砌体结构构件墙柱的设计计算.pptx

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1、会计学1砌体结构构件墙柱的设计计算砌体结构构件墙柱的设计计算混合结构设计带壁柱的墙（T形或十字形截面）:可分为两部分：即把带壁柱墙视为厚度为hT3.5i的一片墙的整体验算和和壁柱之间墙面的局部高厚比验算。带壁柱整片墙的高厚比验算：将壁柱视为墙的一部分，即墙截面为T形，按惯性矩和面积均相等的原则，换算成矩形截面，其折算墙厚为hT3.5i，i为截面的回转半径。确定计算高度H0时，S取相邻横墙间的距离。第1页/共61页T形截面的计算冀缘宽度bf可按下列规定确定：多层房屋中有门窗洞口时取窗间墙宽度，无门窗洞口时每侧翼缘可取壁柱高度的13；单层房屋中可取壁柱宽加23墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距

2、离。第2页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 壁柱间墙或构造柱间墙的高厚比验算：确定计算高度H0时，S取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。而且不管房屋静力计算采用何种方案，确定壁柱间墙的H0时，均按刚性方案考虑。当壁柱间的墙较薄、较高时以至超过高厚比限值时，可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁。第3页/共61页混合结构设计 表中构件高度H的取值规定是：房屋底层为楼顶面到墙、柱下端的距离，下端支点的位置可取在基础顶面，当基础埋置较深且有刚性地面时可取室外地面以下500 mm；房屋其他层次为楼板或其他水平支点间的距离；无壁柱的山墙可取层高加山墙尖高度的12，带壁柱山墙可取壁柱处的山墙高度。第

3、4页/共61页混合结构设计1：自承重墙允许高厚比的修正系数 当h=240mm时，1=1.2；当h=90mm时，1=1.5；当240mmh90mm时，1 采用线形插值。或1 1.2+0.002（240h）上端为自由端的墙体，1尚可提高30%。2：有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数 第5页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 注：1、毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%；2、组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于28；3、验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。砂浆强度等级砂浆强度等级墙墙柱柱M2.52215M5.0241

4、6M7.52617墙、柱允许高厚比 表6.4.2第6页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 刚性房屋顶层承重山墙第7页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 第8页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 第9页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 第10页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 第11页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 相邻窗间距第12页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 纵墙间距第13页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 3.6m0.002第14页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案

5、作业：P264：6-1，补充第15页/共61页6.4.2 墙柱承载力计算 1受压承载力计算（1）计算公式砌体规范规定，把轴向力偏心距和构件的高厚比对受压构件承载力的影响采用同一系数考虑。规范规定，对无筋砌体轴心受压、偏心受压承载力均按下式计算：（1）N轴向力设计值；高厚比和轴向力偏心距对受压构件承载力的影响系数 f砌体抗压强度设计值；A截面面积，对各类砌体均按毛截面计算；第16页/共61页（2）（3）轴向力的偏心距，按内力设计值计算e=M/N；矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长，若为T形截面，则 ，为T形截面的折算厚度，可近似按3.5i计算，i为截面回转半径；计算影响系数

6、时，可查第399页附录。0轴心受压构件的纵向弯曲系数；第17页/共61页当3时，受压承载力仅与截面和材料有关，称之为短柱。此时取01；则：计算影响系数时，构件高厚比按下式确定：第18页/共61页 不不不不同同同同砌砌砌砌体体体体的的的的高高高高厚厚厚厚比比比比修修修修正正正正系系系系数数数数，查查查查下下下下表表表表，该该该该系系系系数数数数主主主主要考虑不同砌体种类受压性能的差异性；要考虑不同砌体种类受压性能的差异性；要考虑不同砌体种类受压性能的差异性；要考虑不同砌体种类受压性能的差异性；高厚比修正系数 砌体材料种类烧结普通砖、烧结多孔砖砌体、灌孔混凝土砌块1.0混凝土、轻骨料混凝土砌块砌体

7、1.1蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石和半细料石砌体1.2粗料石、毛石1.5 受压构件计算高度。第19页/共61页与砂浆强度等级有关的系数。当砂浆强度等级大于或等于M5时，等于0.0015；当砂浆强度等级等于M2.5时，等于0.002；当砂浆强度等级等于0时，等于0.009；第20页/共61页2.适用条件受压构件的偏心距过大时，可能使构件产生水平裂缝，构件的承载力明显降低，结构既不安全也不经济合理。因此砌体规范规定：轴向力偏心距不应超过0.6y，y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。若设计中超过以上限值，则应采取适当措施予以降低。3.注意事项对于矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边

8、长大于另一方向的截面边长时，除了按偏心受压计算外，还应对较小边长，按轴心受压（即 ）计算。第21页/共61页【例1】某截面为370490mm 的砖柱，柱计算高度H0H5m，采用强度等级为MU10的烧结普通砖及M5的混合砂浆砌筑，柱底承受轴向压力设计值为N150kN，结构安全等级为二级，施工质量控制等级为B级。试验算该柱底截面是否安全。【解】查表得MU10的烧结普通砖与M5的混合砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。由于截面面积A0.370.49 0.18m20.3m2，因此砌体抗压强度设计值应乘以调整系数aA0.7=0.18+0.7=0.88；第22页/共61页将将将将0.785柱

9、底截面安全。0.7820.881.5490370103187kN150kN则柱底截面的承载力为：代入公式得第23页/共61页例题例题1-11-1砖柱截面为490mm370mm，采用粘土砖MU10，混合砂浆M5砌筑，柱计算高度H0=5m，承受轴心压力设计值为170kN（包括自重），试验算柱底截面强度。解：解：1.确定砌体抗压强度设计值2.计算构件的承载力影响系数3.验算砖柱承载力第24页/共61页 【例例例例2 2】一一一一偏偏偏偏心心心心受受受受压压压压柱柱柱柱，截截截截面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸为为为为490620mm490620mm，柱柱柱柱计计计计算算算算高高高高度度度度 ，采采采采用用用

10、用强强强强度度度度等等等等级级级级为为为为MU10MU10蒸蒸蒸蒸压压压压灰灰灰灰砂砂砂砂砖砖砖砖及及及及M5M5水水水水泥泥泥泥砂砂砂砂浆浆浆浆砌砌砌砌筑筑筑筑，柱柱柱柱底底底底承承承承受受受受轴轴轴轴向向向向压压压压力力力力设设设设计计计计值值值值为为为为NN160kN160kN，弯弯弯弯矩矩矩矩设设设设计计计计值值值值MM20kN.m20kN.m（沿沿沿沿长长长长边边边边方方方方向向向向），结结结结构构构构的的的的安安安安全全全全等等等等级级级级为为为为二二二二级级级级，施施施施工工工工质质质质量量量量控控控控制制制制等等等等极极极极为为为为B B级级级级。试试试试验验验验算算算算该该该

11、该柱底截面是否安全。柱底截面是否安全。柱底截面是否安全。柱底截面是否安全。第25页/共61页【解】(1)弯矩作用平面内承载力验算0.6y0.6310=186mm满足规范要求。MU10蒸压灰砂砖及M5水泥砂浆砌筑，查表得 1.2；=0.202第26页/共61页=0.465 查表得，MU10蒸压灰砂砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体抗压强度设计值f=1.5MPa。由于采用水泥砂浆，因此砌体抗压强度设计值应乘以调整系数 0.9。柱底截面承载力为：0.4650.91.5490620103191kN150kN。第27页/共61页 0.8160.91.5490620100.8160.91.549062010 3

12、35kN335kN150kN150kN 对较小边长方向，按轴心受压构件验算，此时则柱底截面的承载力为柱底截面安全。(2)弯矩作用平面外承载力验算第28页/共61页 【例例例例3 3】如图所示带壁柱窗间墙，采用如图所示带壁柱窗间墙，采用如图所示带壁柱窗间墙，采用如图所示带壁柱窗间墙，采用MU10MU10烧结粘土烧结粘土烧结粘土烧结粘土砖、砖、砖、砖、M5M5的水泥砂浆砌筑，计算高度的水泥砂浆砌筑，计算高度的水泥砂浆砌筑，计算高度的水泥砂浆砌筑，计算高度HH0 05m5m，柱底承受轴向，柱底承受轴向，柱底承受轴向，柱底承受轴向力设计值为力设计值为力设计值为力设计值为NN150kN150kN，弯矩设

13、计值为，弯矩设计值为，弯矩设计值为，弯矩设计值为 MM30kN.m30kN.m，施工，施工，施工，施工质量控制等级为质量控制等级为质量控制等级为质量控制等级为B B级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算截面是否安全？截面是否安全？截面是否安全？截面是否安全？第29页/共61页【解】（1）计算截面几何参数截面面积 A2000240 490500 725000mm2截面形心至截面边缘的距离惯性矩mm第30页/共61页296108mm回转半径：T型截面的折算厚度 202707mm偏心距满足规范要

14、求。第31页/共61页（2）承载力验算MU10烧结粘土砖与M5水泥砂浆砌筑，查表得 1.0；0.283则0.930第32页/共61页=0.388 查表得，MU10烧结粘土砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。由于采用水泥砂浆，因此砌体抗压强度设计值应乘以调整系数 0.9。窗间墙承载力为0.3880.91.5725000103380kN150kN。承载力满足要求。第33页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 作业：P259：6-4，单号（1），双号（2）第34页/共61页2.砌体局部受压承载力计算局部受压 压力仅仅作用在砌体的局部面积上的受压构件，分为局部均匀受

15、压和局部非均匀受压。(a)局部均匀受压(b)局部不均匀受压 局部非均匀受压第35页/共61页1）砖砌体局部受压的三种破坏形态 因纵向裂缝的发展而破坏：在局部压力作用下有纵向裂缝，斜向裂缝，其中部分裂缝逐渐向上或向下延伸并在破坏时连成一条主要裂缝；劈裂破坏：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，在砌体局部面积大而局部受压面积很小时，有可能产生这种破坏形态；与垫板接触的砌体局部破坏：墙梁的墙高与跨度之比较大，砌体强度较低时，有可能产生梁支承附近砌体被压碎的现象。第36页/共61页2）砌体局部均匀受压时的承载力计算 砌体受局部均匀压力作用时的承载力应按下式计算：（6.5

16、.9）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；局部受压面积。砌体局部抗压强度设计值，可不考虑强度调整系数 的影响；ag第37页/共61页式中:Ao影响砌体局部抗压强度的计算面积,按图6.6.3规定采用。（6.5.8）砌体局部抗压强度提高系数，按下式计算：第38页/共61页【例4】一钢筋混凝土柱截面尺寸为250mm250mm，支承在厚为370mm的砖墙上，作用位置如图所示，砖墙用MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑，柱传到墙上的荷载设计值为120KN。试验算柱下砌体的局部受压承载力。第39页/共61页 【解】局部受压面积 250250 62500mm2局部受压影响面积 （2502

17、370）370366300mm2砌体局部抗压强度提高系数第40页/共61页砌体局部受压承载力为1.771.562500=165937 N=165.9kN120kN。砌体局部受压承载力满足要求。查表得MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值为 1.5MPa；第41页/共61页3)梁端支承处砌体的局部受压承载力计算（1）梁支承在砌体上的有效支承长度（6.3.3）梁端有效支承长度（mm）,当 时，应取为梁端实际支承长度（mm）；梁的截面高度（mm）；砌体的抗压强度设计值(MPa)。第42页/共61页（2）上部荷载对局部受压承载力的影响 l 梁端上部砌体的内拱作用第43页/共61页

18、上部荷载折减系数可按下式计算（6.5.11）式中 局部受压面积，为梁宽，为有效支承长度；当 时，取 0。第44页/共61页（3）梁端支承处砌体的局部受压承载力计算公式（6.5.10）式中 局部受压面积内上部荷载产生的轴向力设计值,为上部平均压应力设计值（N/mm2）；梁端支承压力设计值（N）；梁端底面应力图形的完整系数,一般可取0.7,对于过梁和圈梁可取1.0；砌体的抗压强度设计值(MPa)局部受压面积，为梁宽，为有效支承长度；第45页/共61页 （1）设置刚性垫块的作用：增大了局部承压面积，改善了砌体受力状态。4）梁端下设有垫块时的砌体局部受压承载力第46页/共61页（2）刚性垫块的构造应符

19、合下列规定：刚性垫块的高度不宜小于180mm，自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度；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，而不应计入翼缘部分，同时壁柱上垫块深入翼墙内的长度不应小120mm；当现浇垫块与梁端整体浇注时，垫块可在梁高范围内设置。第47页/共61页（3）刚性垫块的分类：预制刚性垫块和现浇刚性垫块。在实际工程中，往往采用预制刚性垫块；为了计算简化起见，规范规定，两者可采用相同的计算方法。（4）刚性垫块下的砌体局部受压承载力计算公式（6.5.12）垫块面积 内上部轴向力设计值；垫块面积，垫块伸入墙内的长度；垫块的宽度；第48页/共61页 垫块上 及 的合

20、力的影响系数，应采用公 式 6.5.6 当 时的值，即 时的值；（6.5.12）第49页/共61页 垫块外砌体面积的有利影响系数;（6.5.12）第50页/共61页（6.5.13）-刚性垫块的影响系数。按表6.6.1选取。梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度应按下式确定。第51页/共61页 【例例例例5 5】窗窗窗窗间间间间墙墙墙墙截截截截面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸为为为为370mm1200mm370mm1200mm，砖砖砖砖墙墙墙墙用用用用MU10MU10的的的的烧烧烧烧结结结结普普普普通通通通砖砖砖砖和和和和M5M5的的的的混混混混合合合合砂砂砂砂浆浆浆浆砌砌砌砌筑筑筑筑。大大大大梁梁梁梁的

21、的的的截截截截面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸为为为为200mm550mm200mm550mm，在在在在墙墙墙墙上上上上的的的的搁搁搁搁置置置置长长长长度度度度为为为为240mm240mm。大大大大梁梁梁梁的的的的支支支支座座座座反反反反力力力力为为为为100kN100kN，窗窗窗窗间间间间墙墙墙墙范范范范围围围围内内内内梁梁梁梁底底底底截截截截面面面面处处处处的的的的上上上上部部部部荷荷荷荷载载载载设设设设计计计计值值值值为为为为240kN240kN，试试试试对对对对大大大大梁梁梁梁端端端端部部部部下下下下砌砌砌砌体体体体的的的的局局局局部部部部受压承载力进行受压承载力进行受压承载力进行受压承载力进

22、行 验算。验算。验算。验算。第52页/共61页【解】查表得MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值为 1.5Mpa。梁端有效支承长度为：局部受压面积 =191200 38200（mm2）局部受压影响面积 3=(200+2370)370=347800第53页/共61页局部受压承载力不满足要求。局部受压承载力不满足要求。局部受压承载力不满足要求。局部受压承载力不满足要求。砌体局部抗压强度提高系数砌体局部受压承载力为=1.9962 0.71.9961.53820010-3=80kN =100kN。第54页/共61页梁下设预制刚性垫块梁下设预制刚性垫块梁下设预制刚性垫块梁下设预制刚性

23、垫块设垫块高度为 180mm，平面尺寸 370mm500mm，c=垫块自梁边两侧挑出 150mm 180mm垫块面积 370500 185000（mm2）局部受压影响面积：（5002370）370458800mm2 第55页/共61页砌体局部抗压强度提高系数：垫块外砌体的有利影响系数：0.81.41=1.13上部平均压应力设计值 0.54MPa；垫块面积 内上部轴向力设计值第56页/共61页0.54185000 99900 99.9kN梁端有效支承长度 对垫块中心的偏心距：0.4109=141mm=0.54/1.5=0.36，查表得第57页/共61页刚性垫块设计满足要求。刚性垫块设计满足要求。刚性垫块设计满足要求。刚性垫块设计满足要求。轴向力对垫块中心的偏心距 70mm验算将 及 代入公式 10.1.2 得第58页/共61页混合结构设计第五节 混合结构设计方案 作业：P259：6-7第59页/共61页3.轴心受拉、受弯和受剪承载力（补充）第60页/共61页