砌體的承載力計(jì)算1

1、4.1 砌筑工程施工中的建筑與結(jié)構(gòu)知識(shí)4.1.1砌體結(jié)構(gòu)概述由塊體和砂漿砌筑而成的整體材料稱為砌體。根據(jù)砌體的受力性能分為無筋砌體結(jié)構(gòu)、約束砌體結(jié)構(gòu)和配筋砌體結(jié)構(gòu)。1.無筋砌體結(jié)構(gòu)常用的無筋砌體結(jié)構(gòu)有磚砌體、砌塊砌體和石砌體結(jié)構(gòu)。(1)磚砌體結(jié)構(gòu)它是由磚砌體制成的結(jié)構(gòu)，視磚的不同分為燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、混凝土多孔磚和非燒結(jié)硅酸鹽磚砌體結(jié)構(gòu)。磚砌體結(jié)構(gòu)的使用面廣。根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)墻體材料革新的要求，實(shí)行限時(shí)、限地禁止使用黏土實(shí)心磚。對(duì)于燒結(jié)黏土多孔磚，應(yīng)認(rèn)識(shí)到它是墻體材料革新中的一個(gè)過渡產(chǎn)品，其生產(chǎn)和使用亦將逐步受到限制。 (2)砌塊砌體結(jié)構(gòu)它是由砌塊砌體制成的結(jié)構(gòu)。我國(guó)主要采用普通混凝土小型

2、空心砌塊砌體和輕骨料混凝土小型空心砌塊砌體，是替代黏土實(shí)心磚砌體的主要承重砌體材料。當(dāng)其采用混凝土灌孔后，又稱為灌孔混凝土砌塊砌體。在我國(guó)，混凝土砌塊砌體結(jié)構(gòu)有較大的應(yīng)用空間和發(fā)展前途。(3)石砌體結(jié)構(gòu)它是由石砌體制成的結(jié)構(gòu)，根據(jù)石材的規(guī)格和砌體的施工方法的不同分為料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。石砌體結(jié)構(gòu)主要在石材資源豐富的地區(qū)采用。 2.配筋砌體結(jié)構(gòu)它是由配置鋼筋的砌體作為主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，即通過配筋使鋼筋在受力過程中強(qiáng)度達(dá)到流限的砌體結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為配筋砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向和水平方向的配筋率均不應(yīng)小于0.07。如配筋混凝土砌塊砌體剪力墻，具有和鋼筋混凝土剪力墻類似的受力性能。有的

3、還提出豎向和水平方向配筋率之和不小于0.2，可稱為全配筋砌體結(jié)構(gòu)。配筋砌體結(jié)構(gòu)具有較高的承載力和延性，改善了無筋砌體結(jié)構(gòu)的受力性能，擴(kuò)大了砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。3.約束砌體結(jié)構(gòu)通過豎向和水平鋼筋混凝土構(gòu)件約束砌體的結(jié)構(gòu)，稱為約束砌體結(jié)構(gòu)。最為典型的是在我國(guó)廣為應(yīng)用的鋼筋混凝土構(gòu)造柱一圈梁形成的砌體結(jié)構(gòu)體系。它在抵抗水平作用時(shí)使墻體的極限水平位移增大，從而提高墻的延性，使墻體裂而不倒。其受力性能介于無筋砌體結(jié)構(gòu)和配筋砌體結(jié)構(gòu)之間，或者相對(duì)于配筋砌體結(jié)構(gòu)而言，是配筋加強(qiáng)較弱的一種配筋砌體結(jié)構(gòu)。如果按照提高墻體的抗壓強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度要求設(shè)置加密的鋼筋混凝土構(gòu)造柱，則屬配筋砌體結(jié)構(gòu)，這是近年來我國(guó)對(duì)構(gòu)造柱

4、作用的一種新發(fā)展。 4.我國(guó)采用的配筋砌體結(jié)構(gòu) 在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用的配筋砌體結(jié)構(gòu)有下列三類。 (1)網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件 在磚砌體的水平灰縫中配置鋼筋網(wǎng)片的砌體承重構(gòu)件，稱為網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件，亦稱為橫向配筋磚砌體構(gòu)件(圖4.1a)，主要用作承受軸心壓力或偏心距較小的受壓的墻、柱。 (2)組合磚砌體構(gòu)件 由磚砌體和鋼筋混凝土或鋼筋砂漿組成的砌體承重構(gòu)件，稱為組合磚砌體構(gòu)件。工程上有兩種形式，一種是采用鋼筋混凝土作面層或鋼筋砂漿作面層的組合砌體構(gòu)件(圖4.1b)，可用作偏心距較大的偏心受壓墻、柱。另一種是在墻體的轉(zhuǎn)角、交接處并沿墻長(zhǎng)每隔一定的距離設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱而形成的組合墻(圖4.1c)，構(gòu)

5、造柱除約束砌體，還直接參與受力，較無筋墻體的受壓、受剪承載力有一定程度的提高，可用作一般多層房屋的承重墻。 圖4.1 配筋砌體結(jié)構(gòu)類型 (3)配筋混凝土砌塊砌體構(gòu)件 在混凝土小型空心砌塊砌體的孔洞內(nèi)設(shè)置豎向鋼筋和在水平灰縫或砌塊內(nèi)設(shè)置水平鋼筋并用灌孔混凝土灌實(shí)的砌體承重構(gòu)件，稱為配筋混凝土砌塊砌體構(gòu)件(圖4.1d)，對(duì)于承受豎向和水平作用的墻體，又稱為配筋混凝土砌塊砌體剪力墻。其砌體采用專用砂漿混凝土小型空心砌塊砌筑砂漿砌筑，在砌體的水平灰縫(水平鋼筋直徑較細(xì)時(shí))或凹槽砌塊內(nèi)(水平鋼筋直徑較粗時(shí))設(shè)置水平鋼筋，在砌體的豎向孔洞內(nèi)插入豎向鋼筋，最后在設(shè)置鋼筋處采用專用混凝土混凝土小型空心砌塊灌孔

6、混凝土灌實(shí)。配筋混凝土砌塊砌體剪力墻具有良好的靜力和抗震性能，是多層和中高層房屋中一種有競(jìng)爭(zhēng)力的承重結(jié)構(gòu)。 4.1.2砌體的力學(xué)性能1.砌體的受壓性能砌體的抗壓強(qiáng)度高，而抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度很低。為了充分發(fā)揮材料的作用，砌體通常被用作受壓構(gòu)件。(1)砌體受壓破壞特征1)普通磚砌體從磚柱受壓試驗(yàn)可知磚砌體軸心受壓時(shí)，按照裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展和破壞特點(diǎn)，可劃分為三個(gè)受力階段。圖4.2為磚強(qiáng)度=25MPa，砂漿強(qiáng)度=12MPa的頁巖粉煤灰磚砌體的軸心受壓破壞情況。第一階段：從砌體開始受壓，隨壓力的增大至出現(xiàn)第一條裂縫(有時(shí)有數(shù)條，稱第一批裂縫)。其特點(diǎn)是僅在單塊磚內(nèi)產(chǎn)生細(xì)小的裂縫(圖4.2b)，如不增加

7、壓力，該裂縫亦不發(fā)展。砌體處于彈性受力階段。根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果，磚砌體內(nèi)產(chǎn)生第一批裂縫時(shí)的壓力約為破壞壓力的5070 。第二階段：隨壓力的增大，砌體內(nèi)裂縫增多，單塊磚內(nèi)裂縫不斷發(fā)展，并沿豎向通過若干皮磚，逐漸形成一段一段的裂縫(圖4.2c)。其特點(diǎn)在于砌體進(jìn)入彈塑性受力階段，即使壓力不再增加，砌體壓縮變形增長(zhǎng)快，砌體內(nèi)裂縫繼續(xù)加長(zhǎng)增寬。此時(shí)的壓力約為破壞壓力的8090，表明砌體已臨近破壞。砌體結(jié)構(gòu)在使用中，若出現(xiàn)這種狀態(tài)是十分危險(xiǎn)的，應(yīng)立即采取措施或進(jìn)行加固處理。第三階段：壓力繼續(xù)增加至砌體完全破壞。其特點(diǎn)是砌體中裂縫急劇加長(zhǎng)增寬，個(gè)別磚被壓碎或形成的小柱體失穩(wěn)破壞(圖4.2d)。此時(shí)砌體的強(qiáng)

8、度稱為砌體的破壞強(qiáng)度。圖4.2 a中實(shí)測(cè)的砌體抗壓強(qiáng)度為6.79MPa。 (a) (b)第一階段 (c) 第二階段 (d)第三階段圖4.2 磚砌體軸心受壓時(shí)的破壞特征分析上述試驗(yàn)結(jié)果可看出，磚砌體在受壓破壞時(shí)，有一個(gè)重要的特征是單塊磚先開裂，且砌體的抗壓強(qiáng)度總是低于它所采用磚的抗壓強(qiáng)度。這是因?yàn)槠鲶w內(nèi)的單塊磚受到復(fù)雜應(yīng)力作用的結(jié)果，如圖4.3 所示。 圖4.3 砌體內(nèi)磚的復(fù)雜受力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)是砌體自身性質(zhì)決定的。首先，由于砌體內(nèi)灰縫的厚薄不一，砂漿難以飽滿、均勻密實(shí)，磚的表面又不完全平整和規(guī)則，砌體受壓時(shí)，磚并非如想象的那樣均勻受壓，而是處于受拉、受彎和受剪的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。磚和砂漿這兩種材

9、料的彈性模量和橫向變形的不相等，亦增大了上述復(fù)雜應(yīng)力。砂漿的橫向變形一般大于磚的橫向變形，砌體受壓后，它們相互約束，使磚內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。砌體內(nèi)的磚又可視為彈性地基(水平縫砂漿)上的梁，砂漿(基底)的彈性模量愈小，磚的變形愈大，磚內(nèi)產(chǎn)生的彎、剪應(yīng)力也愈高。此外，砌體內(nèi)豎縫的砂漿往往不密實(shí)，磚在豎縫處易產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中。上述種種原因均導(dǎo)致砌體內(nèi)的磚受到較大的彎曲、剪切和拉應(yīng)力的共同作用。由于磚是一種脆性材料，它的抗彎、抗剪和抗拉強(qiáng)度很低。因而砌體受壓時(shí)，首先是單塊磚在復(fù)雜應(yīng)力作用下開裂，破壞時(shí)砌體內(nèi)磚的抗壓強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮。這是砌體受壓性能不同于其他建筑材料受壓性能的一個(gè)基本特點(diǎn)。還需指出，砌體

10、的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于它所采用磚的抗壓強(qiáng)度，也與磚的抗壓強(qiáng)度的確定方法有關(guān)。如在測(cè)定燒結(jié)普通磚的抗壓強(qiáng)度時(shí)，試塊尺寸為1l5×115×l20mm，試塊中僅有一道經(jīng)仔細(xì)抹平的水平灰縫砂漿，其受壓工作情況遠(yuǎn)比砌體中磚的工作情況有利。2)多孔磚砌體燒結(jié)多孔磚和混凝土多孔砌體的軸心受壓試驗(yàn)表明，砌體內(nèi)產(chǎn)牛第一批裂縫時(shí)的壓力較上述普通磚砌體產(chǎn)生第一批裂縫時(shí)的壓力高，約為破壞壓力的70。在砌體受力的第二階段，出現(xiàn)裂縫的數(shù)量不多，但裂縫豎向貫通的速度快，且臨近破壞時(shí)磚的表面普遍出現(xiàn)較大面積的剝落(如圖4.4所示)。(a) (b)圖4.4 頁巖粉煤灰多孔磚砌體軸心受壓破壞多孔磚砌體軸心受壓時(shí)，自

11、第二至第三個(gè)受力階段所經(jīng)歷的時(shí)間亦較短。上述現(xiàn)象是由于多孔磚的高度比普通磚的高度大，且存在較薄的孔壁，致使多孔磚砌體較普通磚砌體具有更為顯著的脆性破壞特征。 3)混凝土小型砌塊砌體 混凝土小型空心砌塊砌體軸心受壓時(shí)，按照裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展和破壞特點(diǎn)，也如普通磚砌體那樣，可劃分為三個(gè)受力階段。但對(duì)于空心砌塊砌體，由孔洞率大、砌塊各壁較薄，對(duì)于灌孔的砌塊砌體，還涉及塊體與芯柱的共同作用使其砌體的破壞特征較普通磚砌體的破壞特征仍有所區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下幾方面：(a) (b)圖4.5 混凝上空心砌塊砌體軸心受壓破壞 a.在受力的第一階段。砌體內(nèi)往往只產(chǎn)生一條裂縫，且裂縫較細(xì)。由于砌塊的高度較普通磚的高度

12、大。第一條裂縫通常在一塊砌塊的高度內(nèi)貫通。 b.對(duì)于空心砌塊砌體第一條豎向裂縫常在砌體寬面上沿砌塊孔邊產(chǎn)生，即砌塊孔洞角部肋厚度減小處產(chǎn)生裂縫(圖4.5a)。隨著壓力的增加，沿砌塊孔邊或沿砂漿。豎縫產(chǎn)生裂縫。并在砌體窄面(側(cè)而)上產(chǎn)生裂縫，(圖4.5b)。裂縫大多位于砌塊孔洞中部，也有的發(fā)生在孔邊邊。最終往往因裂縫驟然加寬而破壞。砌塊砌體破壞時(shí)裂縫數(shù)量較普通磚砌體破壞時(shí)的裂縫數(shù)量要少得多。c.對(duì)于灌孔砌塊砌體，隨著壓力的增加，砌塊周邊的肋對(duì)混凝土芯體有一定的橫向約束。這種約束作用與砌塊和芯體混凝土的強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)砌塊抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于芯體混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)。第一條豎向裂縫常在砌塊孔洞中部的肋上產(chǎn)生隨

13、后各肋均有裂縫出觀砌塊先于芯體開裂。當(dāng)砌塊抗壓強(qiáng)度與芯體混凝土抗壓強(qiáng)度接近時(shí)。砌塊與芯體均產(chǎn)生豎向裂縫，表明砌塊與芯出體共同工作較好。隨著芯體混凝土橫向變形的增大，砌塊孔洞中部肋上的豎向裂縫加寬砌塊的肋向外崩出導(dǎo)致砌體完全破壞。破壞時(shí)芯體混凝土有多條明顯的內(nèi)縱向裂縫。如圖4.6所示。(a) (b)圖4.6 多孔混凝土塊砌體軸心受壓破壞 試驗(yàn)表明，其開裂荷載與破壞荷載之比，無論灌孔與否均約為0.5。空心砌塊砌體與灌孔砌塊砌體在彈性階段的受力性能完全相同。但也有的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于空心砌塊砌體其平均比值約為0.5，對(duì)于灌孔砌塊砌體其平均比值約為0.7，這可能與砌塊、灌孔混凝土的強(qiáng)度的匹配程度有關(guān)。二者

14、的抗壓強(qiáng)度相接近，對(duì)于發(fā)揮它們的共同工作最為有利。 4)毛石砌體 毛石砌體受壓時(shí)，由于毛石和灰縫形狀不規(guī)則，砌體的勻質(zhì)性較差，砌體的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)更為不利，因而產(chǎn)生第一批裂縫時(shí)的壓力與破壞壓力的比值，相對(duì)于普通磚砌體的比值更小，約為0.3，且毛石砌體內(nèi)產(chǎn)生的裂縫不如普通磚砌體那樣分布有規(guī)律。 2. 影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素(1)塊體和砂漿的強(qiáng)度 塊體和砂漿的強(qiáng)度指標(biāo)是確定砌體強(qiáng)度最主要的因素。塊體和砂漿的強(qiáng)度高，砌體的抗壓強(qiáng)度也高。試驗(yàn)證明，提高塊體的強(qiáng)度等級(jí)比提高砂漿強(qiáng)度等級(jí)對(duì)增大砌體抗壓強(qiáng)度的效果好。在可能的條件下，應(yīng)盡可能采用強(qiáng)度等級(jí)較高的塊體。 (2)塊體的尺寸與外觀形狀 塊體的尺寸、

15、外觀形狀及表面平整程度對(duì)砌體的抗壓強(qiáng)度電有較大影響。從前面對(duì)單磚在砌體中受力狀態(tài)的分析可以看出，塊體厚度大，外形規(guī)則平整，其在砌體中所受的拉、彎、剪應(yīng)力較小，有利于推遲塊材裂縫的出現(xiàn)，從而延緩了砌體的破壞，提高了抗壓強(qiáng)度。 (3)砂漿的性能 砂漿具有較明顯的彈塑性性質(zhì)，在砌體內(nèi)采用變形率大的砂漿，單塊磚內(nèi)受到的彎、剪應(yīng)力和橫向拉應(yīng)力增大，對(duì)砌體抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。砂漿的流動(dòng)性大，砌筑時(shí)能使灰縫均勻密實(shí)，可改善塊體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，使砌體強(qiáng)度提高。但砂漿的流動(dòng)性也不能太大，否則，硬化后變形率增大，砌體強(qiáng)度反而有所降低。 (4)砌筑質(zhì)量 砌體砌筑時(shí)水平灰縫的飽滿度、水平灰縫的厚度及磚的含水率等關(guān)系著

16、砌體質(zhì)量的優(yōu)劣。試驗(yàn)表明，當(dāng)砂漿的飽滿度為73時(shí)，砌體強(qiáng)度即可達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度。因此，砌體施工及驗(yàn)收規(guī)范中，要求水平灰縫砂漿飽滿度大于80。水平灰縫愈厚，砂漿橫向變形愈大，砌體內(nèi)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)隨之加劇，砌體的抗壓強(qiáng)度亦降低。通常要求水平灰縫厚度為812mm。干磚會(huì)過多吸收灰縫中砂漿的水分，使砂漿失水而達(dá)不到結(jié)硬后應(yīng)有的強(qiáng)度。為此，一般控制磚的含水率為10l5。此外，塊體的外形規(guī)整程度、試件齡期、豎向灰縫飽滿度、砂漿和塊體的粘結(jié)力以及搭砌方式等都會(huì)對(duì)砌體的抗壓強(qiáng)度有影響。3.砌體的局部受壓性能局部受壓是砌體結(jié)構(gòu)中常見的一種受力狀態(tài)，其特點(diǎn)在于軸向壓力僅作用于砌體的部分截面上。如砌體結(jié)構(gòu)房屋中，承受上

17、部柱或墻傳來的壓力的基礎(chǔ)頂面，在梁或屋架端部支承處的截面上，均產(chǎn)生局部受壓。視局部受壓面積上壓應(yīng)力分布的不同，分為局部均勻受壓和局部不均勻受壓。當(dāng)砌體局部截面上受均勻壓應(yīng)力作用，稱為局部均勻受壓，如圖4.7所示。 圖4.7 砌體局部均勻受壓當(dāng)砌體局部截面上受不均勻壓應(yīng)力作用，稱為局部不均勻受壓，如圖4.8所示。圖4.8 砌體局部不均勻受壓(1)砌體局部受壓破壞特征根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，砌體局部受壓有三種破壞形態(tài)。1)因豎向裂縫的發(fā)展而破壞圖4.9為中部作用局部壓力的墻體施加局部壓力后，第一批裂縫并不在與鋼墊板直接接觸的砌體內(nèi)出現(xiàn)，而大多是在距鋼墊板l2皮磚以下的砌體內(nèi)產(chǎn)生，裂縫細(xì)而短小。隨著局部壓力的

18、繼續(xù)增加，裂縫數(shù)量增多，既產(chǎn)生豎向裂縫，還產(chǎn)生自局部壓力位置向兩側(cè)發(fā)展的斜裂縫。這些裂縫有的延伸加長(zhǎng)，最終往往因一條上下貫通且較寬(裂縫上、下較細(xì)，中間較寬)的裂縫產(chǎn)生而完全破壞，如圖4.9(a)所示。這是砌體局部受壓中的一種基本破壞形態(tài)。 2)劈裂破壞在局部壓力作用下，這種破壞的特征是，豎向裂縫少而集中，初裂荷載與破壞荷載很接近，即一旦砌體內(nèi)產(chǎn)生豎向裂縫，便猶如刀劈那樣立即破壞，如圖4.9(b)所示。試驗(yàn)表圖4.9 砌體局部均勻受壓破壞形態(tài)明，在砌體面積大而局部受壓面積很小時(shí)，有可能產(chǎn)生這種破壞形態(tài)。3)局部受壓面積附近的砌體壓壞這種破壞較少見，尤其在試驗(yàn)時(shí)極少發(fā)生與鋼墊板接觸附近的砌體被壓

19、壞的現(xiàn)象。但工程上當(dāng)墻梁的墻高與跨度之比較大，砌體強(qiáng)度較低時(shí)，托梁支座附近上部砌體有可能被局部壓碎 。(2)局部受壓的工作機(jī)理一般墻體在中部局部壓力作用下，沿該壓力的豎向截面上的橫向應(yīng)力x與豎向應(yīng)力y的分布如圖4.10所示(圖中+號(hào)為拉應(yīng)力，一號(hào)為壓應(yīng)力)。在局部壓力作用下，局部受壓區(qū)的砌體在產(chǎn)生豎向壓縮變形的同時(shí)還產(chǎn)生橫向受拉變形，而周圍未直接承受壓力的砌體像套箍一樣阻止該橫向變形，且與墊板接觸的砌體處于雙向受壓或三向受壓狀態(tài)，使得局部受壓區(qū)砌體的抗壓能力(局部抗壓強(qiáng)度)較一般情況下的砌體抗壓強(qiáng)度有較大程度的提高，這是“套箍強(qiáng)化”作用的結(jié)果。從圖4.10中。的分布可看出，最大橫向拉應(yīng)力產(chǎn)生在

20、墊板下方的一個(gè)區(qū)段上，當(dāng)其值超過砌體抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生豎向裂圖4.10 局部受壓應(yīng)力分布縫，這是局部受壓時(shí)第一批裂縫，往往發(fā)生在距鋼墊板數(shù)皮磚以下砌體的原因。對(duì)于邊緣及端部局部受壓情況，上述“套箍強(qiáng)化”作用不明顯甚至不存在。根據(jù)“力的擴(kuò)散”的概念，只要存在未直接承受壓力面積，就有力的擴(kuò)散，能在不同程度上提高砌體的抗壓強(qiáng)度。此外，局部受壓時(shí)，由于未直接承受局部壓力的截面的變形小于直接承受局部壓力的截面的變形，即在邊緣及端部局部受壓情況下，仍將提供一定的側(cè)壓力，這也有利于局部受壓。因此，從力的擴(kuò)散和側(cè)壓力的綜合影響來解釋砌體局部抗壓強(qiáng)度提高的原因是恰當(dāng)?shù)?。由上述分析可看出，砌體局部受壓時(shí)，盡管砌體局

21、部抗壓強(qiáng)度得到提高，但局部受壓面積往往很小，這對(duì)于工程結(jié)構(gòu)是很不利的。4.砌體的受剪性能（1）砌體受剪破壞特征砌體結(jié)構(gòu)在剪力作用下，可能發(fā)生三種形式的破壞：沿水平灰縫破壞、沿齒縫破壞及沿階梯形截面破壞，其中沿階梯形縫破壞是在地震中墻體最常見的破壞形式。(a)沿水平灰縫破壞 (b)沿齒縫破壞 (c)沿階梯形縫破壞圖4.11 砌體受剪破壞特征 對(duì)于一個(gè)材料單元(圖4.12)，只作用有剪應(yīng)力時(shí)，屬純剪受力狀態(tài)(圖 4.12a)。若該材料單元作用有壓應(yīng)力x和y時(shí)，即在雙軸應(yīng)力作用下(圖4.12b)，在一定的斜截面上(其夾角為)承受法向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力 (圖4.12c)，屬剪一壓復(fù)合受力狀態(tài)當(dāng)x=-y時(shí)，

22、單元中最大剪應(yīng)力產(chǎn)生在=45°的斜面上。上述純剪是剪一壓復(fù)合受力的一種特定狀態(tài)。 圖4.12 材料單元的受剪 如果砌體只在剪力作用下，將沿灰縫截面破壞，破壞很突然，稱為沿通縫截面破壞。當(dāng)砌體截面上受剪應(yīng)力()和垂直壓應(yīng)力(y)同時(shí)作用時(shí)，其受力性能和破壞特征與上述純剪情況有較大差別，即在剪-壓復(fù)合受力狀態(tài)下，隨y/的不同，將產(chǎn)生三種破壞形態(tài)。1)剪摩破壞為了反映砌體的剪一壓復(fù)合受力，將砌體的通縫方向與豎向砌筑成不同的夾角，然后在試件頂面施加豎向壓力，如圖4.13所示。試驗(yàn)表明，當(dāng)y/較小，即通縫方向與豎向的夾角450時(shí)，砌體沿通縫截面受剪，當(dāng)其摩擦力不足以抗剪時(shí)，將產(chǎn)生滑移而破壞(圖

23、4.13a)，稱為剪摩破壞。2)剪壓破壞當(dāng)y/較大，即450600時(shí)，砌體將產(chǎn)生階梯形裂縫(齒縫)而破壞(圖4.13b)，稱為剪壓破壞。這種破壞實(shí)質(zhì)上是因截面上的主拉應(yīng)力超過砌體的抗拉強(qiáng)度所致。3)斜壓破壞當(dāng)y/更大，即450900時(shí)，砌體將基本沿壓應(yīng)力作用方向產(chǎn)生裂縫而破壞(圖4.13c)，稱為斜壓破壞。 (a)剪摩破壞； (b)剪壓破壞； (c)斜壓破壞圖4.13 砌體的剪一壓破壞形態(tài) 砌體的受剪破壞屬脆性破壞，上述斜壓破壞更具脆性，設(shè)計(jì)上應(yīng)予避免，在施工上更應(yīng)注意材料質(zhì)量和施工質(zhì)量 (2)砌體抗剪強(qiáng)度的影響因素 同在砌體抗壓強(qiáng)度影響因素中的分析，影響砌體抗剪強(qiáng)度的因素亦較多。主要有以下幾

24、點(diǎn)。 1）砌體材料強(qiáng)度 根據(jù)砌體受剪破壞形態(tài)的不同，塊體和砂漿強(qiáng)度對(duì)砌體抗剪強(qiáng)度影響的程度不一。在剪摩和剪壓情況下，塊體的強(qiáng)度幾乎對(duì)砌體抗剪強(qiáng)度不產(chǎn)生影響，但對(duì)于斜壓情況，由于砌體基本上沿壓力作用方向開裂，塊體強(qiáng)度增大可顯著提高砌體抗剪強(qiáng)度。砂漿強(qiáng)度無論針對(duì)哪一種破壞形態(tài)對(duì)砌體抗剪強(qiáng)度均有直接影響，特別是對(duì)于剪摩和剪壓情況，砂漿強(qiáng)度的增大對(duì)提高砌體抗剪強(qiáng)度更為明顯。 在灌孔混凝土砌塊砌體中，還有芯柱混凝土的影響，由于芯柱混凝土自身抗剪強(qiáng)度和芯柱在砌體中的“銷栓”作用，因而隨灌孔混凝土強(qiáng)度的增大，灌孔砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度有較大幅度的提高。 2）垂直壓應(yīng)力 上面已指出砌體受剪破壞與垂直壓應(yīng)力(y)密

25、切相關(guān)，表明它直接影響砌體的抗剪強(qiáng)度。在剪摩情況下，水平灰縫中砂漿產(chǎn)生較大的剪切變形，此時(shí)垂直壓應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力可阻止或減小剪切面的水平滑移。因而隨垂直壓應(yīng)力(y)的增大，砌體抗剪強(qiáng)度(fv)提高，如圖4.14中線A所示。隨著y的增加，y/f約在0.6左右，砌體斜截面上將因抗主拉應(yīng)力的強(qiáng)度不足而產(chǎn)生剪壓破壞，此時(shí)垂直壓應(yīng)力的增大對(duì)砌體抗剪強(qiáng)度的影響不大，如圖4.14中曲線B和C的交叉區(qū)段，砌體抗剪強(qiáng)度的變化趨于平緩。當(dāng)y更大時(shí)，砌體產(chǎn)生斜壓破壞，隨y的增大砌體抗剪強(qiáng)度迅速降低直至為零，其變化如圖4.14中曲線C所示。圖4.14 垂直壓應(yīng)力對(duì)砌體抗剪強(qiáng)度的影響 3）砌體工程施工質(zhì)量砌筑質(zhì)量對(duì)砌體

26、抗剪強(qiáng)度的影響主要與砂漿的飽滿度和塊體在砌筑時(shí)的含水率有關(guān)，其中豎向灰砂漿飽滿度的影響不可忽視。如多孔磚砌體沿齒縫截面受剪的試驗(yàn)表明，當(dāng)砌體水平灰縫砂漿飽滿度大于92而豎向灰縫未灌砂漿,或當(dāng)水平灰縫砂漿飽滿度大于62，而豎向灰縫內(nèi)砂漿飽滿，或當(dāng)水平灰縫砂漿飽滿度大于80而豎向灰縫砂漿飽滿度大于40，砌體抗剪強(qiáng)度可達(dá)規(guī)范規(guī)定值,砌體抗剪強(qiáng)度可達(dá)規(guī)范規(guī)定值。但當(dāng)水平灰縫砂漿飽滿度為7080而豎向灰縫內(nèi)未灌砂漿，砌體抗剪強(qiáng)度較規(guī)定值降低2030。對(duì)于塊體砌筑時(shí)的含水率，有的試驗(yàn)研究認(rèn)為，隨其含水率的增加砌體抗剪強(qiáng)度相應(yīng)提高，與它對(duì)砌體抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律一致。但較多的試驗(yàn)結(jié)果與此不同，如磚的含水率對(duì)砌

27、體抗剪強(qiáng)度的影響，存在一個(gè)較佳含水率，當(dāng)磚的含水率約為l0時(shí)砌體的抗剪強(qiáng)度最高。 5.砌體受拉、受彎性能砌體結(jié)構(gòu)常用于受壓構(gòu)件,在工程中有時(shí)也能用于受拉、受彎和受剪的情況。 (1)砌體的軸心受拉性能 在實(shí)際工程中，例如圓形磚水池池壁環(huán)向會(huì)受拉。砌體在軸心拉力作用下，可能有三種破壞形式：沿齒縫截面破壞(見圖4.15a)；沿塊材和豎向灰縫破壞(見圖4.15b)；沿水平灰縫截面破壞(見圖4.15c)。當(dāng)沿齒縫截面破壞時(shí)，承載能力取決于砂漿與塊材之間的粘接力；當(dāng)沿塊材和豎向灰縫截面破壞時(shí)，砌體抗拉承載能力取決于塊材本身的抗拉強(qiáng)度，當(dāng)沿塊材抗拉強(qiáng)度低于水平灰縫中砂漿與塊材之間的切向粘接力時(shí)，才會(huì)發(fā)生這種

28、破壞形式；當(dāng)軸向拉力與砌體的水平灰縫垂直時(shí)，砌體發(fā)生沿水平通縫截面破壞，這時(shí)對(duì)抗拉承載力起決定作用的因素是法向粘接力。由于法向粘接力不可靠，所以工程中不允許采用垂直于通縫受拉的軸心受拉構(gòu)件。a)沿齒縫破壞 b)沿塊體和豎向灰縫破壞 c)沿水平通縫截面破壞圖4.15 砌體軸心受拉破壞特征 （2）砌體的受彎性能 在實(shí)際工程中，像擋土墻、地下室墻體等承受彎矩或大偏心受壓構(gòu)件，不僅有彎矩同時(shí)又有軸力共同作用，導(dǎo)致砌體截面彎曲受拉。砌體結(jié)構(gòu)在彎曲受拉時(shí)也可分為三種破壞形式，即沿齒縫截面破壞、沿通縫截面破壞、沿塊體與豎向灰縫截面破壞(見圖4.16)。a)沿齒縫破壞 b) 沿塊體和豎向灰縫破壞 c）沿通縫截

29、面破壞圖4.16.砌體彎曲受拉破壞4.1.3砌體的構(gòu)造要求磚墻通常用作內(nèi)外承重墻、隔墻或圍護(hù)墻。承重墻厚度是根據(jù)承載力和穩(wěn)定性要求來確定的。對(duì)于外墻尚需考慮保溫和隔熱要求。墻體的厚度應(yīng)該滿足模數(shù)制的要求。磚墻采用磚塊砌筑，其厚度應(yīng)符合磚的模數(shù)要求。磚墻的厚度尺寸見表4.1。 表4.1 磚墻厚度尺寸表 墻名稱1/4磚墻1/2磚墻3/4磚墻一磚墻一磚半墻兩磚墻標(biāo)志尺寸60120180240370490構(gòu)造尺寸501151782403654904.1.4 砌體的承載力計(jì)算1.砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 (1) 基本規(guī)定各類砌體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fk)、設(shè)計(jì)值(f)的確定方法如下： ( 4.1 ) ( 4.2 )式

30、中f砌體強(qiáng)度的變異系數(shù)，按表4.2的規(guī)定采用。 砌體的強(qiáng)度平均值我國(guó)砌體施工質(zhì)量控制等級(jí)分為A、B、C三級(jí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常按B級(jí)考慮，即取f=1.6；當(dāng)為C級(jí)時(shí)，取f=l.8，即砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整系數(shù)a=l.61.8=0.89；當(dāng)為A級(jí)時(shí)，取f=1.5，可取a=1.05。砌體強(qiáng)度與施工質(zhì)量控制等級(jí)的上述規(guī)定，旨在保證相同可靠度的要求下，反映管理水平、施工技術(shù)和材料消耗水平的關(guān)系。工程施工時(shí)，施工質(zhì)量控制等級(jí)由設(shè)計(jì)方和建設(shè)方商定，并應(yīng)明確寫在設(shè)計(jì)文件和施工圖紙上。 不同受力狀態(tài)下各類砌體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值及與平均值fm的關(guān)系，如表4.2所示。 表4.2 fk 、f與fm的相互關(guān)系 類 別各類

31、砌體受壓0.170.720.45毛石砌體受壓0.240.600.37各類砌體受拉、受彎、受剪0.200.670.42毛石砌體受拉、受彎、受剪0.260.570.36注：表內(nèi)f為施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí)的取值。 以下所述均指當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí)，根據(jù)塊體和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)，且齡期為28d的以毛截面計(jì)算的各類砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的詳細(xì)取值。 (2) 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)按表4.3采用。表4.3 燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa) 磚強(qiáng)度等級(jí)砂漿強(qiáng)度等級(jí)砂漿強(qiáng)度M15M10M7.5M5M2.50MU303.943.272.932.592.26

32、1.15MU253.602.982.682.372O61O5MU203.222.672.392.121.840.94MUl52.792.312O71.831.600.82MUlO1.891.691.501.300.67 注：當(dāng)燒結(jié)多孔磚的孔洞率大于30時(shí)，表中數(shù)值應(yīng)乘以0.9。 燒結(jié)多孔磚砌體和燒結(jié)普通磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值均列在同一表內(nèi)，這是因?yàn)殡S著多孔磚孔洞率的增大，制磚時(shí)需增大壓力擠出磚坯，磚的密實(shí)性增加，它平衡或部分平衡了由于孔洞引起磚的強(qiáng)度的降低。另外，多孔磚的塊高比普通磚的塊高大，有利于改善砌體內(nèi)的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，使砌體抗壓強(qiáng)度提高。因而當(dāng)多孔磚的孔洞率不大時(shí)，上述二者砌體抗壓強(qiáng)度相

33、等。但由于燒結(jié)多孔磚砌體受壓破壞時(shí)脆性增大，且當(dāng)磚的孔洞率大于30時(shí)，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以0.9，這種適當(dāng)?shù)慕档褪禽^為穩(wěn)妥的。 (3)軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)按表4.4采用。 對(duì)于用形狀規(guī)則的塊體砌筑的砌體，其軸心抗拉強(qiáng)度和彎曲抗拉強(qiáng)度受塊體搭接長(zhǎng)度與塊體高度之比值大小的影響。不同砌筑形式時(shí)磚的搭接長(zhǎng)度與高度h如圖4.24所示。采用一順一丁、梅花丁或全部丁砌時(shí)，h=1.0，表4.4中的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值即根據(jù)這類情況的試驗(yàn)結(jié)果獲得。當(dāng)采用三順一丁砌筑方式時(shí)h1，砌體沿齒縫截面的軸心抗拉強(qiáng)度可提高20%，但因施工圖中一

34、般不規(guī)定砌筑方法，故表4.4中不考慮其提高。如采用其他砌筑方式且該比值小于l時(shí)，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft則應(yīng)乘以比值予以減小。同理，對(duì)于其彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值也作了表4.4中注l的規(guī)定。 (a)三順一??； (b)一順一丁； (c)梅花??； (d)全丁 圖4.24 磚的搭接長(zhǎng)度與高度 沿砌體灰縫截面破壞時(shí)砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 表4.4 彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa) 注：l對(duì)于用形狀規(guī)則的塊體砌筑的砌體，當(dāng)搭接長(zhǎng)度與塊體高度的比值小于l時(shí)，其軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft和彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftm應(yīng)按表中數(shù)值乘以搭接長(zhǎng)度與塊體高度比值后采用。 2對(duì)孔洞率不大于35的雙排孔或多排孔輕骨料混

35、凝土砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)按表中混凝土砌塊砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以l.1。 3對(duì)蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體，當(dāng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，表中強(qiáng)度設(shè)計(jì)值允許作適當(dāng)調(diào)整。 4對(duì)燒結(jié)頁巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚砌體，當(dāng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，表中強(qiáng)度設(shè)計(jì)值允許作適當(dāng)調(diào)整。 5對(duì)混凝土砌塊砌體，表中砂漿強(qiáng)度等級(jí)相應(yīng)為Mbl0、Mb7.5、Mb5、Mb2.5。 (4)砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整 工程上砌體的使用情況多種多樣，在某些情況下砌體強(qiáng)度可能降低，在有的情況下需要適當(dāng)提高或降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全儲(chǔ)備，因而在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)需考慮砌體強(qiáng)度的調(diào)整，即將上述砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以調(diào)整系數(shù)a。這一點(diǎn)易被忽視，如只一味取砌體

36、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為f而不是取af，往往造成計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，不符合砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的要求。 砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用： 1)有吊車房屋砌體，跨度不小于9m的梁下燒結(jié)普通磚砌體，跨度不小于7.2m的梁下燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體，a為0.9。 2)對(duì)無筋砌體構(gòu)件，其截面面積小于0.3m2時(shí)，a為其截面面積加0.7。對(duì)配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中砌體截面面積小于0.2m2時(shí)，a為其截面面積加0.8。構(gòu)件截面面積以“m2”計(jì)。3)當(dāng)砌體用水泥砂漿砌筑時(shí)，對(duì)表4.3中的數(shù)值，a為0.9；對(duì)表4.4中的數(shù)值，a為0.8；對(duì)配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中的砌體采用水泥砂漿

37、砌筑時(shí)，僅對(duì)砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以調(diào)整系數(shù)a。 4)當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為C級(jí)時(shí)，a為0.89。 5)當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，a為1.1。 配筋砌體的施工質(zhì)量控制等級(jí)不得采用C級(jí)。 施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可按砂漿強(qiáng)度為零進(jìn)行驗(yàn)算。 對(duì)于冬期施工采用摻鹽砂漿法施工的砌體，砂漿強(qiáng)度等級(jí)按常溫施工的強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)時(shí)，砌體強(qiáng)度和穩(wěn)定性可不另行驗(yàn)算。 2.受壓構(gòu)件承載力 (1)受壓短柱的承載力分析對(duì)無筋砌體的受壓短柱，當(dāng)承受軸向壓力N時(shí)如果把砌體看作勻質(zhì)彈性體，按照材料力學(xué)方法計(jì)算，則截面較大受壓邊緣的應(yīng)力(圖4.25 )為： (4.3) 式中 A、I、i - 分別為砌體的截面面

38、積、慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑； e 軸向壓力的偏心距； y 受壓邊緣到截面形心軸的距離。在偏心距不很大、全截面受壓或受拉邊緣尚未開裂的情況下(圖4.25b、c)當(dāng)受壓邊緣的應(yīng)力達(dá)到砌體的抗壓強(qiáng)度fm時(shí)，由上式可得該短柱所能承受的壓力為： (4.4) (4.5) 對(duì)于矩形截面柱。若h為沿軸向力偏心方向的邊長(zhǎng)。則有： (4.6) 對(duì)于偏心距較大，受拉邊緣已開裂的情況(圖4.25d)，若不考慮砌體受拉，矩形截面受壓區(qū)的高度為： 則 (4.7) 此時(shí) (4.8)從上述分析可以看出，當(dāng)為軸心受壓時(shí)(圖4.22a)，e=0，/=1；當(dāng)為偏心受壓時(shí)，/<1；/稱為按材料力學(xué)公式計(jì)算的砌體偏心距影響系數(shù)。 (a

39、) (b) (c) ( d) 圖4.25 按材料力學(xué)確定的截面應(yīng)力圖實(shí)際上，砌體受壓時(shí)，隨著荷載偏心距的增大，由于砌體的彈塑性性能，截面中應(yīng)力由軸心受壓時(shí)的均勻分布變成曲線分布(圖4.26)，其豐滿程度較直線分布時(shí)要大。當(dāng)受拉邊緣的應(yīng)力大于砌體沿通縫截面的彎曲抗拉強(qiáng)度時(shí)，將產(chǎn)生水平裂縫。隨著裂縫的發(fā)展，受壓面積逐漸減小，荷載對(duì)實(shí)際受壓面積的偏心距也逐漸變小，裂縫不至于無限制發(fā)展而導(dǎo)致構(gòu)件破壞，而是在剩余截面和減小的偏心距的作用下達(dá)到新的平衡，此時(shí)壓應(yīng)力雖然 圖4.26 砌體受壓時(shí)截面應(yīng)力變化增大較多，但構(gòu)件承載力仍未耗盡而可以繼續(xù)承受荷載。隨著荷載的不斷增加，裂縫不斷展開，舊平衡不斷被破壞而達(dá)

40、到新的平衡，砌體所受的壓應(yīng)力也隨著不斷增大，當(dāng)剩余截面減小到一定程度時(shí)，砌體受壓邊出現(xiàn)豎向裂縫，最后導(dǎo)致構(gòu)件破壞?？梢娖鲶w在偏心受壓時(shí)，其受力特征與上述將砌體視為勻質(zhì)彈性體有較大差異。大量的砌體構(gòu)件受壓試驗(yàn)亦證明，按上述材料力學(xué)公式的砌體偏心距影響系數(shù)計(jì)算，其承載力遠(yuǎn)低于試驗(yàn)結(jié)果(圖4.27)。 圖4.27 砌體的偏心距影響系數(shù)基于式(4.5)，對(duì)我國(guó)大量的試驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，砌體受壓時(shí)的偏心距影響系數(shù)采用下列公式計(jì)算： (4.9a)對(duì)矩形截面 (4.9b)對(duì)T形和十字形截面，可以按式(4.9a)計(jì)算，也可以采用折算厚度3.5代替h，仍按式(4.9b)計(jì)算。在圖4.27中，將偏心距影響系數(shù)按

41、式(4.9)的計(jì)算值曲線、按式(4.6)和式(4.8)的計(jì)算值曲線與試驗(yàn)結(jié)果作了比較，表明式(4.9)與試驗(yàn)結(jié)果符合良好，且形式簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。由于偏心距影響系數(shù)是一個(gè)重要概念和計(jì)算參數(shù)，通過理論分析來建立其表達(dá)式是值得研究的問題。 (2)軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析長(zhǎng)柱在承受軸心壓力時(shí)，由于各種偶然因素的影響，會(huì)出現(xiàn)側(cè)向變形，產(chǎn)生縱向彎曲破壞（圖4.28），因而比短柱降低了受壓承載力。柱的長(zhǎng)細(xì)比越大，這種縱向彎曲的影響就越大。在砌體構(gòu)件中，數(shù)目較多的水平砂漿縫削弱了砌體的整體性，故其縱向彎曲現(xiàn)象較鋼筋混凝土構(gòu)件的縱向彎曲更為明顯。圖4.28為磚砌體長(zhǎng)柱的縱向彎曲與破壞。圖4.28為磚砌體長(zhǎng)柱的縱向

42、彎曲與破壞。在軸心受壓長(zhǎng)柱承載力計(jì)算中一般是采用穩(wěn)定系數(shù)考慮縱向彎曲的影響。根據(jù)歐拉公式，長(zhǎng)柱發(fā)生縱向彎曲破壞的臨界應(yīng)力為： (4.10)式中 彈性模量； 柱的計(jì)算高度。 由于砌體的彈性模量隨應(yīng)力的增大而降低， 當(dāng)應(yīng)力達(dá)到臨界應(yīng)力時(shí)，彈性模量已有較大程度的降低，此時(shí)的彈性模量可取為在臨界應(yīng)力處的切線模量。取 E=460 并代人式(4.10)，則相應(yīng)的臨界應(yīng)力為： (4.11)由式(4.11)可求得軸心受壓時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)為： (4.12a) 令，當(dāng)為矩形截面時(shí)，及取，可得；因此，式(4.12a)可表示為： (4.12b) 其中系數(shù)，它較全面地考慮了磚和砂漿強(qiáng)度及其他因素對(duì)構(gòu)件縱向彎曲的影響。砌體結(jié)

43、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范參照式(4.l2b)的形式按式(4.13)計(jì)算軸心受壓柱的穩(wěn)定系數(shù)： (4.13)式中一構(gòu)件的高厚比，對(duì)矩形截面，；對(duì)T形或十字形截面， (hT = 3.5i，稱為折算厚度)；一只與砂漿強(qiáng)度有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)5MPa時(shí)， = 0.0015；當(dāng) = 2.5MPa時(shí)， =0.002；當(dāng)= 0時(shí)， =0.009。 (3) 偏心受壓長(zhǎng)柱的受力分析 長(zhǎng)柱在承受偏心壓力作用時(shí)，柱端彎矩作用導(dǎo)致柱側(cè)向變形(撓度)，使柱中部截面的軸向壓力偏心距比初始狀態(tài)時(shí)增大，即側(cè)向變形使柱截面出現(xiàn)附加偏心距，并且隨偏心壓力的增大而不斷增大。這樣的相互作用加劇了柱的破壞。所以在長(zhǎng)柱的承載力計(jì)算中應(yīng)考慮這種影響。國(guó)內(nèi)外提

44、出了各種方法和計(jì)算公式，這里只介紹我國(guó)規(guī)范采用的附加偏心距法。在圖4.29所示的偏心受壓構(gòu)件中，設(shè)軸向壓力的偏心距為e，柱中截面產(chǎn)生的附加偏心距為ei。如以柱中截面總的偏心距e+ei代替式(4.9a)中的原偏心距e，可得受壓長(zhǎng)柱考慮縱向彎曲和偏心距影響的系數(shù)為： (4.14) 圖4.29偏心受壓構(gòu)件的附加偏心距由于軸心受壓時(shí)，有e=0和，于是由式(4.14)可得 (4.15)對(duì)矩形截面，有 (4.16)將式(4.16)代人式(4.14)，則有 (4.17)式中按式(4.13)計(jì)算。對(duì)T形或十字形截面，以折算厚度hT代替h。對(duì)于偏心受壓短柱，可忽略附加偏心距的影響，即，于是，有： (4.18)表

45、4.5、表4.6及表4.7列出了不同砂漿強(qiáng)度等級(jí)和不同偏心距及高厚比計(jì)算出的值，供計(jì)算時(shí)查用。 表4.5 影響系數(shù)(砂漿強(qiáng)度等級(jí)M5) O0.0250O50.0750.10.1250.1534681010.980.950.910.870.990.950.910.860.820.970.900.860.810.760.940.850.810.760.710.890.800.750.700.650.840.740.690.640.600.790.690.640.590.5512141618200.820.770.72Q670.620.770.720.670.620.570.710.660.610.

46、570.530.660.610.560.520.480.600.560.520.480.440.550.510.470.440.400.510.470.440.400.3722242628300.580.540.500.460.420.530.490.460.420.390.490.450.420.390.360.450.410.380.360.330.410.380.350.330.310.380.350.330.300.280.350.320.300.280.260.1750.20.2250.250.2750.33468100.730.640.590.540.500.680.580.540

47、.500.460.620.530.490.460.420.570.490.450.420.390.520.450.420.390.360.480.410.380.360.3312141618200.470.43 0.400.370.340.430.400.370.340.320.390.360.340.310.290.360.340.310.290.270.330.310.290.270.250.310.290.270.250.2322242628300.320.300,280.260.240.300.280.260.240.220.270.260.240.220.210.250.240.220.210.200.240.220.210.190.180.220.210.190.180.17表4.6 影響系數(shù)(砂漿強(qiáng)度等級(jí)M2.5) O0.0250O50.0750.10.1250.1534681010.970.930.890.830.990.940.890.840.780.970.890.840.780.720.940.840.780.720.670.890.78