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1、二、受压构件,受压构件是砌体结构中应用最为广泛的构件，如墙、柱等构件。 按轴向压力在截面上作用位置的不同，受压构件分为轴心受压、偏心受压；按墙柱高厚比的不同，分为受压短柱、受压长柱。 受压构件承载力计算公式系半经验半理论公式，其形式非常简洁： N=fA 其中系数称为承载力影响系数，由实验统计资料得到，是受压构件承载力计算的关键。 本节将着重对e、0、进行分析。,1.偏压短柱的承载力分析,(1)试验研究 轴心受压短柱的受力性能与破坏机理在第一章已作讨论，对于偏压短柱，其受力机理有以下特点： 1)随偏心距e的增大，截面上的应力分布不断发生变化。 e较小时，如eh/6，截面上出现拉应力，当拉应力达到
2、沿通缝的弯曲抗拉强度ftm时，出现水平裂缝。 (P27图3.3b) 随e的进一步增大，水平裂缝不断开展，受压面积不断减小，边缘压应力与压应变迅速增大。当压应变达到极限值时，砌体受压破坏。 (P27图3.3c),1.偏压短柱的承载力分析(1)试验研究,2)偏压砌体截面上的应力呈曲线形分布。当砌体受压接近破坏时，由于砌体的塑性性质，截面应力出现了重分布。因此砌体偏压时，不能采用材料力学公式进行计算。 3)偏压对砌体的承载力具有不利和有利双重影响，其影响因素目前尚不能分别予以确定，而采用一个综合性系数，即砌体偏心影响系数e加以考虑。 不利影响：砌体开裂后，截面受压区面积减小，截面上应力分布的不均匀等
3、，都会对砌体的承载力产生不利的影响。 有利影响：另一方面，由于受压区截面面积的形心与荷载作用线之间的距离减小，以及局部受压面积上砌体抗压强度有所提高，这些都会对砌体的承载力产生有利的影响。,1.偏压短柱的承载力分析(1)试验研究,4)以轴心受压时的应力分布为基础，考虑偏心影响系数的不利影响后，可以得出砌体偏压短柱承载力的基本计算公式： NeAf,Nl,e Nl,e Nl,e Nl,fmfm,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e,1)我国试验统计回归公式(四川省建筑科学研究院),e,h,b,N,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e,2) 按材料力学概念，压应力图形呈直线分布 从理
4、论上来说，如果已知截面上的应力分布及应力-应变关系，偏心影响系数e是可以直接推求的。对于弹性范围内的砌体偏心受压，受压区应力分布可假定为直线分布，由材料力学公式得：,=fm,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e按材料力学概念,a.当e较小时(eh/6)，全截面受压，边缘最大压应力为,y,h,e Nl,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e按材料力学概念,b.当e较大时(eh/6)，受拉区开裂，部分截面退出工作，假设不计截面的拉应力(拉应力很小)，按力的平衡条件(矩形截面)可得：,h,h,e N,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e按材料力学概念b.当e较大时,若将受压区视
5、为轴心受压，应力图形为矩形(如图)，对于截面为矩形的偏压构件，根据力的平衡可得: 此即前苏联规范(CHII-22-81)所采用,N e0 y-e0,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e压应力图形按曲线分布,3)湖南大学公式适合于矩形截面 砌体的应力-应变关系为 忽略砌体抗拉强度，根据平截面假定，可以推得偏心受压构件截面的应力图形为曲线分布。根据内外力平衡条件可求得： 进行修正后，近似有,1.偏压短柱的承载力分析(2)偏心影响系数e,4)公式的比较 材料力学公式所得e曲线最低，并且需要分当e较小及当e较大两种情况，公式不连续，其压应力图形呈直线分布也只是一种假设，并没有考虑当受拉区应力退
6、出工作，受压区应力的重分布。 前苏联规范公式所得e曲线其次。 规范公式及湖大公式与试验值吻合较好，但是湖大公式仅适用于矩形截面，而规范公式则是符合各种截面形状试验结果的试验公式。,2.轴心受压长柱的承载力分析,(1)试验研究 细长柱与高薄墙承受轴心压力时，由于偶然偏心的影响，往往会产生侧向变形(挠度)，并导致构件产生纵向弯曲(以附加偏心距ei考虑)，而降低其承载力。 引起偶然偏心的因素： 几何偏心：轴向力作用点与截面形心不完全对中 物理偏心：由于构件材料性质不均匀而导致的几何偏心 偶然偏心侧向变形纵向弯曲附加偏心距ei考虑,2.轴心受压长柱的承载力分析 (1)试验研究,以高厚比反映构件长细比
7、构件高厚比: =H0/h，=H0/t，=H0/Ht 构件长细比： = H0/i 对矩形截面有：i2=I/A=h2/12 故有：= H0/i=12(H0/h)2=122 试验表明： 3时，应考虑纵向弯曲； ，纵向弯曲影响越显著； 12，肉眼可见侧向变形的存在,ei,N,H0,2.轴心受压长柱的承载力分析 (1)试验研究,纵向弯曲对砌体结构的影响较混凝土结构大 块材与灰缝匀质性差，整体性较差，附加偏心距ei产生的几率大； E砂浆E块材 规范以稳定系数0来考虑纵向弯曲对轴心受压承载力的影响。并以附加偏心距ei加以考虑。,2.轴心受压长柱的承载力分析 (2)轴心受压稳定系数0,2.轴心受压长柱的承载力
8、分析 (2)轴心受压稳定系数0,3.偏心受压长柱的承载力分析,对于偏压长柱，需要考虑偏心距e对承载力的影响(偏心影响系数e)；另外还需要考虑纵向弯曲产生的附加偏心距ei的影响(轴压稳定系数0)，计算中以考虑。 在符合试验结果的前提下，国内提出了一些偏压长柱的理论分析和计算公式，主要有： 试验统计法 相关公式法(通过压弯构件材料力学公式导出) 附加偏心距法(88规范方法),ei,e0 N,H0,H0/2,e0 N,3.偏心受压长柱的承载力分析 的确定附加偏心距法,的考虑因素：e0和ei(同时考虑偏心与纵向弯曲) 如果长柱破坏取与偏压短柱相同的截面应力图形，则长柱仅仅是较短柱增加了一个附加偏心距，
9、所以可以直接由短柱的计算公式过渡到长柱。 由短柱偏压影响系数规范公式： 在长柱的情况下，应以(e0+ei)代替式中的e0，则,3.偏心受压长柱的承载力分析 (1)的确定采用附加偏心距法导出,长柱的偏压承载力按下式计算： 附加偏心距ei可以根据下列边界条件确定，即e0=0时，=0，0即为轴心受压的纵向弯曲系数。以e0=0代入上式：,3.偏心受压长柱的承载力分析 (1)的确定采用附加偏心距法导出,3.偏心受压长柱的承载力分析 (2)的确定计算公式的修正,由于ei随e0的增大而加大，且试验表明的计算公式在e0.3h时符合较好，而当e0.3h时，计算值偏高，故需修正： 而新规范规定偏心距 e00.6y
10、=0.3h(矩形截面)，因此修正系数就没有必要乘，从而简化了计算。,3.偏心受压长柱的承载力分析 (3)的确定计算公式涵盖了e和0,当为轴压时，e=0，=0 当为短柱时，ei=0，=e 当为偏压长柱时，包涵了e和0 另需指出，值与f2、e有关(P29表等),4. 受压构件承载力的计算,4. 受压构件承载力的计算,h,b,N,4. 受压构件承载力的计算,(4)轴向力偏心距e的确定及其限值 e=M/N0.6y 由标准值该为设计值后，承载力的降低不超过6%，可靠指标的降低不超过5.5%。并且新规范可靠度水平已经提高，偏心距限值更严(e0.6y)，所以新规范该为设计值计算以减少工作量。,5.双向偏压构
11、件,为新规范新增内容，是工程上可能遇到的受力型式。 湖南大学(施楚贤、刘桂秋)根据试验结果，分析了偏心距对砌体受力性能和破坏特征的影响，并提出了承载力计算公式。,(1)受力性能和破坏特征,试验表明，偏心距eh、eb的大小(如图)，对砌体竖向裂缝与水平裂缝的出现、发展及破坏形态有着不同的影响。,y,x,x,y,b,x,eb,eh,y,h,双向偏压示意图,N,续： (1)受力性能和破坏特征,当两个方向的偏心距均很小时，即偏心率eh/h0.2、eb/b0.2时，砌体从受力、开裂以至破坏，均类似于轴心受压构件的三个受力阶段。 当一个方向的偏心距很大(偏心率达0.4)，一个方向的偏心距很小(偏心率小于0
12、.1)时，砌体的受力性能与单向偏心受压构件类似。 当两个方向的偏心率达0.20.3时，砌体内的水平裂缝和竖向裂缝几乎同时出现。 当两个方向的偏心率达0.30.4时，砌体内的水平裂缝较竖向裂缝出现早。 试验结果还表明，砌体接近破坏时，截面四个边缘的实测应变值接近线性分布。,(2) 偏心影响系数的计算公式 (矩形截面),续1： (2) 偏心影响系数的计算公式 (矩形截面),续2： (2) 偏心影响系数的计算公式 (矩形截面),(3) 承载力计算,偏心距限值： eh/h0.25 eb/b0.25,当一个方向的偏心率不大于另一方向的偏心率的5%时，可简化为按另一方向的单向偏心受压计算，其误差不大于5%。,
