砌體結(jié)構(gòu)第三章

1、http:/砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)Masonry Structure劉傳輝劉傳輝 主編主編http:/http:/*第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 砌體的物理力學(xué)性能砌體的物理力學(xué)性能第三章第三章 無筋無筋砌體砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算第四章第四章 配筋砌體構(gòu)件配筋砌體構(gòu)件第五章第五章 混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第六章第六章 過梁、圈梁、挑梁和墻梁過梁、圈梁、挑梁和墻梁 第三章第三章 無筋構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算無筋構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 第七章第七章 多層混合結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)多層混合結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)http:/*3第一章第一章 緒論緒論本章內(nèi)容全

2、截面受壓構(gòu)件承載力計(jì)算全截面受壓構(gòu)件承載力計(jì)算局部受壓構(gòu)件承載力計(jì)算局部受壓構(gòu)件承載力計(jì)算受拉、受彎和受剪構(gòu)件承載力計(jì)算受拉、受彎和受剪構(gòu)件承載力計(jì)算1.4無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算http:/* 砌體構(gòu)件承受以壓力為主的作用時(shí)，稱為受壓構(gòu)件。根據(jù)軸向力合力的作用位置，可分為軸心受壓和偏心受壓。 全截面受壓構(gòu)件承載力計(jì)算全截面受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 3.1.2 軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件1 1、軸心受壓短柱、軸心受壓短柱構(gòu)件的長細(xì)比時(shí)稱為短柱，反之稱為長柱。在軸心壓力作用下，短柱截面的應(yīng)力均勻分布，如圖3.1（a）所示，破壞時(shí)截面最大壓應(yīng)力即為砌體的軸心抗壓強(qiáng)度，則

3、軸心受壓短柱的承載力為： 無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算uNfA3.1.1 3.1.1 受壓概述受壓概述http:/圖3.1 砌體柱在不同偏心距軸向力作用下截面應(yīng)力變化*http:/*2 2、軸心受壓長柱、軸心受壓長柱在軸心力作用下，受壓長柱往往由于側(cè)向出現(xiàn)側(cè)向變形而發(fā)生縱向彎曲破壞，特別是砌體結(jié)構(gòu)的水平灰縫較多，削弱了砌體結(jié)構(gòu)的整體性，其縱向變形更為明顯。故軸心受壓長柱的受壓承載力較軸心受壓短柱低，其承載力計(jì)算中應(yīng)考慮縱向彎曲的影響。 220()criEHucrNA0umNf A022111111111370mfhttp:/3.1.3 3.1.3 偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件1 1

4、、偏心受壓短柱、偏心受壓短柱當(dāng)偏心矩較小時(shí)，矩形柱全截面受壓，但壓應(yīng)力分布不均勻，如圖3.1（b）所示。若偏心矩逐漸增大，則遠(yuǎn)離軸向荷載的截面產(chǎn)生拉應(yīng)力，如圖3.1（c）所示。若偏心矩不斷增大，拉應(yīng)力亦隨之增大，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，受拉邊出現(xiàn)水平裂縫，該處材料退出工作，實(shí)際受壓截面面積減少，此時(shí)，受壓區(qū)壓應(yīng)力的合力將與所施加的偏心壓力保持平衡，如圖3.1（d）所示。21NNeNeyyAIAi211uNfAeyi211eeiueNfA*http:/2 2、偏心受壓長柱、偏心受壓長柱 偏心受壓長柱在偏心距為的軸向荷載作用下，因側(cè)向發(fā)生撓曲變形而產(chǎn)生附加偏心距（圖3.2），加速了柱的破壞，

5、故偏心受壓長柱的承載力應(yīng)考慮附加偏心的影響。211ieeiuNfA圖3.2 偏心受壓長柱的附加偏心距*http:/規(guī)范GB50003中考慮縱向彎曲和偏心距影響的系數(shù)為：201111 12112eh為便于實(shí)際工程應(yīng)用，規(guī)范GB50003已將承載力影響系數(shù)制成表格，可根據(jù)砂漿強(qiáng)度等級(jí)、構(gòu)件高厚比及或按表3.13.3查取。*http:/3.1.4 3.1.4 計(jì)算受壓構(gòu)件承載力的統(tǒng)一公式計(jì)算受壓構(gòu)件承載力的統(tǒng)一公式規(guī)范GB50003規(guī)定無筋砌體受壓構(gòu)件統(tǒng)一按下式計(jì)算： NfAN軸向壓力設(shè)計(jì)值 高厚比和軸向力偏心距對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按式（3.19） 計(jì)算，也可按表3.13.3查取 砌體抗壓

6、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表2.3采用 截面面積，對(duì)各類砌體均按毛截面面積計(jì)算 fA*http:/確定影響系數(shù) 時(shí)，構(gòu)件高厚比應(yīng)按下列公式計(jì)算：對(duì)矩形截面： 對(duì)T形截面： 0Hh0THh不同材料砌體構(gòu)件的高厚比修正系數(shù)，按表3.4采用 受壓構(gòu)件的計(jì)算高度矩形截面軸向力偏心方向的邊長，當(dāng)軸心受壓時(shí)為截面較小邊的邊長 T形截面的折算厚度，可近似按計(jì)算，為截面的回轉(zhuǎn)半徑 0HhTh*http:/應(yīng)用式（應(yīng)用式（3.20）時(shí)應(yīng)注意：）時(shí)應(yīng)注意：（1）對(duì)矩形截面，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長大于另一）對(duì)矩形截面，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，尚應(yīng)對(duì)較小邊方向的邊長時(shí)，除按偏心受壓

7、計(jì)算外，尚應(yīng)對(duì)較小邊長方向，按軸心受壓進(jìn)行計(jì)算。長方向，按軸心受壓進(jìn)行計(jì)算。（2）偏心受壓構(gòu)件的偏心距過大時(shí)，構(gòu)件的承載力明顯下）偏心受壓構(gòu)件的偏心距過大時(shí)，構(gòu)件的承載力明顯下降，既不經(jīng)濟(jì)也不合理，此外，偏心距過大可能使截降，既不經(jīng)濟(jì)也不合理，此外，偏心距過大可能使截面受拉邊出現(xiàn)過大的水平裂縫。故此，按內(nèi)力設(shè)計(jì)值面受拉邊出現(xiàn)過大的水平裂縫。故此，按內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算的軸向力偏心距應(yīng)滿足計(jì)算的軸向力偏心距應(yīng)滿足 ，為截面重心到，為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。當(dāng)偏心距軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。當(dāng)偏心距 時(shí)，宜采用配筋砌體構(gòu)件。時(shí)，宜采用配筋砌體構(gòu)件。0.6ey0.6ey*htt

8、p:/局部受壓構(gòu)件承載力計(jì)算局部受壓構(gòu)件承載力計(jì)算3.2無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算在3.1節(jié)的受壓構(gòu)件中，壓力作用在構(gòu)件的全截面上，屬于整截面受壓構(gòu)件。實(shí)際工程中，許多構(gòu)件并不是全截面受壓，而是壓力僅作用在截面的局部面積上，稱為構(gòu)件局部受壓。如承受上部柱或墻體傳來的壓力的基礎(chǔ)、梁或屋架下的墻柱（圖3.4）等均屬于局部受壓構(gòu)件。圖3.4 砌體的局部受壓（a）局部均勻受壓；（b）局部非均勻受壓*http:/3.2.1 3.2.1 局部受壓構(gòu)件的分類和破壞形式局部受壓構(gòu)件的分類和破壞形式1 1、局部受壓構(gòu)件的分類、局部受壓構(gòu)件的分類當(dāng)砌體局部面積上作用均勻的壓力時(shí)，稱局部均勻受壓（

9、圖3.4(a)）；當(dāng)砌體局部面積上作用非均勻的壓力時(shí)（圖3.4(b)），稱局部非均勻受壓。2 2、局部受壓構(gòu)件的破壞形式、局部受壓構(gòu)件的破壞形式（1）豎向裂縫發(fā)展而破壞。這種破壞的特點(diǎn)是，當(dāng)局部壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，離局壓墊板下約23皮磚處首先出現(xiàn)豎向裂縫；隨著局部壓力的增大，在出現(xiàn)新的豎向及斜向裂縫的同時(shí)，原先的裂縫向上、下方向擴(kuò)展并逐漸發(fā)展為主裂縫；當(dāng)裂縫之間的砌體壓應(yīng)力達(dá)到材料的抗壓強(qiáng)度時(shí)，砌體被壓破壞（圖3.5(a)）。 （2）劈裂破壞。當(dāng)局部受壓面積相對(duì)構(gòu)件截面面積較小時(shí)，在局部壓應(yīng)力的作用下裂縫少而且集中，且裂縫很快形成一條貫通砌體的主裂縫，猶如刀劈（圖3.5(b)），故稱劈裂破壞。

10、此種破壞形式開裂與破壞幾乎同時(shí)發(fā)生，屬脆性破壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免。 （3）局壓面積處局部破壞。前述兩種破壞形式均發(fā)生在砌體內(nèi)部而非局部壓力接觸面處。實(shí)際工程中，當(dāng)局部壓力下的砌體強(qiáng)度較低、砌體所支承的梁的高跨比較大時(shí)易出現(xiàn)局壓面積處砌體被壓碎而破壞（圖3.5(c)）。*http:/圖3.5 局部受壓破壞形式（a）豎縫發(fā)展引起破壞；（b）劈裂破壞；（c）局部受壓面破壞*http:/3.2.2 3.2.2 局部受壓時(shí)砌體的強(qiáng)度局部受壓時(shí)砌體的強(qiáng)度 試驗(yàn)研究表明，砌體在局部受壓時(shí)的強(qiáng)度大于砌體本身的抗壓強(qiáng)度，原因有二，一是因?yàn)椤疤坠繌?qiáng)化”作用：未直接承載局壓力的外圍砌體對(duì)直接受壓的砌體的橫向變形具有約束

11、作用，使直接受壓的砌體處于三向（或雙向）受壓的應(yīng)力狀態(tài)，故砌體的抗壓強(qiáng)度得到提高；二是“力的擴(kuò)散”作用，局部壓力通過接觸面處的砌體向未直接受力的砌體擴(kuò)散，使砌體在破壞截面處壓力的分布面積較受壓接觸的面積大，減小了破壞截面處的壓應(yīng)力，相當(dāng)于提高了砌體的抗壓強(qiáng)度。 考慮到砌體局部受壓時(shí)強(qiáng)度提高的有利作用，規(guī)范GB50003采用局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)表示此種特性。即若砌體的全截面抗壓強(qiáng)度為時(shí)，其局部受壓強(qiáng)度記為。根據(jù)大量的試驗(yàn)分析結(jié)果，可按下式計(jì)算01 0.351lAA 局部受壓面積lA影響砌體局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積（圖3.6），按下列規(guī)定采用： 0A*http:/圖3.6 影響砌體局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算

12、面積（a）中心受壓；（b）中/側(cè)部受壓；（c）角部受壓；（d）端部受壓*http:/（1）對(duì)圖3.6（a）的情況，（2）對(duì)圖3.6（b）的情況，（3）對(duì)圖3.6（c）的情況， （4）對(duì)圖3.6（d）的情況，0Aach h 02Abh h011Aah hbhh h0Aah h*http:/規(guī)范GB50003為防止 大于某一限值時(shí)會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的劈裂破壞，規(guī)定對(duì)按式（3.23）計(jì)算的值，尚應(yīng)符合下列規(guī)定。0lAA（1）對(duì)圖3.6（a）的情況， ；（2）對(duì)圖3.6（b）的情況， ；（3）對(duì)圖3.6（c）的情況， ；（4）對(duì)圖3.6（d）的情況， ；（5）對(duì)灌孔的混凝土砌塊砌體，在（1）、（2）款的情況下

13、尚應(yīng)符合 。未灌孔混凝土砌塊砌體， ；（6）對(duì)多孔磚砌體孔洞難以灌實(shí)時(shí)，應(yīng)按 取用；當(dāng)設(shè)置混凝土墊塊時(shí)，按墊塊下的砌體局部受壓計(jì)算。2.52.01.01.0*http:/3.2.3 3.2.3 局部受壓承載力計(jì)算局部受壓承載力計(jì)算規(guī)范GB50003規(guī)定，砌體截面受局部均勻壓力作用時(shí)，其承載力應(yīng)滿足下式要求： 1 1、局部均勻受壓時(shí)的承載力計(jì)算、局部均勻受壓時(shí)的承載力計(jì)算llNfA局部受壓面積上的軸向壓力設(shè)計(jì)值局部受壓面積砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng) 時(shí)，可不考慮強(qiáng)度調(diào)整系數(shù) 的影響。lNlAf20.3lAma*http:/（1）梁端支承處無墊塊時(shí)局部受壓承載力計(jì)算1 1、局部非

14、均勻受壓時(shí)的承載力計(jì)算、局部非均勻受壓時(shí)的承載力計(jì)算1）梁端有效支承長度圖3.7 梁下砌體應(yīng)力分布梁端支承在砌體上時(shí)，由于梁在荷載作用下發(fā)生撓曲變形和支承處砌體的壓縮變形的影響，使梁端有脫開砌體的趨勢,梁端的支承長度由實(shí)際支承長度變?yōu)橛行еС虚L度，因此，梁端局部受壓面積應(yīng)為 （ 為梁的截面寬度），且梁下砌體的局部壓應(yīng)力也非均勻分布（圖3.7）。0lAa bb010chaf*http:/2）上部荷載對(duì)局部受壓強(qiáng)度的影響 若 不大，當(dāng)梁上荷載增加時(shí)，因梁端底部砌體局部變形較大，原壓在梁端頂面上的砌體與梁頂面逐漸脫離，原作用于這部分砌體的上部荷載逐漸通過砌體內(nèi)形成卸載拱卸至兩邊砌體（圖3.8），砌體

15、內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生重分布；當(dāng)砌體臨近破壞時(shí)可將原壓在梁端上的上部荷載壓力全部卸去，這時(shí)梁頂面與砌體完全脫離開。 的存在和擴(kuò)散作用對(duì)梁下部砌體有橫向約束作用，對(duì)砌體的局部受壓是有利的。但若 較大，上部砌體向下變形則較大，梁端頂部與砌體的接觸面也增大，這時(shí)梁頂面即不再與砌體脫離，內(nèi)拱作用效應(yīng)減小。 內(nèi)拱的卸載作用還與 的大小有關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng) 時(shí)可不考慮上部荷載對(duì)砌體局部抗壓強(qiáng)度的影響。圖3.8 上部荷載對(duì)局部抗壓強(qiáng)度的影響0mf00mf0lAA02lAA *http:/3）承載力計(jì)算偏于安全起見，規(guī)范GB50003規(guī)定當(dāng) 時(shí)，可不考慮上部荷載的影響，并規(guī)定梁端支承處砌體的局部受壓承載力按下式計(jì)算。

16、03lAA0llNNfA01.50.5lAA00lNA0lAa b*http:/（2）梁端支承處設(shè)有剛性墊塊時(shí)局部受壓承載力計(jì)算 1）剛性墊快的構(gòu)造剛性墊塊的高度 不應(yīng)小于180mm，自梁邊算起的墊塊挑出長度不應(yīng)大于。當(dāng)在壁柱內(nèi)設(shè)置剛性墊塊時(shí)，墊塊伸入翼墻的長度不應(yīng)小于120mm，且其計(jì)算面積應(yīng)取壁柱范圍內(nèi)的面積，而不應(yīng)計(jì)算翼緣部分（圖3.9）。當(dāng)采用與梁端現(xiàn)澆成整體的剛性墊塊時(shí)，墊塊可在梁高范圍內(nèi)設(shè)置。bt圖3.9 剛性墊塊構(gòu)造示意*http:/2）承載力計(jì)算試驗(yàn)表明，剛性墊塊下的砌體既具有局部受壓的特點(diǎn)，又具有偏心受壓的特點(diǎn)。由于處于局部受壓狀態(tài)，應(yīng)考慮墊塊外砌體面積的有利影響，但考慮到墊

17、塊底面壓應(yīng)力并非均勻分布，故規(guī)范GB50003偏于安全地取墊塊外砌體面積的有利影響系數(shù)為 。由于墊塊下的砌體又處于偏心受壓狀態(tài)，所以剛性墊塊下砌體的局部受壓可采用砌體偏心受壓的公式計(jì)算。規(guī)范GB50003規(guī)定，其承載力計(jì)算公式為：10.801lbNNfA00bNAbb bAa b*http:/（3）梁下設(shè)有墊梁時(shí)的局部受壓承載力計(jì)算 當(dāng)梁下設(shè)有長度大于 的鋼筋混凝土墊梁時(shí)，由于墊梁是柔性的，當(dāng)墊梁置于墻時(shí)，在屋面梁或樓面梁的作用下，相當(dāng)于承受集中荷載的“彈性地基梁”上的無限長梁（圖3.11）。0h圖3.11 墊梁局部受壓*http:/規(guī)范GB50003考慮荷載沿墻厚方向分布不均勻的影響，規(guī)定梁

18、下設(shè)有長度大于 的墊梁下的砌體局部受壓承載力應(yīng)按下式計(jì)算：0h0202.4lbNNfb h0002bNb h302ccE IhEh墊梁上梁端有效支承長度，可按梁端底部設(shè)置剛性墊塊時(shí)的公式計(jì)算：01chaf*http:/受彎、受拉和受剪構(gòu)件的承載力受彎、受拉和受剪構(gòu)件的承載力3.3無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算砌體的受拉承載力較低，工程上軸心受拉的砌體構(gòu)件較少。對(duì)圓形水池或筒倉，在液體或松散物料的側(cè)壓力作用下，池壁或筒倉壁內(nèi)只產(chǎn)生環(huán)向拉時(shí)力（圖3.13），可按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。 3.3.1 3.3.1 軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件圖3.13 砌體的軸心受拉*http:/規(guī)范GB5000

19、3規(guī)定軸心受拉構(gòu)件的承載力按下式計(jì)算：ttNf A軸心拉力計(jì)算值 砌體軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 受拉截面面積 tNtfA*http:/工程中的過梁及擋土墻均屬于受彎構(gòu)件，在彎矩作用下砌體可能沿齒縫截面或通縫截面破壞（圖3.14），此外，在支座處有時(shí)還可能存在較大剪力，故對(duì)受彎構(gòu)件還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的抗剪計(jì)算。3.3.2 3.3.2 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件圖3.14 砌體的受彎*http:/規(guī)范GB50003規(guī)定軸心受彎構(gòu)件的受彎承載力按下式計(jì)算：tmMf W彎矩設(shè)計(jì)值 砌體彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 截面抵抗矩MtmfW*http:/受彎構(gòu)件的受剪力應(yīng)按下式計(jì)算：vVf bzIzS剪力設(shè)計(jì)值 V砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值vf

20、截面寬度b內(nèi)力臂，當(dāng)截面為矩形時(shí)取 ， 為截面高度 z截面慣性矩I截面面積矩 S23hz h*http:/實(shí)際工程中純剪構(gòu)件較少，通常是剪壓復(fù)合受力情況。如砌體墻在水平荷載作用下同時(shí)還承擔(dān)豎向荷載，或?qū)τ跓o拉桿的拱支座截面，既承受拱產(chǎn)生的水平推力同時(shí)又承受上部豎向荷載作用（圖3.15）。3.3.3 3.3.3 受剪構(gòu)件受剪構(gòu)件圖3.15 拱支座受剪*http:/沿通縫或沿階梯形截面破壞時(shí)受剪構(gòu)件的承載力按下式計(jì)算： 0vVfA當(dāng) 時(shí)， 1.2G00.260.082f當(dāng) 時(shí)， 1.35G00.230.065f剪力設(shè)計(jì)值V水平截面面積A砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)灌孔砼砌塊砌體取vfvgf修正系數(shù)剪壓復(fù)合受力影響系數(shù)砌體抗壓強(qiáng)