宽，形成整浇垫块高度加宽，形成整浇垫块(如图如图)。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。的局部受压计算。梁端现浇整体垫块示意图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梁下设有长度大于垫梁下的局部受压承载力计算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（垫梁上部轴向力设计值（KN）；）；垫梁在厚度方

12、向的宽度（垫梁在厚度方向的宽度（mm）；）；当荷载沿厚度方向均匀分布时当荷载沿厚度方向均匀分布时取取1.0，不均匀分布时，不均匀分布时取取0.8;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;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）梁端支承处砌体梁端支承处砌体局部受压例题局部受压例题钢钢筋筋混混凝凝土土大大梁梁截截面面尺尺寸寸bh=250mm600mm,l0=6.5m，支支承承于于带带壁壁柱柱的的窗窗间间墙墙上上。窗窗间间墙墙截截面面上上的的上上部部荷荷载载值值为为Nu=245kN,Nl=110k

13、N。墙墙体体用用MU10烧烧结结多多孔孔砖砖、M5混混合合砂砂浆浆砌砌筑筑。经经验验算算，梁梁端端支支承承处处砌砌体体的的局局部部受受压压承承载载力力不不满满足要求，试设计混凝土刚性垫块。足要求，试设计混凝土刚性垫块。解：解：设梁端刚性垫块尺寸设梁端刚性垫块尺寸ab=370mm,bb=490mm,tb=180mmAb=abbb=370490181300mm2A0=490740362600mm2/f=0.54/1.5=0.36,查表查表4-55.94由各力对截面形心轴取矩的平衡条件，可得由各力对截面形心轴取矩的平衡条件，可得 查表查表4-2，3=0.747垫块下局压承载力按下列公式验算垫块下局压

14、承载力按下列公式验算满足要求满足要求4.3砌体受拉、受弯及受剪承载力计算砌体受拉、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，壁内只产生环向材料的侧压力下，壁内只产生环向拉力时，可采用砌体结构拉力时，可采用砌体结构(如图如图)。轴心受拉构件承载力应按下列公式轴心受拉构件承载力应按下列公式计算：计算：(4-30)式中：式中：轴心拉力设计值；轴心拉力设计值；砌体的轴心抗拉强度砌体的轴心抗拉强度设计值。设计值。圆形水池壁受拉示意图圆形水池壁受拉示意图 4.3.2受弯构件承载力计算受弯构件承载力计

15、算在在弯弯矩矩作作用用下下的的砌砌体体，如如砖砖砌砌平平拱拱过过梁梁和和挡挡土土墙墙等等，均均属属受受弯弯构构件件，其其破破坏坏形形态态有有三三种种可可能能；沿沿齿齿缝缝截截面面破破坏坏、沿沿砖砖和和竖竖向向灰灰缝缝截截面面破破坏坏或或沿沿通通缝缝截截面面弯弯曲曲受受拉拉而而破破坏坏。此此外外在在构构件件支支座座处处还还存存在在较较大大的的剪剪力力，因因此此还还应应进行受剪承载力验算。进行受剪承载力验算。1受弯构件承载力计算公式为受弯构件承载力计算公式为（4-31）式中式中：M弯矩设计值；弯矩设计值；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；2受弯构件的受剪承载

16、力计算受弯构件的受剪承载力计算其计算公式为其计算公式为（4-32）式中：式中：V剪力设计值；剪力设计值；砌体抗剪强度设计值；砌体抗剪强度设计值；b截面宽度；截面宽度；z内力臂内力臂(zIS，对于矩形截面，对于矩形截面,取取z=2h3);I截面惯性矩；截面惯性矩；S截面面积矩；截面面积矩；h矩形截面高度。矩形截面高度。4.3.3受剪构件承载力计算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。作用有垂直压力。拱式

17、砖过梁示意图拱式砖过梁示意图(验算拱座截面验算拱座截面11的受剪承载力的受剪承载力)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。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沿通缝或阶梯截面破坏时受剪构件

18、的承载力应按下式计算:(4-38)式中式中:V剪力设计值；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；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;修正系数修正系数;当当时，砖砌体取时，砖砌体取0.60，混凝土砌块砌体取，混凝土砌块砌体取0.64；当当时，砖砌体取时，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；当当时，时，当当 时，时，永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力；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；砌体抗压强度设计值；轴压比，且不大于轴压比，且不大于0.8。小结小结砌体受拉、受弯构件的承载力按材料力学公式进砌体受拉、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。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）承载力计算采受剪构件（实际是剪压复合构件）承载力计算采用变系数的用变系数的“剪摩理论剪摩理论”。作业作业l补补充充习题习题1、2、3、4