砌体结构的设计方法与无筋砌体计算.pptx

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1、砌体抗压强度标准值:砌体受压强度的砌体受压强度的变异系数变异系数，见表，见表3.23.2。砌体抗压强度设计值为:砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，易砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，易按施工控制等级为按施工控制等级为B B级考虑，取为级考虑，取为1.61.6；当为；当为C C级时，取级时，取1.81.83.2、砌体强度设计值第1页/共45页1、施工质量控制等级l 确定砌体强度设计值时，采用确定砌体强度设计值时，采用砌体工程施工质量验收规范砌体工程施工质量验收规范中中规定的规定的B级为依据。级为依据。l当采用当采用A级或级或C级时，砌体强度设计值相应地予以提高或降低。级时，砌体强度设

2、计值相应地予以提高或降低。l施工质量控制等级为施工质量控制等级为B级时要求：现场质量管理；砂浆、砼强度；级时要求：现场质量管理；砂浆、砼强度；砂浆拌合方式；砌筑工人。砂浆拌合方式；砌筑工人。l对一般多层房屋宜按对一般多层房屋宜按B级控制；级控制；l对配筋砌体剪力墙高层建筑，设计时宜选用对配筋砌体剪力墙高层建筑，设计时宜选用B级的砌体强度指标，级的砌体强度指标，而在施工时宜采用而在施工时宜采用A级的施工质量控制等级，以提高这种砌体结构体级的施工质量控制等级，以提高这种砌体结构体系的安全储备。系的安全储备。2、砌体强度设计值的确定、砌体强度设计值的确定 强度平均值强度平均值强度标准值强度标准值强度

3、设计值。强度设计值。3、砌体抗压强度设计值、砌体抗压强度设计值 使用使用3-33-33-93-9表时，应重视相应的附注。附注中明确了适用的砌块表时，应重视相应的附注。附注中明确了适用的砌块类别，对会降低砌体抗压强度的错孔砌筑、厚度方向双排组砌、类别，对会降低砌体抗压强度的错孔砌筑、厚度方向双排组砌、T T形形截面、独立柱等情况，规定了折减系数。截面、独立柱等情况，规定了折减系数。第2页/共45页4.各类砌体的强度设计值在下列情况下应乘以调整系数有吊车房屋、跨度有吊车房屋、跨度9 9米的梁下砖砌体、跨度米的梁下砖砌体、跨度7.57.5米的梁下多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤米的梁下多孔砖、蒸压灰砂砖

4、、蒸压粉煤灰砖砌体和混凝土小型空心砌块砌体，灰砖砌体和混凝土小型空心砌块砌体，。对无筋配筋砌体对无筋配筋砌体,其截面面积其截面面积A A0.3m0.3m2 2时，时，；对配筋砌体，仅对砌体的强度设计值乘以调整对配筋砌体，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数系数 ，当砌体的截面面积小于，当砌体的截面面积小于0.2m0.2m时，此时时，此时 。构件截面面积以构件截面面积以m m2 2计。计。砌体用砌体用水泥砂浆砌筑水泥砂浆砌筑时，抗压强度时，抗压强度 ；抗拉、弯及剪抗拉、弯及剪 。当施工质量控制等级为当施工质量控制等级为C C级时，级时，a=0.89a=0.89（配（配筋砌体不允许采用筋砌体不允许采用

5、C C级）。级）。当验算施工中房屋的构件时，当验算施工中房屋的构件时，a=1.1a=1.1；由于；由于砂浆尚未硬化，砂浆强度可取为零。砂浆尚未硬化，砂浆强度可取为零。第3页/共45页在表3-10中查取的数值，需按附注要求作出适当的调整。3.3、砌体轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值第4页/共45页一、灌孔砌块砌体的抗压强度:空心砌块的竖向孔洞中灌以混凝土即芯柱，则灌孔后砌块砌体的抗压强度必然高于空心砌体。灌孔砌块砌体抗压强度平均值为：3.4、灌孔砌体砌块的抗压强度和抗剪强度设计值第5页/共45页第6页/共45页灌孔砌块砌体抗压强度设计值：砌块采用MU10MU20,混凝土C10C30的范

6、围，少量的高强混凝土灌孔砌体，其抗压强度达不到上述公式的计算值。因此采用上述公式应受到限制：第7页/共45页1、灌孔砌块砌体的抗剪强度平均值:二、灌孔砌块砌体的抗剪强度2、灌芯砌块砌体抗剪强度设计值：11规范按下式采用三、灌孔砌块砌体的弹性模量E单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块砌体的弹性模量计算：E=2000fg第8页/共45页第9页/共45页第10页/共45页第四章 无筋砌体构件的承载力计算4.1 无筋砌体受压构件当压力作用于构件截面的重心时为当压力作用于构件截面的重心时为轴心受压构件；不作用于重心时为不作用于重心时为偏心受压构件。偏心距M、N为截面上所受的设计弯矩和轴力；为截面上所受的设计弯矩

7、和轴力；e0.6y，y为截面中心到轴向力所在偏心方向截面为截面中心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。边缘的距离。第11页/共45页1、受压短柱（3）（不考虑纵向弯曲对承载力的影响）不考虑纵向弯曲对承载力的影响）偏心距的计算值不应超过偏心距的计算值不应超过0.6y0.6y（随着偏心距的增加，构件随着偏心距的增加，构件所能承担纵向压力明显降低所能承担纵向压力明显降低），当超过时，应采取减小轴），当超过时，应采取减小轴向力偏心距的措施。向力偏心距的措施。偏心受压构件与轴心受压构件承载力的比值，称偏心影响系数砌体抗压强度设计值第12页/共45页N N为轴向力设计值；为轴向力设计值；A A为截面面积，

8、按毛截面计算；为截面面积，按毛截面计算；对于矩形截面：对于T形或其他形状，可用折算厚度.第13页/共45页2、受压长柱（3）（考虑纵向弯曲对承载力的影响）纵向弯曲产生的附加偏心距高厚比和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数第14页/共45页最终系数的计算公式 与砂浆强度等级有关的系数：与砂浆强度等级有关的系数：当砂浆强度等级当砂浆强度等级M5M5时，等于时，等于0.00150.0015；当砂浆强度等级为当砂浆强度等级为M2.5M2.5时，等于时，等于0.0020.002；当砂浆强度等级为当砂浆强度等级为0 0时，等于时，等于0.0090.009 。第15页/共45页构件高厚比的计算公式v对

9、于矩形截面：；v对于T形截面：。的取值的取值：采用烧结普通砖、烧结多孔砖、灌孔混凝土砌块时，取值采用烧结普通砖、烧结多孔砖、灌孔混凝土砌块时，取值1.01.0；采用混凝土及轻骨料混凝土砌块时，取值采用混凝土及轻骨料混凝土砌块时，取值1.11.1；采用蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石时，取采用蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石时，取1.21.2采用粗料石、毛石时，取值采用粗料石、毛石时，取值1.51.5。第16页/共45页注意：e0.6y，y为截面中心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。设计值计算第17页/共45页表4-1受压构件的计算高度H0房屋类别房屋类别柱柱带壁柱墙或周边

10、拉结的带壁柱墙或周边拉结的墙墙排架方向垂直排架方向s2H2HsHsH有吊车的单层房屋变截面柱上段弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性、刚弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊车的单层和多层房屋单跨弹性方案1.5H1.0H1.5H刚弹性方案1.2H1.0H1.2H多跨弹性方案1.25H1.0H1.25H刚弹性方案1.10H1.0H1.1H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s表注：1.表中Hu为变截面柱的上段高度；Hl为变截面柱的下段高度；2.对于上端为自由端的构件，H02H；3.独立砖柱，当无柱间支撑时，柱在垂直排架方

11、向的H0应按表中数值乘以1.25后采用；第18页/共45页4.2 局部受压一、砌体局部受压的基本性能局部受压是砌体结构中常见的一种受力状态，其局部受压是砌体结构中常见的一种受力状态，其特点特点是在砌体的局部面积受有较大的荷载。是在砌体的局部面积受有较大的荷载。如：如：砖柱支承在基础上；梁支承在墙柱上砖柱支承在基础上；梁支承在墙柱上。砌体局部受压分为：局部均匀受压：局部均匀受压：作用在局部受压面积上的应力均匀分布。作用在局部受压面积上的应力均匀分布。局部不均匀受压：局部不均匀受压：作用在局部受压面积上的应力非均匀分作用在局部受压面积上的应力非均匀分布。布。第19页/共45页砌体局部受压破坏有三种

12、形态：1.因纵向裂缝发展引起的破坏；在局部压力作用下，第一批裂缝大多发在局部压力作用下，第一批裂缝大多发生在距垫板生在距垫板1-21-2皮砖以下的砌体中，随皮砖以下的砌体中，随着着NN，裂缝数量增加，其中部分裂缝，裂缝数量增加，其中部分裂缝逐渐向上或向下延伸并在破坏时连成逐渐向上或向下延伸并在破坏时连成一条主要裂缝。这是较为基本的破坏一条主要裂缝。这是较为基本的破坏形态。形态。2.劈裂破坏；在局部压力作用下产生的纵向裂缝少而在局部压力作用下产生的纵向裂缝少而集中，且初裂荷载与破坏荷载很接近，集中，且初裂荷载与破坏荷载很接近，当砌体内一旦产生纵向裂缝，便犹如当砌体内一旦产生纵向裂缝，便犹如刀劈那

13、样很快破坏。砌体面积大而局刀劈那样很快破坏。砌体面积大而局部受压面积很小时，可能产生这种破部受压面积很小时，可能产生这种破坏坏。3.因砌体强度低时产生局部压碎破坏。在工程中当墙梁的墙高与跨度之比较大，在工程中当墙梁的墙高与跨度之比较大，砌体强度较低时，有可能产生梁支承砌体强度较低时，有可能产生梁支承附近砌体被压碎的现象。附近砌体被压碎的现象。第20页/共45页二、砌体截面局部均匀受压局部受压承载力计算公式如下：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

14、部抗压强度的计算面积。在局部压力作用下，局部受压的砌体在产生纵向变形的同时还产生横向变在局部压力作用下，局部受压的砌体在产生纵向变形的同时还产生横向变形，而周围未直接承受压力的部分象套箍一样阻止其横向变形，因此与垫形，而周围未直接承受压力的部分象套箍一样阻止其横向变形，因此与垫板接触的砌体处于双向或三向受压状态，其局部抗压强度大于一般情况的板接触的砌体处于双向或三向受压状态，其局部抗压强度大于一般情况的抗压强度，这就是抗压强度，这就是“套箍强化套箍强化”。只要砌体内存在未直接承受压力的面积，。只要砌体内存在未直接承受压力的面积，就有就有“应力扩散应力扩散”现象，也可以在一定程度上提高局部抗压强

15、度现象，也可以在一定程度上提高局部抗压强度。第21页/共45页第22页/共45页第23页/共45页三、梁端支承处砌体的局部受压（局部非均匀受压）1.上部荷载对局部抗压强度的影响作用在梁端砌体上的轴向力，除梁端支作用在梁端砌体上的轴向力，除梁端支承压力承压力 外，还有由于上部荷载产生外，还有由于上部荷载产生的轴向力的轴向力 。当梁上荷载增加时与梁端底部接触的砌当梁上荷载增加时与梁端底部接触的砌体产生较大的变形，此时如上部荷载产体产生较大的变形，此时如上部荷载产生的平均压力生的平均压力 较小时，梁端顶面与较小时，梁端顶面与砌体接触面将减小，甚至与砌体脱开。砌体接触面将减小，甚至与砌体脱开。的存在和

16、扩散对梁端下部砌体有的存在和扩散对梁端下部砌体有横向约束作用，对砌体的局部受压是有横向约束作用，对砌体的局部受压是有利。但随着的增加，上部砌体的压缩变利。但随着的增加，上部砌体的压缩变形增大，梁端顶部与砌体的接触面增大，形增大，梁端顶部与砌体的接触面增大，内拱作用逐渐减小，内拱作用逐渐减小，的影响减小，当的影响减小，当 ，不考虑上部荷载的影响。，不考虑上部荷载的影响。缝隙第24页/共45页梁端底面没有离开砌体的长度称为梁端底面没有离开砌体的长度称为有效支承度有效支承度 并不等于并不等于a a，它取决于局部受压荷载、梁的刚度、砌，它取决于局部受压荷载、梁的刚度、砌体的刚度。体的刚度。若令若令 梁

17、端底面压应力图形完整系数；梁端底面压应力图形完整系数；边缘最大局压应力。边缘最大局压应力。2.梁端有效支承长度第25页/共45页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：即：梁的截面高度。梁的截面高度。的作用点距墙的内表面可取的作用点距墙的内表面可取0.40.4对于均布荷载作用的钢筋混凝土简支梁，其跨度小于对于均布荷载作用的钢筋混凝土简支梁，其跨度小于6m6m时，时，可以进一步简化：可以进一步简化：第26页/共45页3.梁端支承处砌体局部受压承载力计算第27页/共45页 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

18、计值（N N）；）；梁端支承压力设计值（梁端支承压力设计值（N N）；）；上部平均压应力设计值（上部平均压应力设计值（N/mm2N/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0.70.7，对，对于过梁和墙梁可取于过梁和墙梁可取1.01.0；梁端有效支承长度（梁端有效支承长度（mmmm），当），当a a0 0大于大于a a 时，应取时，应取a a0 0等于等于a 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。第28页/共45页四、垫块下砌体的局部受压1）梁下设置刚性垫

19、块（当垫块的高度当垫块的高度180mm,180mm,且垫块且垫块挑出梁边的长度不大于垫块的高度时，称为刚性垫块）挑出梁边的长度不大于垫块的高度时，称为刚性垫块）垫块面积垫块面积A Ab b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，构造要求垫块深入墙体的长度120mm第29页/共45页 垫块上垫块上N N0 0和和N 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，查表查表4 42 2取取 的的 值。值。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，为砌体局部抗压强度提为砌体局部抗压强度提 高系数，以高系数，以A Ab b代

20、替代替A Al l；垫块面积（垫块面积（mmmm2 2）；）；垫块伸入墙内的长度（垫块伸入墙内的长度（mmmm）；）；垫块的块度（垫块的块度（mmmm）。）。垫块上表面梁端有效支承长度00.20.40.60.85.45.76.06.97.8fhac10d=注意：当垫块与当垫块与梁整体现浇时，梁整体现浇时，梁端支承处砌体梁端支承处砌体的局部受压仍按的局部受压仍按上式计算。上式计算。刚性垫块系数值第30页/共45页五、梁下设有垫梁的局部受压承载力计算（柔性垫梁砌体局部受压柔性垫梁砌体局部受压）当梁端部支承处的砖墙上设有连续的钢筋混凝土圈梁，该圈梁即为垫梁，梁上荷载将通过垫梁分散到一定宽度的墙上去。

21、为简化计算，此时垫梁下竖向压应力近似按三角形分布，代替实际曲线分布应力图形，折算的应力分布长度取为s=h0，如图所示。第31页/共45页 垫梁上部轴向力设计值（KN）；垫梁在厚度方向的宽度（mm）；当荷载沿厚度方向均匀分布时 取1.0，不均 匀分布时 取0.8;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;砌体的弹性模量；墙厚（mm）垫梁的高度(mm)；v梁下设有长度大于 垫梁下的局部受压承载力计算:第32页/共45页1.窗间墙为2401200，采用灰砌砖MU10，M5混合砂浆，混凝土梁截面尺寸250600,梁端支承力设计值为80KN，上部荷载传来50KN，试验算局部受压承载力。第33

22、页/共45页2.试验算外墙上梁端砌体局部受压承载力。已知梁截面尺寸bh=200400mm,梁支承长度a=240mm，荷载设计值产生的支座反力80KN，墙体上部荷载为260KN，窗间墙截面1200370mm,梁端底部设置刚性垫块240500180mm，采用MU10砖、M2.5混合砂浆砌筑。第34页/共45页第35页/共45页3.窗间墙1600370mm,MU10灰砂砖和M5混合砂浆，承受200500mm梁，Nl=110KN,支承长度a=240mm,上部传来250KN，垫梁240240mm，1600mm长C20混凝土，Ec=25510N/mm,验算局部受压承载力。第36页/共45页.3砌体轴心受拉

23、、受弯、受剪承载力计算1、轴心受拉构件无筋砌体轴心受拉构件承载力应按下式计算NtftA 式中：Nt轴心拉力设计值；ft砌体轴心抗拉强度设计值，按表3-10采用；A受拉截面面积。第37页/共45页 有一圆形砖砌浅水池，壁厚370mm，采用MU10烧结普通砖及M10水泥砂浆砌筑，池壁内承受环行拉力设计值Nt=53kN/m，试验算池壁的受拉承载力。【解】由表3-10，当砂浆为M10时，查得沿齿缝截面的轴心抗拉强度设计值为0.19N/mm2，因水泥砂浆砌筑，应乘以调整系数：a=0.8，故ft=0.80.19=0.15N/mm2。取1m高池壁计算，由式 NtftA ftA=55.5kNNt=53kN满足

24、要求第38页/共45页2、受弯构件譬如过梁、挡土墙等属于受弯构件，在弯矩作用下砌体可能沿通缝或齿缝截面弯曲受拉而破坏，应进行受弯承载力计算。此外，支座处还存在较大的剪力，还应对支座进行抗剪计算。（1）无筋砌体受弯构件的承载力应按下式计算MftmW ftm砌体弯曲抗拉强度设计值，查表3-10.W截面抵抗距，矩形截面W=bh2/6.（2）无筋砌体受弯构件的受剪承载力应按下式计算 fv0砌体抗剪设计值，查表3-10。Vfv0bz Z内力臂，z=I/S，矩形截面时，z=2h/3。第39页/共45页 一矩形砖砌浅水池，壁高H=1.4m，采用MU10烧结普通砖及M10水泥砂浆砌筑，壁厚h=490mm，若不

25、考虑池壁自重产生的垂直压力的影响，试验算池壁承载力。【解】池壁如固定在底板上的悬臂板一样受力，在竖直方向切取1m宽度竖向板带。则此板带按承受三角形水压力，上端自由，下端固定的悬臂梁计算。第40页/共45页（1）受弯承载力池壁底端的弯矩：M=1/6*10*1.43=6.4kNm 截面抵抗矩：W=4.002107mm3由表2-10查得，砌体沿通缝破坏弯曲抗拉强度设计值ftm=0.17N/mm2，因采用水泥砂浆，应乘以调整系数a=0.8,故ftm=0.80.17=0.136N/mm2。按式：ftmW=5.4kNmM=6.4kNm受弯承载力不满足要求，应增大池底截面的厚度。（2）受剪承载力池壁底端的剪

26、力：V=13.72kN 截面内力臂 z=2h/3=327mm由表2-10查得砌体抗剪强度设计值 fv2按式Vfvbz 计算 fvbz=44.472kNV=13.72kN 受剪承载力满足要求第41页/共45页3、受剪构件 沿通缝或沿阶梯形截面破坏时的受剪构件的承载力应按下式计算：V(fv0+0)A 当G=1.2 =0.26-0.0820/f当G=1.35 =0.23-0.0650/f fv0 砌体抗剪强度，查表2-10。修正系数，G=1.2 时，砖砌体取0.6，混凝土砌块取 0.64，G=1.35 时，砖砌体取0.64，混凝土砌块取 0.660/f 轴压比，不应大于0.8。第42页/共45页 试

27、验算拱支座截面的受剪承载力。已知拱式过梁在拱支座处的水平推力设计值为15kN，受剪截面积A=370mm490mm，作用在1-1截面上的垂直压力设计值N=25kN，墙体采用MU10烧结普通砖及M2.5混合砂浆砌筑。【解】由表2-10查得fv=0.08N/mm2，查表2-4得f=1.3N/mm2。A=0.1813m20.3m2，a=0.7+A=0.8813，则得：fv=a0.08=0.071N/mm2f=a1.3=1.146N/mm20=25/370/0.49=0.138N/mm2第43页/共45页因为所有内力均以恒载为主，故取G=1.35，Q=1.0的组合为最不利。0/f=0.120因G=1.35=0.23-0.650/f=0.152修正系数=0.64(G=1.35砖砌体)所以=0.640.152=0.097由式（14.17）(fv+0)A=15.30kN15kN 第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页