砌体结构构件的承载力计算

《砌体结构构件的承载力计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《砌体结构构件的承载力计算（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、14 砌体结构构件的承载力计算,本章主要介绍无筋砌体受压构件承载力的主要影响因素、构件承载力的基本计算公式及其适用范围，无筋砌体局部受压时的受力特点，局部受压承载力验算的基本公式以及梁下垫块的计算和构造，无筋砌体受拉、受弯、受剪构件的破坏特征及承载力计算方法。,本章提要,本 章 内 容,14.1 砌体结构承载力计算的基本表达式 14.2 受压构件 14.3 局部受压 14.4 轴心受拉、受弯、受剪构件,14.1 砌体结构承载力计算的基本表达式,砌体结构与钢筋混凝土结构相同，也采用以概率理论为基础的极限状态设计法设计，其按承载力极限状态设计的基本表达式为 0SR (fd,k，) 砌体结构除应按承

2、载能力极限状态设计外，还应满足正常使用极限状态的要求，在一般情况下，正常使用极限状态可由相应的构造措施予以保证，不需验算。,14.2 受压构件,无筋砌体承受轴心压力时，砌体截面的应力是均匀分布的，破坏时，截面所能承受的最大压应力即为砌体轴心抗压强度f，如图14.1(a)所示。 当轴向压力偏心距较小时，截面虽全部受压，但压应力分布不均匀，破坏将发生在压应力较大一侧，且破坏时该侧边缘的压应力比轴心抗压强度f略大，如图14.1（b）所示；,14.2.1 受压构件的受力状态,随着偏心距的增大，在远离荷载的截面边缘，由受压逐步过渡到受拉，如图14.1(c)所示。 若偏心距再增大，受拉边将出现水平裂缝，已

3、开裂截面退出工作，实际受压截面面积将减少，此时，受压区压应力的合力将与所施加的偏心压力保持平衡，如图14.1(d)所示。,图14.1 砌体受压时截面应力变化,无筋砌体受压构件的承载力，除构件截面尺寸和砌体抗压强度外，主要取决于构件的高厚比和偏心距e。 无筋砌体受压构件的承载力可按下列统一公式进行计算： NfA 查影响系数表时，构件高厚比按下式计算： 对矩形截面 =H0/h,14.2.2 受压构件承载力计算的基本公式,对T形截面 =H0/hT 其中，高厚比修正系数按表14.1采用； 设计计算时应注意下列问题： （1） 对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计

4、算外，还应对较小边长方向，按轴心受压进行验算。 （2） 轴向力偏心距e按荷载设计值计算，并不应超过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e超过0.6y，则宜采用组合砖砌体。,【例14.1】截面为490mm370mm的砖柱，采用强度等级为MU10的烧结普通砖及M5混合砂浆砌筑，柱计算高度H0=5m，柱顶承受轴心压力设计值为140kN，试验算其承载力。 【解】（1）考虑砖柱自重后，柱底截面所承受轴心压力最大，故应对该截面进行验算。当砖砌体密度为18kN/m3时，柱底截面的轴向力设计值 N=140+GGK=159.58kN (2) 求柱的承载力 MU10烧结普通砖和M5混合砂浆

5、砌体抗压强度设计值查表13.2得f=1.5N/mm2，截面面积A=0.490.37=0.18m2,0.3m2，则砌体抗压强度设计值应乘以调整系数 a=A+0.7=0.18+0.7=0.88 由=H0/h=13.5及e/h=0，查附表1a得影响系数 =0.783。 则得柱的承载力 afA=187.38kN159.58kN满足要求,【例14.2】已知一矩形截面偏心受压柱，截面为490mm620mm，采用强度等级为MU10烧结普通砖及M5混合砂浆，柱的计算高度H0=5m，该柱承受轴向力设计值N=240kN，沿长边方向作用的弯矩设计值M=26kNm，试验算其承载力。 【解】1.验算长边方向的承载力 （

6、1） 计算偏心距 e=M/N=108mm y=h/2=310mm 0.6y=0.6310=186mme=108mm,(2) 承载力验算 MU10砖及M5混合砂浆砌体抗压强度设计值查表13.2得f=1.5N/mm2。 截面面积A=0.490.62=0.3038m20.3m2，a=1.0。 由=H0/h=8.06及e/h=0.174，查附表1a得影响系数=0.538。 则得柱的承载力 afA=245.17kN240kN满足要求,2.验算柱短边方向轴心受压承载力 由=H0/h=10.2及e/h=0查附表1a得影响系数=0.865。 则得柱的承载力 afA=394.18kN240kN满足要求,【例14

7、.3】某单层单跨无吊车工业厂房，其窗间墙带壁柱的截面如图14.2所示。墙的计算高度H0=10.5m，采用强度等级为MU10烧结普通砖及M5水泥砂浆砌筑，施工质量控制B级。该柱柱底截面承受轴向力设计值N=320kN，弯矩设计值M=51kNm，偏心压力偏向截面肋部一侧，试验算窗间墙的承载力。 【解】1.计算截面几何特征值 截面面积 A=2000240+490500=725000mm2 形心至截面边缘的距离 y1=245mm,y2=740-245=495mm 惯性矩 I=296108mm4 回转半径 i=202mm T形截面折算厚度 hT=3.5i=3.5202=707mm 2.计算偏心距 e=M/

8、N=159mm e/y2=0.320.6,3.承载力计算 MU10烧结普通砖与M5水泥砂浆砌体抗压强度设计值，查表13.2得f=1.5N/mm2。 根据规定，施工质量控制为B级强度不予调整，但水泥砂浆应乘以a=0.9。 由=H0/h=0.225，查附表1a得影响系数=0.44，则得窗间墙承载力 afA=430.65kN320kN满足要求,表14.1 高厚比修正系数,图14.2 例14.3附图,14.3 局部受压,压力仅仅作用在砌体部分面积上的受力状态称为局部受压。 局部受压是砌体结构中常见的受力形式，如支承墙或柱的基础顶面，支承钢筋混凝土梁的墙或柱的支承面上，均产生局部受压，如图14.3所示。

9、前者当砖柱承受轴心压力时为局部均匀受压，后者为局部不均匀受压。 其共同特点是局部受压截面周围存在未直接承受压力的砌体，限制了局部受压砌体在竖向压力下的横向变形，使局部受压砌体处于三向受压的应力状态。,图14.3 砖砌体局部受压情况,14.3.1 砌体局部均匀受压的计算,砌体局部均匀受压承载力按下式计算： NlfAl 砌体的局部抗压强度提高系数按下式计算： 试验结果表明，当A0/Al较大时，局部受压砌体试件受荷后未发生较大变形，但一旦试件外侧出现与受力方向一致的竖向裂缝后，砌体试件立即开裂而导致破坏。,为了避免发生这种突然的脆性破坏，规范规定，按式（14.6）计算所得的砌体局部抗压强度提高系数尚

10、应符合下列要求： (1) 在图14.4(a)的情况下，2.5； (2) 在图14.4(b)的情况下，1.25； (3) 在图14.4(c)的情况下，2.0； (4) 在图14.4(d)的情况下，1.5。,图14.4 影响局部抗压强度的面积A0,14.3.2 梁端友承处砌体局部受压的计算,如图14.5所示，当梁端支承处砌体局部受压时，其压应力的分布是不均匀的。同时，由于梁的挠曲变形和支承处砌体的压缩变形影响，梁端支承长度由实际支承长度a变为长度较小的有效支承长度a0。 梁端支承处砌体局部受压计算中，除应考虑由梁传来的荷载外，还应考虑局部受压面积上由上部荷载传来的轴向力。 梁端支承处的局部受压承载

11、力按下式计算： N0+NlfAl,图14.5 梁端支承处砌体局部受压,14.3.3 梁端下设有垫块的砌体局部受压的计算,当梁端支承处砌体局部受压，可在梁端下设置刚性垫块（图14.6），以增大局部受压面积，满足砌体局部受压承载力的要求。刚性垫块是指其高度tb180mm，垫块自梁边挑出的长度不大于tb的垫块。刚性垫块伸入墙内长度ab可以与梁的实际长度a相等或大于a(图14.6)。 梁下垫块通常采用预制刚性垫块，有时也将垫块与梁端现浇成整体。,（1） 刚性垫块下砌体的局部受压承载力应按下式计算 N0+Nl1fAb （2） 梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度a0应按下式确定： 刚性垫块的影响系数1可

12、按表14.2采用。 垫块上N1的作用点的位置可取0.4a0处(图14.6)。,图14.6 梁端刚性垫块（Ab=abbb）,(a) 预制垫块；(b) 现浇垫块；（c） 壁柱上的垫块,表14.2 刚性垫块的影响系数1,14.3.4 梁下设有长度大于h0的垫梁下的砌体局部受压的计算,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。此时垫梁下竖向压应力按三角形分布，如图14.7所示。 梁下设有长度大于h0的垫梁下砌体局部受压承载力应按下式计算 N0+Nl2.42fbbh0 N0=bbh00/2,【例14.4】试验算房屋处纵墙上梁端支承处砌体局部

13、受压承载力。已知梁截面为200mm400mm，支承长度为240mm，梁端承受的支承压力设计值Nl=80kN，上部荷载产生的轴向力设计值Nu=260kN，窗间墙截面为1200mm 370mm（图14.8），采用MU10烧结普通砖及M5混合砂浆砌筑。 【解】由表13.2查得砌体抗压强度设计值f=1.5N/mm2。 有效支承长度 a0=163.3mm 局部受压面积 Al=a0b=32660mm2,局部受压计算面积 A0=h(2h+b)= 347800mm2 A0/Al=10.73 故上部荷载折减系数=0，可不考虑上部荷载的影响 梁底压力图形完整系数=0.7。 局部抗压强度提高系数 =2.092.0

14、取=2.0。 局部受压承载力按式（14.7）验算 fAl=68.586kNN0+Nl=80kN不满足要求,（1） 为了保证砌体的局部受压承载力，现设置预制混凝土垫块，tb=180mm,ab=240mm，自梁边算起的垫块挑出长度为150mmtb，其尺寸符合刚性垫块的要求(图14.9)。 垫块面积 Ab=abbb=120000mm2 局部受压计算面积 A0=h(2h+bb)= 458800mm2 但A0边长已超过窗间墙实际宽度，所以取 A0=3701200=444000mm2,局部抗压强度调整系数 =1.572.0 则得垫块外砌体面积的有利影响系数 1=0.8=0.81.57=1.26 上部荷载在

15、窗间墙上产生的平均压应力的设计值 0=0.58N/mm2 垫块面积Ab的上部轴向力设计值 N0=0Ab=69.6kN 梁在梁垫上表面的有效支承长度a0及Nl作用点计算 0/f=0.387 查表得1=5.82,a0= 95.04mm e=43.84mm 由e/h=0.182和3查附表1a，得=0.716。 垫块下砌体局部受压承载力按式（14.9）验算 1fAb=162.388kNN0+Nl=149.6kN满足要求 （2） 如改为设置钢筋混凝土垫梁。取垫梁截面尺寸为240mm240mm，混凝土为C20，其弹性模量Eb=25.5kN/mm2，砌体弹性模量E=1600f=2.4kN/mm2。 垫梁折算高度 h0=398mm,垫梁下局部压应力分布范围s=h0=3.14398 =1249mm1200mm，符合垫梁受力分布要求。 N0=86.98kN 因梁支承端存在转角，荷载沿墙厚方向非均匀分布，2=0.8。 按式（14.11）计算： 2.4fbb2h0=275.097kNN0+Nl=86.98+80=167kN满足要求,图14.7 垫梁局部受压,图14.8 例