砌体结构设计无筋砌体结构构件承载力和构造砌体局部受压.pptx
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1、12.2砖砌体局部受压破坏形态1 1、砖砌体局部受压破坏形态、砖砌体局部受压破坏形态(a)(a)竖向裂缝发展而破坏竖向裂缝发展而破坏 (b)(b)劈裂破坏劈裂破坏 (c)(c)垫板直接接触处局压破坏垫板直接接触处局压破坏图图5-11 5-11 砌体局部受压破坏砌体局部受压破坏 2、砌体局部受压分析 力的扩散作用 套箍强化作用 局部受压承载力与 全截面受压相比有明显提高 力的扩散作用图力的扩散作用图 均匀局部受压的应力分布均匀局部受压的应力分布第1页/共52页2第2页/共52页32.3局部均匀受压局部均匀受压2、砌体局部抗压强度提高系数式中,A0影响砌体局部抗压强度的 计算面积Al局部受压面积;
2、图5-14 局部抗压强度提高系数1、砌体局部均匀受压承载力计算公式:NlfAl式中:Nl局部受压面积上的轴向力设计值;f 砌体抗压强度设计值,可不考虑强度调整系数a;Al局部均匀受压面积。第3页/共52页42.3局部均匀受压局部均匀受压Ao=(a+c+h)h,2.5;Ao=(a+h)h+(b+hlh)hl,1.5;Ao=(b+2h)h,2.0;Ao=(a+h)h,1.25;注意:v砌体局部抗压强度的计算面积A0可按右图确定v为避免发生脆性的劈裂破坏,应限制局部抗压强度提高系数的最大值v混凝土空心砌块应将A0范围内三皮高度内空腔用不低于砌块材料强度等级的混凝土灌实砌体局部抗压强度提高系数砌体局部
3、抗压强度提高系数表表第4页/共52页5第5页/共52页62.4梁端支承处砌体局部受压梁端支承处砌体局部受压1、梁端有效支承长度上式中,上式中,hc 为混凝土梁高度,为混凝土梁高度,f 为砌体抗压强度设计值,为砌体抗压强度设计值,各量的量纲均按各量的量纲均按N-mm制计。制计。梁端集中荷载作用点到支座内边缘的距离:梁端集中荷载作用点到支座内边缘的距离:对于屋面梁,取此距离为对于屋面梁,取此距离为0.33a0;对于楼面梁,取此距离为对于楼面梁,取此距离为0.4a0。第6页/共52页72.4梁端支承处砌体局部受压梁端支承处砌体局部受压 2、砌体的内拱卸荷作用 规范规定,A0/Al3.0时,可以不考虑
4、上部荷载的作用。图图5-16 5-16 砌体中的内拱卸荷作用砌体中的内拱卸荷作用Al梁端支承处局部受压面积a0梁端有效支承长度梁端有效支承长度(mm)(mm)a 梁端实际支承长度梁端实际支承长度(mm)(mm)h c梁的截面高度梁的截面高度(mm)(mm);f 砌体抗压强度设计值砌体抗压强度设计值(N/mm(N/mm2 2)b 梁的截面宽度梁的截面宽度(mm)(mm);A0影响砌体局部抗压强度的计算面积,对于过影响砌体局部抗压强度的计算面积,对于过 梁端部梁端部A0=(a+h)h,对其它梁端部对其它梁端部A0=(a+2h)h;上部荷载的折减系数上部荷载的折减系数当当A A0 0/A/Al l3
5、3时时,取取 =0;a0a第7页/共52页82.4梁端支承处砌体局部受压梁端支承处砌体局部受压3、梁端支承处砌体局部不均匀受压承载力验算公式:上部荷载的折减系数,上部荷载的折减系数,当当A A0 0/A/Al l33时时,取取 =0;f 砌体抗压强度设计值砌体抗压强度设计值(N/mm(N/mm2 2)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;0上部荷载设计值产生的平均压应力上部荷载设计值产生的平均压应力;Nl 梁端荷载设计值产生的支座压力梁端荷载设计值产生的支座压力;梁端底面受压应力图形的完整性系数,一般梁端底面受压应力图形的完整性系数,一般 可取可取=0.7;对
6、于过梁和墙梁可取对于过梁和墙梁可取=l.0。Al梁端支承处局部受压面积第8页/共52页92.5梁端下设有刚性垫块时的砌体局部受压梁端下设有刚性垫块时的砌体局部受压1、刚性垫块的作用:增大砌体的局部受压面积2、垫块种类:预制、现浇;刚性、柔性;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3、刚性垫块的构造要求:高度tb不宜小于180mm 挑出梁边的长度不宜大于垫块高度tb 带壁柱墙垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm;第9页/共52页102.5梁端下设有刚性垫块时的砌体局部受压梁端下设有刚性垫块时的砌体局部受压4、刚性垫块下的砌体局部受压验算公式:N0垫块面积垫块面积A Ab b内
7、上部轴向力设计值内上部轴向力设计值,N0=0Ab;Ab垫块面积;垫块面积;ab垫块伸入墙内的长度垫块伸入墙内的长度bb垫块的宽度垫块的宽度 Nl垫块上压力设计值;垫块上压力设计值;垫块上垫块上N0及及Nl合力的影响系数合力的影响系数(即偏心影响系即偏心影响系 数数),应取,应取 3.0时的值;时的值;注注:在带壁柱墙的壁柱上设置刚性垫块时,计算面积在带壁柱墙的壁柱上设置刚性垫块时,计算面积A A0 0 应应 取壁柱面积,不应计入墙体翼缘面积;取壁柱面积,不应计入墙体翼缘面积;Ab=abbb1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,1 1应取为应取为0.8,但不小于,但不小于
8、1.0。为砌体局部抗压强度提高系数,按式为砌体局部抗压强度提高系数,按式(5-17)(5-17)并以并以A Ab b替代替代A Al l计算;计算;第10页/共52页112.5梁端下设有刚性垫块时的砌体局部受压梁端下设有刚性垫块时的砌体局部受压0/f00.20.40.60.815.45.76.06.97.8表表5-6 5-6 系数系数1 1值表值表a0刚性垫块上表面梁端有效长度刚性垫块上表面梁端有效长度确定确定N Nl l作用点时作用点时a a0 0的取值的取值 梁端集中荷载作用点到支座内边缘的距离:对于屋面梁,取此距离为0.33a0;对于楼面梁,取此距离为0.4a0。第11页/共52页122
9、.6梁下设置垫梁的砌体局部受压梁下设置垫梁的砌体局部受压1、垫梁作用:扩散梁端的集中力2、柔性垫梁下的压应力分布形态 视垫梁为弹性地基上的无限长梁,在分布长度S=h0 范围内(h0为垫梁的折算高度),柔性垫梁下的压应 力分布形态可近似视为三角形分布,其中垫梁下靠近 集中力作用处砌体压应力最大。图图5-16 垫梁下的砌体局部垫梁下的砌体局部第12页/共52页132.6梁下设置垫梁的砌体局部受压梁下设置垫梁的砌体局部受压3、梁下设有长度大于h0的垫梁下的砌体 局部受压承载力应按下列公式验算:bb垫梁在墙厚方向的宽度(mm);0上部荷载设计值产生的平均压应力;h0垫梁折算高度(mm)Eb、Ib分别为
10、垫梁的弹性模量和截面惯性矩;E砌体弹性模量;h 墙厚(mm)N0垫梁上部轴向力设计值2当荷载在墙厚上均匀分布时2取1.0,不均匀时2取0.8;hb垫梁高度(mm);第13页/共52页14例 5-9 例5-9外纵墙上大梁跨度5.8m,截面尺寸bh=200mm400mm,支承长度a=190mm,支座反力Nl=79kN。梁底墙体截面上的上部荷载设计值Nu 240kN,窗 间 墙 截 面 1200 mm190mm(图 5-17)。墙 体 用 MU10单 排 孔 混 凝 土 小 型 砌 块、Mb7.5砌块砌筑砂浆砌筑(f=2.22N/mm2),并灌注Cb20混凝土(fc=9.6N/mm2),孔洞率30%
11、,灌孔率33%。试验算梁端支承处砌体的局部受压承载力。第14页/共52页15例 5-95-9灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值=0.300.33=0.10灌孔砌体的抗压强度设计值fgf0.6fc2.22+0.60.109.6=2.80N/mm2Nl=79kN满足要求。解梁端有效支承长度局部受压面积Al=a0b=134200=26800mm2影响砌体局部抗压强度的计算面积A0=190(2190+200)=110200mm2故取上部荷载折减系数=0局部抗压强度提高系数第15页/共52页16例 5-10例5-10钢筋混凝土大梁截面尺寸bh=250mm600mm,l0=7m,支承于带壁柱的窗间墙上如图5
12、-18。墙体截面上的上部荷载值250kN,Nl=110kN。墙体用MU10烧结普通砖、M5混合砂浆砌筑(f=1.48N/mm2)。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。第16页/共52页17例 5-10解设梁端刚性垫块尺寸 ab=370mm,bb=490mm,tb=180mmAb=abbb=370490=181300mm2A0=740490=362600mm0/f=0.55/1.48=0.37,查表5-6,1=6.0第17页/共52页18例 5-10 由于各力对截面形心轴取矩的平衡条件:(N0+Nl)e=Nlel查表5-3,=0.78Nu=1fAb=0.781
13、.081.48181300=226kN209.9kN满足要求。N0=0Ab=0.55181300=99.7kNN0+Nl=99.7+110=209.7kN第18页/共52页19例 5-11例5-11某带壁柱窗间墙的截面尺寸如图,采用MU10烧结多孔砖和M5混合砂浆砌筑,墙上支承截面尺寸为200mmx650mm的钢筋混凝土梁(图5-19)。梁端荷载设计值产生的支承压力为70kN,上部荷载设计值产生的支承压力为107kN。若经验算砌体局部受压承载力不足,现改为设置钢筋混凝土垫梁,截面尺寸240mm180mm,混凝土强度等级C20(Ec=2.55104N/mm2)。试确定垫梁长度并验算局部受压承载力
14、。第19页/共52页20例 5-11N0+Nl=42.6+107=149.6kN2.4bbh0f=2.42403551.4810-3=302.6kN149.6kN满足要求,取垫梁长度为1200mm。解查得f=1.48N/mm2,砌体弹性模量E=1500f=15001.48=2220N/mm2。折算厚度垫梁沿墙设置,长度应大于h0=1115mm,上部荷载设计值产生的平均压应力第20页/共52页213.1 轴心受拉3.2 受弯构件3.3 受剪构件第三节 轴心受拉、受弯和受剪构件第21页/共52页223.1 轴心受拉轴心受拉1、适用范围 小型砖砌水池和筒仓2 2、轴心受拉构件承载力计算公式:、轴心受
15、拉构件承载力计算公式:圆形砌体水池池壁的受力圆形砌体水池池壁的受力Nt ft A式中:式中:Nt轴心拉力设计值轴心拉力设计值;ft砌体的轴心抗拉强度设计值;砌体的轴心抗拉强度设计值;A 砖砌体截面积;砖砌体截面积;第22页/共52页233.2 受弯构件受弯构件1、适用范围:砖砌过梁、挡土墙2、砖砌体受弯构件的破坏形态:沿齿缝、沿砖块和竖向灰缝截面弯曲受拉破坏 沿通缝截面弯曲受拉破坏 支座处受剪破坏(a)过梁沿齿缝破坏过梁沿齿缝破坏 图图5-25 受弯构件举例受弯构件举例(b)挡土墙沿齿缝破坏挡土墙沿齿缝破坏(c)挡土墙沿砖和挡土墙沿砖和 竖向灰缝破坏竖向灰缝破坏(d)挡土墙沿挡土墙沿 通缝破坏
16、通缝破坏第23页/共52页243.2 受弯构件受弯构件3、受弯承载力验算公式MftmW 式中,M 弯矩设计值;ftm砌体弯曲抗拉强度设计值;W截面的抵抗矩4、受剪承载力验算公式:Vfvbz式中,V剪力设计值;fv砌体抗剪强度设计值;b截面宽度;z 内力臂长度,z=I/S。当截面为矩形时取z=2h/3;I截面惯性矩;S截面面积矩;h 矩形截面高度。第24页/共52页253.3 受剪构件受剪构件1、试验研究:在竖向压应力作用下,由于灰缝粘接强度和摩擦力的共 同作用,砌体抗剪承载力有明显的提高;墙体在复合应力作用下将出现剪摩、剪压和斜压破坏。(1)剪摩破坏(2)剪压破坏(3)斜压破坏A-主拉应力理论
17、主拉应力理论B-剪摩理论剪摩理论第25页/共52页263.3 受剪构件受剪构件2、受剪构件沿通缝或阶梯形截面承载力验算公式:V(fv+0)A当当G=1.35时时,式中,式中,V 剪力设计值剪力设计值;fv 砌体抗剪强度设计值,对砌块灌孔砌体取砌体抗剪强度设计值,对砌块灌孔砌体取f fvgvg;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;修正系数修正系数:当当G=1.2时,时,砖砌体取砖砌体取0.60;砌块砌体取砌块砌体取0.64;当当G=1.35时,时,砖砌体取砖砌体取0.64;砌块砌体取砌块砌体取0.66;剪压复合受力影响系数;剪压复合受
18、力影响系数;乘积见表乘积见表。当G=1.2时,0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。G0/f0.10.20.30.40.50.60.70.81.2砖砌体0.150.150.140.140.130.130.120.12砌块砌体0.160.160.150.150.140.130.130.121.35砖砌体0.140.140.130.130.130.120.120.11砌块砌体0.150.140.140.130.130.130.120.12乘积见表第26页/共52页27例5-12例5-12某圆形水池采用MU15烧结普
19、通砖和M7.5水泥砂浆砌筑。其中某1m高的池壁作用有环向拉力N=62kN。试选择该段池壁的厚度。解可查得该池壁沿灰缝截面破坏的轴心抗拉强度设计值0.16N/mm2。由于用水泥砂浆砌筑,a=0.8,故取0.160.8=0.128N/mm2选取池壁厚度490mm(两砖厚)第27页/共52页28例5-13例5-13某悬臂式水池池壁壁高1.5m(图5-27),采用MU15烧结普通砖和M7.5水泥砂浆砌筑。已算得池壁底端截面的弯矩设计值M=6.19kNm,剪力设计值V=12.38kN。试验算池壁底端截面的承载力(取截面宽度1m计算)。解由于用水泥砂浆砌筑,砌体的弯曲抗拉强度和抗剪强度都应乘以调整系数0.
20、8。1、抗弯承载力验算 查得沿通缝截面的弯曲抗拉强度设计值为0.14N/mm2,取0.140.8=0.112N/mm2;而沿砖截面的弯曲抗拉强度设计值 为0.29/mm2。应取其中的较小值计算。W=bh2/6=10006202/6=64106mm3Mu=ftm W=0.11264106=7.16kNm6.19kNm2、抗剪承载力验算 查得抗剪强度设计值为0.14N/mm2,取0.140.8=0.112N/mm2。Vu=fvbz=0.1121000(2620)/3=46.29kN12.38kN 满足要求。第28页/共52页29例5-14砖砌筒拱如图5-22,用MU10烧结普通砖和M10水泥砂浆砌
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