砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件墻柱的設(shè)計計算.ppt

,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第三節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,6.4 砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件（墻柱）的設(shè)計計算,6.4.1 砌體墻、柱高厚比驗算,(1) 驗算目的, 防止施工過程和使用階段中的墻、柱出現(xiàn)過大的撓曲、軸線偏差和喪失穩(wěn)定。,(2) 高厚比定義,砌體墻、柱的計算高度H0與墻的厚度或矩形柱截面的邊長（應(yīng)取與H0對應(yīng)的邊長）的比值稱為高厚比。即 。,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,（3）砌體墻、柱高厚比驗算 砌體房屋結(jié)構(gòu)中，需進行高厚比驗算的構(gòu)件包括承重的柱、無壁柱墻、帶壁柱墻、帶構(gòu)造柱墻以及非承重墻等。,無壁柱墻或矩形截面柱:,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,帶壁柱的墻（T形或十字形截面）:,可分為兩部分：即把帶壁柱墻視為厚度為hT3.5i的一片墻的整體驗算和和壁柱之間墻面的局部高厚比驗算。 帶壁柱整片墻的高厚比驗算：將壁柱視為墻的一部分，即墻截面為T形，按慣性矩和面積均相等的原則，換算成矩形截面，其折算墻厚為hT3.5i， i為截面的回轉(zhuǎn)半徑。,確定計算高度H0時，S取相鄰橫墻間的距離。,T形截面的計算冀緣寬度bf可按下列規(guī)定確定： 多層房屋中有門窗洞口時取窗間墻寬度，無門窗洞口時每側(cè)翼緣可取壁柱高度的13；單層房屋中可取壁柱寬加23墻高，但不大于窗間墻寬度和相鄰壁柱間距離。,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,壁柱間墻或構(gòu)造柱間墻的高厚比驗算：,確定計算高度H0時，S取相鄰壁柱間或相鄰構(gòu)造柱間的距離。而且不管房屋靜力計算采用何種方案，確定壁柱間墻的H0時，均按剛性方案考慮。,當(dāng)壁柱間的墻較薄、較高時以至超過高厚比限值時，可在墻高范圍內(nèi)設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,表中構(gòu)件高度H的取值規(guī)定是：房屋底層為樓頂面到墻、柱下端的距離，下端支點的位置可取在基礎(chǔ)頂面，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地面時可取室外地面以下500 mm；房屋其他層次為樓板或其他水平支點間的距離；無壁柱的山墻可取層高加山墻尖高度的12，帶壁柱山墻可取壁柱處的山墻高度。,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,1：自承重墻允許高厚比的修正系數(shù),當(dāng)h=240mm時， 1 =1.2；,當(dāng)h=90mm時， 1 =1.5；,當(dāng)240mmh90mm時 ， 1 采用線形插值。 或1 1.2+0.002（240h）,上端為自由端的墻體，1尚可提高30% 。,2：有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù),混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,注：1、毛石墻、柱允許高厚比應(yīng)按表中數(shù)值降低20%； 2、組合磚砌體構(gòu)件的允許高厚比，可按表中數(shù)值提高20%，但不得大于28； 3、驗算施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體高厚比時，允許高厚比對墻取14，對柱取11。,墻、柱允許高厚比 表6.4.2,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,剛性房屋頂層承重山墻,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,相鄰窗間距,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,縱墻間距,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,3.6m,0.002,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,作業(yè)： P264：6-1，補充,6.4.2 墻柱承載力計算 1受壓承載力計算 （1）計算公式 砌體規(guī)范規(guī)定，把軸向力偏心距和構(gòu)件的高厚比對受壓構(gòu)件承載力的影響采用同一系數(shù)考慮。規(guī)范規(guī)定，對無筋砌體軸心受壓、偏心受壓承載力均按下式計算： （1） N軸向力設(shè)計值； 高厚比和軸向力偏心距對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù) f砌體抗壓強度設(shè)計值； A截面面積，對各類砌體均按毛截面計算；,（2）,（3）,軸向力的偏心距，按內(nèi)力設(shè)計值計算e=M/N；,矩形截面軸向力偏心方向的邊長，當(dāng)軸心受壓時為截面較小邊長，若為T形截面，則 ，為T形截面的折算厚度，可近似按3.5i計算，i為截面回轉(zhuǎn)半徑；,計算影響系數(shù)時，可查第399頁附錄。,0軸心受壓構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)；,當(dāng)3時，受壓承載力僅與截面和材料有關(guān)，稱之為短柱。此時取01； 則：,計算影響系數(shù)時，構(gòu)件高厚比按下式確定：,不同砌體的高厚比修正系數(shù)，查下表，該系數(shù)主要考慮不同砌體種類受壓性能的差異性；,受壓構(gòu)件計算高度。,與砂漿強度等級有關(guān)的系數(shù)。 當(dāng)砂漿強度等級大于或等于M5時，等于0.0015；當(dāng)砂漿強度等級等于M2.5時，等于0.002；當(dāng)砂漿強度等級等于0時，等于0.009；,2.適用條件 受壓構(gòu)件的偏心距過大時，可能使構(gòu)件產(chǎn)生水平裂縫，構(gòu)件的承載力明顯降低，結(jié)構(gòu)既不安全也不經(jīng)濟合理。 因此砌體規(guī)范規(guī)定：軸向力偏心距不應(yīng)超過0.6y，y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。 若設(shè)計中超過以上限值，則應(yīng)采取適當(dāng)措施予以降低。 3.注意事項,對于矩形截面構(gòu)件，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的截面邊長時，除了按偏心受壓計算外，還應(yīng)對較小邊長，按軸心受壓（即 ）計算。,【例1】某截面為370490mm的磚柱，柱計算高度H0H5m，采用強度等級為MU10的燒結(jié)普通磚及M5的混合砂漿砌筑，柱底承受軸向壓力設(shè)計值為N150kN，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，施工質(zhì)量控制等級為B級。試驗算該柱底截面是否安全。 【解】查表得MU10的燒結(jié)普通磚與M5的混合砂漿砌筑的磚砌體的抗壓強度設(shè)計值f=1.5MPa。 由于截面面積A0.370.490.18m20.3m2，因此砌體抗壓強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù) aA0.7=0.18+0.7=0.88；,將,0.785,柱底截面安全。,0.7820.881.5490370103 187kN150kN,則柱底截面的承載力為：,代入公式得,例題1-1,磚柱截面為490mm370mm，采用粘土磚MU10，混合砂漿M5砌筑，柱計算高度H0=5m，承受軸心壓力設(shè)計值為170kN（包括自重），試驗算柱底截面強度。,解：,確定砌體抗壓強度設(shè)計值,計算構(gòu)件的承載力影響系數(shù),驗算磚柱承載力,【例2】一偏心受壓柱，截面尺寸為490620mm，柱計算高度 ，采用強度等級為MU10蒸壓灰砂磚及M5水泥砂漿砌筑，柱底承受軸向壓力設(shè)計值為N160kN，彎矩設(shè)計值M20kN.m（沿長邊方向），結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，施工質(zhì)量控制等極為B級。試驗算該柱底截面是否安全。,【解】(1)彎矩作用平面內(nèi)承載力驗算,0.6y0.6310=186mm,滿足規(guī)范要求。,MU10蒸壓灰砂磚及M5水泥砂漿砌筑，查表得 1.2；,=0.202,=0.465,查表得，MU10蒸壓灰砂磚與M5水泥砂漿砌筑的磚砌體抗壓強度設(shè)計值f=1.5MPa。由于采用水泥砂漿，因此砌體抗壓強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù) 0.9。,柱底截面承載力為：,0.4650.91.5490620103191kN150kN。,0.8160.91.549062010 335kN150kN,對較小邊長方向，按軸心受壓構(gòu)件驗算，此時,則柱底截面的承載力為,柱底截面安全。,(2)彎矩作用平面外承載力驗算,【例3】如圖所示帶壁柱窗間墻，采用MU10燒結(jié)粘土磚、M5的水泥砂漿砌筑，計算高度H05m，柱底承受軸向力設(shè)計值為N150kN，彎矩設(shè)計值為 M30kN.m，施工質(zhì)量控制等級為B級，偏心壓力偏向于帶壁柱一側(cè)，試驗算截面是否安全？,【解】 （1） 計算截面幾何參數(shù),截面面積 A2000240490500725000mm2,截面形心至截面邊緣的距離,慣性矩,mm,296108mm,回轉(zhuǎn)半徑：,T型截面的折算厚度 202707mm,偏心距,滿足規(guī)范要求。,（2）承載力驗算,MU10燒結(jié)粘土磚與M5水泥砂漿砌筑，查表得 1.0；,0.283,則,0.930,=0.388,查表得，MU10燒結(jié)粘土磚與M5水泥砂漿砌筑的磚砌體的抗壓強度設(shè)計值f=1.5MPa。由于采用水泥砂漿，因此砌體抗壓強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù) 0.9。,窗間墻承載力為,0.3880.91.5725000103380kN,150kN。,承載力滿足要求。,混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,第五節(jié) 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,作業(yè)： P259：6-4，單號（1），雙號（2）,2. 砌體局部受壓承載力計算 局部受壓 壓力僅僅作用在砌體的局部面積上的受壓構(gòu)件，分為局部均勻受壓和局部非均勻受壓。,(a)局部均勻受壓 (b)局部不均勻受壓,局部非均勻受壓,1）磚砌體局部受壓的三種破壞形態(tài) 因縱向裂縫的發(fā)展而破壞：在局部壓力作用下有縱向裂縫，斜向裂縫，其中部分裂縫逐漸向上或向下延伸并在破壞時連成一條主要裂縫； 劈裂破壞：在局部壓力作用下產(chǎn)生的縱向裂縫少而集中，且初裂荷載與破壞荷載很接近，在砌體局部面積大而局部受壓面積很小時，有可能產(chǎn)生這種破壞形態(tài)； 與墊板接觸的砌體局部破壞：墻梁的墻高與跨度之比較大，砌體強度較低時，有可能產(chǎn)生梁支承附近砌體被壓碎的現(xiàn)象。,2）砌體局部均勻受壓時的承載力計算,砌體受局部均勻壓力作用時的承載力應(yīng)按下式計算：,（6.5.9）,局部受壓面積上的軸向力設(shè)計值；,砌體局部抗壓強度提高系數(shù)；,局部受壓面積。,式中: Ao影響砌體局部抗壓強度的計算面積,按圖6.6.3規(guī)定采用。,（6.5.8）,砌體局部抗壓強度提高系數(shù)，按下式計算：,【例4】一鋼筋混凝土柱截面尺寸為250mm250mm，支承在厚為370mm的磚墻上，作用位置如圖所示，磚墻用MU10燒結(jié)普通磚和M5水泥砂漿砌筑，柱傳到墻上的荷載設(shè)計值為120KN。試驗算柱下砌體的局部受壓承載力。,【解】局部受壓面積 25025062500mm2,局部受壓影響面積 （2502370）370366300mm2,砌體局部抗壓強度提高系數(shù),砌體局部受壓承載力為,1.771.562500,=165937 N =165.9kN120kN。,砌體局部受壓承載力滿足要求。,查表得MU10燒結(jié)普通磚和M5水泥砂漿砌筑的砌體的抗壓強度設(shè)計值為 1.5MPa；,3)梁端支承處砌體的局部受壓承載力計算,（1）梁支承在砌體上的有效支承長度,（6.3.3）,為梁端實際支承長度（mm）；,梁的截面高度（mm）；,砌體的抗壓強度設(shè)計值(MPa)。,（2）上部荷載對局部受壓承載力的影響,梁端上部砌體的內(nèi)拱作用,上部荷載折減系數(shù)可按下式計算,（6.5.11）,式中 局部受壓面積， ， 為梁寬， 為有效支承長度；當(dāng) 時，取 0。,（3）梁端支承處砌體的局部受壓承載力計算公式,（6.5.10）,式中 局部受壓面積內(nèi)上部荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計值,為上部平均壓應(yīng)力設(shè)計值（N/mm2）；,梁端支承壓力設(shè)計值（N）；,梁端底面應(yīng)力圖形的完整系數(shù),一般可取0.7, 對于過梁和圈梁可取1.0；,砌體的抗壓強度設(shè)計值(MPa),局部受壓面積， ， 為梁寬， 為有效支承長度；,（1）設(shè)置剛性墊塊的作用：增大了局部承壓面積，改善 了砌體受力狀態(tài)。,4）梁端下設(shè)有墊塊時的砌體局部受壓承載力,（2）剛性墊塊的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定： 剛性墊塊的高度不宜小于180mm，自梁邊算起的墊塊挑出長度不宜大于墊塊高度； 在帶壁柱墻的壁柱內(nèi)設(shè)置剛性墊塊時，其計算面積應(yīng)取壁柱范圍內(nèi)的面積，而不應(yīng)計入翼緣部分，同時壁柱上墊塊深入翼墻內(nèi)的長度不應(yīng)小120mm； 當(dāng)現(xiàn)澆墊塊與梁端整體澆注時，墊塊可在梁高范圍內(nèi)設(shè)置。,（3）剛性墊塊的分類：預(yù)制剛性墊塊和現(xiàn)澆剛性墊塊。 在實際工程中，往往采用預(yù)制剛性墊塊；為了計算簡化起見，規(guī)范規(guī)定，兩者可采用相同的計算方法。 （4）剛性墊塊下的砌體局部受壓承載力計算公式,（6.5.12）, 墊塊上 及 的合力的影響系數(shù)，應(yīng)采用公 式 6.5.6 當(dāng) 時的值，即 時的值；,（6.5.12）, 墊塊外砌體面積的有利影響系數(shù);,（6.5.12）,（6.5.13）,-剛性墊塊的影響系數(shù)。按表6.6.1選取。,梁端設(shè)有剛性墊塊時，梁端有效支承長度應(yīng)按下式確定。,【例5】窗間墻截面尺寸為370mm1200mm，磚墻用MU10的燒結(jié)普通磚和M5的混合砂漿砌筑。大梁的截面尺寸為200mm550mm，在墻上的擱置長度為240mm。大梁的支座反力為100kN，窗間墻范圍內(nèi)梁底截面處的上部荷載設(shè)計值為240kN，試對大梁端部下砌體的局部受壓承載力進行 驗算。,【解】查表得MU10燒結(jié)普通磚和M5水泥砂漿砌筑的砌體的抗壓強度設(shè)計值為 1.5Mpa。,梁端有效支承長度為：,局部受壓面積 =19120038200（mm2）,局部受壓影響面積,3,=(200+2370) 370=347800,局部受壓承載力不滿足要求。,砌體局部抗壓強度提高系數(shù),砌體局部受壓承載力為,=1.9962, 0.71.9961.53820010-3=80kN =100kN。,梁下設(shè)預(yù)制剛性墊塊,設(shè)墊塊高度為 180mm， 平面尺寸 370mm500mm， c = 墊塊自梁邊兩側(cè)挑出 150mm 180mm,墊塊面積 370500185000（mm2）,局部受壓影響面積： （50