上部分課的回顧第3部分砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案原則ppt課件

1、一砌體構(gòu)造設(shè)計(jì)方法一砌體構(gòu)造設(shè)計(jì)方法 GB50032019采用以概率實(shí)際為根底的極限設(shè)采用以概率實(shí)際為根底的極限設(shè)計(jì)方法，以可靠目的度量構(gòu)造構(gòu)件的可靠度，采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)計(jì)方法，以可靠目的度量構(gòu)造構(gòu)件的可靠度，采用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)展計(jì)算。式進(jìn)展計(jì)算。二砌體構(gòu)造在多數(shù)情況下以接受自重為主的構(gòu)造，除思索普通的荷載二砌體構(gòu)造在多數(shù)情況下以接受自重為主的構(gòu)造，除思索普通的荷載組合永久荷載組合永久荷載1.2，可變荷載，可變荷載1.4外，添加了以受自重為主的內(nèi)力組外，添加了以受自重為主的內(nèi)力組合式合式三砌體構(gòu)造的施工質(zhì)量控制為三砌體構(gòu)造的施工質(zhì)量控制為A、B、C三個等級，三個等級，中所列中所列

2、砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是按砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是按B級確定的，當(dāng)施工質(zhì)量控制等級不為級確定的，當(dāng)施工質(zhì)量控制等級不為B級時，應(yīng)對級時，應(yīng)對砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)展調(diào)整。砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)展調(diào)整。四四 砌體的強(qiáng)度計(jì)算目的包括抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、砌體的強(qiáng)度計(jì)算目的包括抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、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)值彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值第4章 無筋砌體構(gòu)件承載力計(jì)算 學(xué)習(xí)要點(diǎn)：1了解無筋砌體受壓構(gòu)件的破壞形狀和影響 受壓承載力的主要要素。2熟練掌握無筋砌體受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算 方法。3了解無筋砌體部分受壓時的受力特點(diǎn)及其 破壞形狀。4熟練掌握 梁下砌體部分受壓承載力驗(yàn)算

3、 方法和梁下設(shè)置剛性墊塊時的部分受壓承 載力驗(yàn)算方法以及有關(guān)的構(gòu)造要求。 5了解無筋砌體受彎、受剪及受拉構(gòu)件的破 壞特征及承載力的計(jì)算方法。 4.1.1軸心受壓短柱 軸心受壓短柱是指高厚比 的軸心受壓構(gòu)件。這里H0為構(gòu)件的計(jì)算長度，h為墻厚或矩形截面柱的短邊長度。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明：無筋砌體短柱在軸心壓力作用下，截面壓應(yīng)力均勻分布。隨著壓力增大，首先在單磚上出現(xiàn)垂直裂痕，繼而裂痕延續(xù)、貫穿，將構(gòu)件分成假設(shè)干豎向小柱，最后豎向砌體小柱因失穩(wěn)或壓碎而發(fā)生破壞。軸心受壓短柱的承載力計(jì)算公式為： 03Hh 4-1式中： A構(gòu)件的截面面積； f砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 uNfA 4.1.2軸心受壓長柱軸心受壓

4、長柱 長柱是指其受壓承載力不僅與截面和資料有關(guān)，長柱是指其受壓承載力不僅與截面和資料有關(guān)，還要思索偏心的不利影響以及高厚比影響的柱。還要思索偏心的不利影響以及高厚比影響的柱。 由于荷載作用位置的偏向、砌體資料的不均勻及施工由于荷載作用位置的偏向、砌體資料的不均勻及施工誤差，使軸心受壓構(gòu)件產(chǎn)生附加彎矩和側(cè)向撓曲變形。誤差，使軸心受壓構(gòu)件產(chǎn)生附加彎矩和側(cè)向撓曲變形。當(dāng)構(gòu)件的高厚比較小時，附加彎矩引起的側(cè)向撓曲變當(dāng)構(gòu)件的高厚比較小時，附加彎矩引起的側(cè)向撓曲變形很小，可以忽略不計(jì)。當(dāng)構(gòu)件的高厚比較大時，由形很小，可以忽略不計(jì)。當(dāng)構(gòu)件的高厚比較大時，由附加彎矩引起的側(cè)向變形不能忽略，由于側(cè)向撓曲又附加彎

5、矩引起的側(cè)向變形不能忽略，由于側(cè)向撓曲又會進(jìn)一步加大附加彎矩，進(jìn)而又使側(cè)向撓曲增大，致會進(jìn)一步加大附加彎矩，進(jìn)而又使側(cè)向撓曲增大，致使構(gòu)件的承載力明顯下降。當(dāng)構(gòu)件的長細(xì)比很大時，使構(gòu)件的承載力明顯下降。當(dāng)構(gòu)件的長細(xì)比很大時，還能夠發(fā)生失穩(wěn)破壞。還能夠發(fā)生失穩(wěn)破壞。 為此，在軸心受壓長柱的承載力計(jì)算公式中引入穩(wěn)定系數(shù) ，以思索側(cè)向撓曲對承載力的影響，即 4-2 式4-2中穩(wěn)定系數(shù) 為長柱承載力與相應(yīng)短柱承載力的比值，運(yùn)用臨界應(yīng)力表達(dá)式，得 00uNfA0 4-3 式中：E砌體資料的切線模量； 構(gòu)件的長細(xì)比。 當(dāng)構(gòu)件截面為矩形時， ，將此式和切線模量E的表達(dá)式26代入43并取 , 得 202AEA

6、fff2212mff 4-4式中： 構(gòu)件的高厚比； 思索砌體變形性能的系數(shù)主要與砂漿強(qiáng)度等級有關(guān)，當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級大于或等于M5時， ；當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級等于M2.5時， ；當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級等于0時， 。 0222111211 0.00150.0020.009 4.1.3偏心受壓短柱偏心受壓短柱 偏心受壓短柱是指偏心受壓短柱是指 的偏心受壓構(gòu)的偏心受壓構(gòu)件。大量偏心受壓短柱的加荷破壞實(shí)驗(yàn)件。大量偏心受壓短柱的加荷破壞實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)構(gòu)件上作用的荷載偏心距較小證明，當(dāng)構(gòu)件上作用的荷載偏心距較小時，構(gòu)件全截面受壓，由于砌體的彈塑時，構(gòu)件全截面受壓，由于砌體的彈塑性性能，壓應(yīng)力分布圖呈曲線形性性能，壓應(yīng)力分布圖

7、呈曲線形圖圖41。 3 隨著荷載的加大，構(gòu)件首先在壓應(yīng)力較大一側(cè)出現(xiàn)豎向裂痕，并逐漸擴(kuò)展，最后，構(gòu)件因壓應(yīng)力較大一側(cè)塊體被壓碎而破壞。當(dāng)構(gòu)件上作用的荷載偏心距增大時，截面應(yīng)力分布圖出現(xiàn)較小的受拉區(qū)圖41b，破壞特征與上述全截面受壓類似，但承載力有所降低。 進(jìn)一步增大荷載偏心距，構(gòu)件截面的拉應(yīng)力較大，隨著荷載的加大，受拉側(cè)首先出現(xiàn)程度裂痕，部分截面退出任務(wù)圖41c。繼而壓應(yīng)力較大側(cè)出現(xiàn)豎向裂痕，最后該側(cè)快體被壓碎，構(gòu)件破壞。 圖4-1 偏心受壓短柱截面應(yīng)力分布 留意：留意： 偏心受壓短柱隨偏心距的增大，構(gòu)件邊緣偏心受壓短柱隨偏心距的增大，構(gòu)件邊緣最大壓應(yīng)變及最大壓應(yīng)力均大于軸心受壓構(gòu)件，最大壓應(yīng)

8、變及最大壓應(yīng)力均大于軸心受壓構(gòu)件，但截面應(yīng)力分布越不均勻，以及部分截面受拉但截面應(yīng)力分布越不均勻，以及部分截面受拉退出任務(wù)，其極限承載力較軸心受壓構(gòu)件明顯退出任務(wù)，其極限承載力較軸心受壓構(gòu)件明顯下降。下降。 在大量實(shí)驗(yàn)研討的根底上提出偏心受壓短柱在大量實(shí)驗(yàn)研討的根底上提出偏心受壓短柱的承載力計(jì)算公式如下的承載力計(jì)算公式如下 4-54-5 式中：式中： 偏心影響系數(shù)偏心影響系數(shù) 偏心受壓短柱承偏心受壓短柱承載力與軸心受壓短柱承載力載力與軸心受壓短柱承載力fAfA的比值的比值 。 ueNfAe 我國所作的矩形截面、T形截面及環(huán)形截面短柱偏心受壓破壞實(shí)驗(yàn)的散點(diǎn)圖見圖42。圖42中縱坐標(biāo)為構(gòu)件偏心受壓

9、承載力與軸心受壓承載力fA比值 ，橫坐標(biāo)為偏心率，即偏心距e和截面回轉(zhuǎn)半徑 之比，由圖可以明顯看出受壓承載力隨偏心距增大而降低，即 是小于1的系數(shù)，稱為偏心距e對受壓短柱承載力的影響系數(shù)。 eei 圖4-2 偏心距影響系數(shù) 與偏心率 的關(guān)系圖 e/e i 為了建立 的計(jì)算公式，假設(shè)偏心受壓構(gòu)件從加荷至破壞截面應(yīng)力呈直線分布，按資料力學(xué)公式計(jì)算截面邊緣最大應(yīng)力為 式中： y截面形心至最大壓應(yīng)力一側(cè)邊緣的間隔； i截面的回轉(zhuǎn)半徑； 2(1)NeyAieI截面沿偏心方向的慣性矩；A截面面積。 假設(shè)設(shè)有截面邊緣最大應(yīng)力為強(qiáng)度條件，那么有 IiA21uNeyfAi 4-6 圖4-2中虛線為按式4-6計(jì)算

10、 的值?？梢钥闯?，按資料力學(xué)公式計(jì)算，思索全截面參與任務(wù)的偏心受壓構(gòu)件承載力，由于沒有計(jì)入資料的彈塑性性能和破壞時邊緣應(yīng)力的提高，計(jì)算值均小于實(shí)驗(yàn)值。 21/uefANfAey i211/eey ie 當(dāng)偏心距較大時，雖然截面的塑性性能表現(xiàn)得更為明顯，但由于隨偏心距增大受拉區(qū)截面退出任務(wù)的面積增大，使按式4-6算得的承載力與實(shí)驗(yàn)值逐漸接近。為此，對式4-6進(jìn)展修正，假設(shè)構(gòu)件破壞時在加荷點(diǎn)處的應(yīng)力為f，即： 222(1)uuuNN eNefAIAi 4-7 圖4-2中實(shí)線為按式4-7計(jì)算 的值。可以看出，它與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。式4-7可用于恣意方式截面的偏心受壓構(gòu)件。 22(1)ueeNfAfA

11、i211 ( / )ee ie對于矩形截面， 代入式4-7，得 4-8 式中，h為矩形截面荷載偏心方向的邊長。對于T形截面偏心受壓短柱， 計(jì)算公式為 4-9/ 12ih211 12( / )ee he211 12( /)eTe h 式中，hT為T形截面的折算高度，可近似取hT3.5i。 4.1.4偏心受壓長柱 高厚比 的偏心受壓柱稱為偏心受壓長柱。該類柱在偏心壓力作用下，須思索縱向彎曲變形側(cè)向撓曲圖4-3產(chǎn)生的附加彎矩對構(gòu)件承載力的影響。很顯然，在其他條件一樣時，偏心受壓長柱較偏心受壓短柱的承載力進(jìn)一步降低。 3 實(shí)驗(yàn)與實(shí)際分析證明，除高厚比很大普通超越30的細(xì)長柱發(fā)生失穩(wěn)破壞外，其他均發(fā)生縱

12、向彎曲破壞。破壞時截面的應(yīng)力分布圖形及破壞特征與偏心受壓短柱根本一樣。因此，其承載力計(jì)算公式可用類似于偏心受壓短柱公式的方式，即 4-10uNAf圖4-3 偏心受壓長柱的縱向彎曲 其中 (4-11) 式中： 思索縱向彎曲的偏心距影響系數(shù)； 附加偏心距。 可根據(jù)邊境條件確定，即時， ， 為軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)，將這一條件代入式4-11得 211 ()ieeiieie0e 00 4-12將式4-12代入式4-11，得 4-13011iei2201111/eii 對于矩形截面， 代入式4-13得矩形截面的表達(dá)式為 4-14 將式4-4代入式4-14得 的另一種表達(dá)方式如下： / 12ih201111 1

13、2112eh 4-15 對于 的短柱，可取式4-14中的 即得 4-16 式4-14、式4-15及式4-16也適用于T形截面，只需以折算厚度hT替代h。 211 1212eh301211 12eh 4.1.5無筋砌體受壓構(gòu)件承載力計(jì)算無筋砌體受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 對無筋砌體受壓構(gòu)件，不論是軸對無筋砌體受壓構(gòu)件，不論是軸心受壓或偏心受壓，也不論是短柱或長柱，一心受壓或偏心受壓，也不論是短柱或長柱，一致的承載力設(shè)計(jì)計(jì)算公式為致的承載力設(shè)計(jì)計(jì)算公式為 4-17 式中：式中：N 軸向壓力設(shè)計(jì)值；軸向壓力設(shè)計(jì)值； f 砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按表砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按表3-33-8 采用；采用； A 截面面積對各

14、類砌體按毛面積截面面積對各類砌體按毛面積 計(jì)算。計(jì)算。 NfA 高厚比 和軸向力偏心距e對受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)可用式4-13或式4-14、式4-15計(jì)算，也可查表4-24-4。留意： 1在用公式計(jì)算或查表確定 時，偏心距按下式計(jì)算： 式中，M、N分別為作用在受壓構(gòu)件上的彎矩、軸向力設(shè)計(jì)值。 MeN 2在計(jì)算承載力影響系數(shù) 或查 表時，高厚比 應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù) ，以思索不同類型砌體受壓性能的差別。即 對矩形截面 4-18 對T形截面 4-190Hh0THh式中： 不同砌體資料的高厚比修整系數(shù) 按表4-4采用； H0受壓構(gòu)件的計(jì)算高度按表6-5采 用； h 矩形截面在軸向力偏心方向的邊 長，當(dāng)軸心

15、受壓時截面較小邊長； hT T形截面的折算厚度可近似按hT 3.5 i計(jì)算，I為截面回轉(zhuǎn)半徑。 表4-4 高厚比調(diào)整系數(shù) 注：對灌孔混凝土砌塊，取1.0。 砌體材料類別 燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚 1.0 混凝土及輕骨料混凝土砌塊 1.1 蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、細(xì)料石、半細(xì)料石 1.2 粗料石、毛石 1.5 3偏心受壓構(gòu)件的偏心距過大，構(gòu)件的承載力明顯下降，既不經(jīng)濟(jì)又不合理。另外，偏心距過大，可使截面受拉邊出現(xiàn)過大程度裂痕，給人以不平安感。因此，規(guī)定，軸向力偏心距e不應(yīng)超越0.6y，y為截面中心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的間隔圖4-4。 圖4-4 y取值表示圖 4 當(dāng)偏心受壓構(gòu)件的偏心距超越

16、規(guī)范規(guī)定的允許值，可采用設(shè)有中心安裝的墊塊或設(shè)置缺口墊塊調(diào)整偏心距圖4-5，也可采用磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層組成的組合磚砌體構(gòu)件。 圖4-5 減小偏心距的措施 【例1】截面490620mm的磚柱，采用MUl0燒結(jié)普通磚及M2.5水泥砂漿砌筑，計(jì)算高度H056m，柱頂接受軸心壓力規(guī)范值Nk189.6kN其中永久荷載 kN,可變荷載54.6 kN。實(shí)驗(yàn)算核柱截面承載力。 解: 由可變荷載控制組合該柱柱底截面 N=1.2180.490.625.6 1.454.6 =275.18kN 由永久荷載控制組合該柱柱底截面N=1.35180.490.625.6 1.054.6 =278.19 kN

17、取該柱底截面上軸向力設(shè)計(jì)值為N278.19 kN 磚柱高厚比 ，查附表2.2， 0.86 5.69.030.62 根據(jù)磚和砂漿的強(qiáng)度等級查表14-3,得砌體軸心抗壓強(qiáng)度f=1.30 N/mm2。砂漿采用水泥砂漿，取砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整系數(shù) kN 278.19 kN， 該柱平安。 0.9a0.86 0.9 1.3 0.49 0.62305.68afA 【例2 】 一矩形截面偏心受壓柱，截面尺寸490620mm，柱的計(jì)算高度H05.6m，采用MU10燒結(jié)粘土磚和M5混合砂漿砌筑.接受軸向 力 設(shè) 計(jì) 值 N = 1 6 0 k N , 彎 矩 設(shè) 計(jì) 值M=13.55kN.m。實(shí)驗(yàn)算柱的承載力。

18、解: 1驗(yàn)算長邊方向柱的承載力 荷載偏心距按內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算 mm 0.3 m2 由表14-3得 f=1.5N/mm2 kN 160 kN ，該柱平安。 84.69/0.137620e h 5.08.070.62f0.618 1.5 0.49 0.62284.62uNA2驗(yàn)算短邊方向柱的承載力 由于縱向偏心方向的截面邊長620mm大于另一方向的邊長490mm,故還應(yīng)對較小邊長方向按軸心受壓進(jìn)展驗(yàn)算.高厚比 ，查附表2.1， 0.865 160 kN 該柱平安。 5.010.200.49f0.865 1.5 0.49 0.62394.18uNAkN 【例3】 一單層單跨無吊車工業(yè)廠房窗間墻截面如圖

19、46,計(jì)算高度H0=7m,墻體用MU10單排孔混凝土砌塊及砂漿砌筑(f=2.5N/mm2),灌孔混凝土強(qiáng)度等級Cb20(fc=9.6 N/mm2),混凝土砌塊孔洞率=35%,砌體灌孔率33%.接受軸力設(shè)計(jì)值N=155kN,M=22.44 kN.m,荷載偏向肋部。實(shí)驗(yàn)算該窗間墻。 圖46 例題3中的圖單位：mm 解：1截面幾何特征 截面面積 A2200240370380 668600mm2=0.67m20.3m2 截面形心位置 慣性矩 12200 240 120370 380 (240 190)185.2668600ymm2620 185.2434.8ymm回轉(zhuǎn)半徑 折算厚度 332210422

20、00 240370 3802200 240 (185.2 120)1212380 370 380 (434.8-)1.49 102Imm101.49 10149.3668600IimmA2確定偏心矩 155 kN 該墻平安。 22ff0.6 f2.67/2f5.0/gcN mmN mm f0.276 2.67 668600492.7uNAkNl 1 無筋砌體受壓構(gòu)件按照高厚比的不同以及荷載作用偏心距的有無，可分為軸心受壓短柱、軸心受壓長柱、偏心受壓短柱和偏心受壓長柱。在截面尺寸和資料強(qiáng)度等級一定的條件下，在施工質(zhì)量得到保證的前提下，影響無筋砌體受壓承載力的主要要素是構(gòu)件的高厚比 和相對偏心距。

21、用承載力影響系數(shù)思索以上兩種要素的影響。 2 在設(shè)計(jì)無筋砌體偏心受壓構(gòu)件時，偏心距過大，容易在截面受拉邊產(chǎn)生程度裂痕，致使受力截面減小，構(gòu)件剛度降低，縱向彎曲影響增大，構(gòu)件的承載力明顯降低，構(gòu)造既不平安又不經(jīng)濟(jì)，所以限制偏心距不應(yīng)超越0.6yy為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的間隔。為了減小軸向力的偏心距，可采用設(shè)置中心墊塊或設(shè)置缺口墊塊等構(gòu)造措施。 當(dāng)豎向壓力作用在砌體的部分面積上時稱為砌體部分受壓。砌體部分受壓按照豎向壓力分布不同可分為兩種情況，即砌體部分均勻受壓和砌體部分非均勻受壓。砌體部分均勻受壓是指豎向壓力均勻作用在砌體的部分受壓面積上，例如軸心受壓鋼筋混凝土柱資料強(qiáng)度高于下部

22、砌體作用于下部砌體的情況4-9a。 砌體部分非均勻受壓主要指鋼筋混凝土梁端支承處砌體的受壓情況4-9b。另外，嵌固于砌體中的懸挑構(gòu)件在豎直荷載作用下梁的嵌固邊緣砌體、門窗洞口鋼筋混凝土過梁、墻梁等端部支承處的砌體也處于部分受壓的情況。 圖 4-9 砌體的部分受壓 砌體部分受壓是砌體構(gòu)造中常見的受力方式，由于部分受壓面積小，而上部傳下來的荷載往往很大，當(dāng)設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)時，均可釀成極其嚴(yán)重的工程事故。 4.3.1 砌體的部分均勻受壓 1. 砌體部分均勻受壓的破壞形狀 經(jīng)過對砌體墻段中部施加均勻部分壓力的實(shí)驗(yàn)研討，發(fā)現(xiàn)砌體部分均勻受壓普通有以下兩種破壞形狀： (1) 豎向裂痕開展引起的破壞。如圖4-

23、10(a)所示墻體，當(dāng)部分壓力到達(dá)一定數(shù)值時，在離局壓墊板下23皮磚處首先出現(xiàn)豎向裂痕。隨著部分壓力的增大，豎向裂痕豎向增多的同時，在局壓墊兩側(cè)附近還出現(xiàn)斜向裂痕。部分豎向裂痕向上、向下延伸并開展構(gòu)成一條明顯的主裂痕使砌體喪失承載力而破壞。這是砌體局壓破壞中的根本破壞方式。 (2) 劈裂破壞。當(dāng)砌面子積大而部分受壓面積很小時，初裂荷載和破壞荷載很接近，砌體內(nèi)一旦出現(xiàn)豎向裂痕，就立刻成為一個主裂痕而發(fā)生劈裂破壞圖4-9b。這種破壞為忽然發(fā)生的脆性破壞，危害很大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)防止出現(xiàn)這種破壞。 另外，當(dāng)塊體強(qiáng)度很低時，會出現(xiàn)墊板下塊體受壓破壞圖4-10c。 圖 4-10 砌體部分均勻受壓的破壞形狀

24、2. 砌體部分受壓應(yīng)力形狀分析 部分受壓實(shí)驗(yàn)證明，砌體部分受壓的承載力大于砌體抗壓強(qiáng)度與部分受壓面積的乘積，即砌體部分受壓強(qiáng)度較普通受壓強(qiáng)度有所提高。這是由于砌體部分受壓時未直接受壓的外圍砌體對直接受壓的內(nèi)部砌體的橫向變形具有約束作用，同時力的分散作用也是提高砌體部分受壓強(qiáng)度的重要緣由。 由砌體部分受壓應(yīng)力形狀實(shí)際分析和實(shí)驗(yàn)測試可得出普通墻段在中部局壓荷載作用下，試件中線上橫向應(yīng)力 和豎向應(yīng)力 的分布以及豎向應(yīng)力分散分別見圖4-11a、b所示。由4-11a可以看出橫向應(yīng)力 在鋼墊板下面一段為壓應(yīng)力，此段受部分壓力的砌體處于雙向或三向當(dāng)中心局壓時受力形狀，因此提高了該處砌體的抗壓強(qiáng)度。橫向應(yīng)力

25、在墊板下最大，向下很快變小至零進(jìn)而轉(zhuǎn)為橫向拉應(yīng)力。 xyxx 當(dāng)橫向拉應(yīng)力超越砌體的抗拉強(qiáng)度時即出現(xiàn)豎直裂痕。橫向拉壓力的最大值普通在墊板下23皮磚處，這與實(shí)驗(yàn)中豎向裂痕首先在墊板下23皮磚處出現(xiàn)是一致的。在試件中線上產(chǎn)生橫向壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的緣由，可從4-11b豎向應(yīng)力分散景象給出解釋。圖中0點(diǎn)是力線的拐點(diǎn)，其上面曲線向內(nèi)凹，闡明有內(nèi)向的壓應(yīng)力存在；拐點(diǎn)以下力線向外凹，闡明有向外的拉應(yīng)力存在。 圖4-11 砌體部分均勻受壓時的應(yīng)力形狀 可以看出，當(dāng)?shù)谝粭l豎向裂痕出現(xiàn)時，砌體并沒有破壞，由于僅在小范圍內(nèi)砌體到達(dá)抗拉強(qiáng)度。隨著和載的添加，豎向裂痕向上、下開展并有新的豎向裂痕和斜裂痕產(chǎn)生，將砌體分割

26、為許多條帶，當(dāng)條帶到達(dá)其豎向承載才干時砌體破壞。 當(dāng)砌面子積很大而部分受壓面積很小時，砌體內(nèi)橫向拉應(yīng)力分布趨于均勻，即沿著縱向較長的一段同時到達(dá)砌體抗拉強(qiáng)度致使砌體發(fā)生忽然的劈裂破壞。 3.砌體部分抗壓強(qiáng)度提高系數(shù) 砌體部分抗壓強(qiáng)度提高系數(shù) 為砌體部分抗壓強(qiáng)度與砌體抗壓強(qiáng)度的比值。砌體的抗壓強(qiáng)度為 ，那么砌體的部分抗壓強(qiáng)度為 。經(jīng)過對各種均勻部分受壓砌體的實(shí)驗(yàn)研討，砌體部分抗壓強(qiáng)度提高系數(shù) 用式4-27計(jì)算： 427 ff0l1 0.351AA式中： A。影響砌體部分抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積 按圖4-12中相應(yīng)情況的公式計(jì)算； Al 部分受壓面積。 式(4-27)有著明確的物理意義，等號右邊第一項(xiàng)可

27、視為砌體處于普通受壓形狀下的抗壓強(qiáng)度系數(shù)，第二項(xiàng)可視為砌體由于部分受壓而提高的抗壓強(qiáng)度系數(shù)?？梢钥闯觯绊懫鲶w部分抗壓強(qiáng)度的主要要素為影響砌體部分抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積A。與砌體部分受壓面積Al的比值A(chǔ)。/Al。A。/Al越大部分抗壓強(qiáng)度提高越多。 由實(shí)驗(yàn)和實(shí)際分析知道A。/Al過大時，砌體灰發(fā)生忽然的劈裂破壞。為了防止劈裂破壞和部分受壓驗(yàn)算的平安，規(guī)定按式4-27計(jì)算的部分抗壓強(qiáng)度系數(shù)值 應(yīng)符合以下規(guī)定。 在圖4-12a的情況下， 2.5；在圖4-12b的情況下， 2.0；在圖4-12c的情況下， 1.5；在圖4-12d的情況下， 1.25。對于多孔磚砌體以及按照要求灌孔的砌體砌塊，在4-12a

28、、b及c的情況下，應(yīng)符合 1.5。未灌孔混凝土砌塊砌體， 1.0。 圖4-12 影響砌體部分抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積 h、h1為墻厚或柱的較小邊長；a、b為矩形部分受壓面積的邊長；c為矩形部分受壓面積Al的外邊緣至構(gòu)件邊緣的較小間隔，當(dāng)大于h時，應(yīng)取c=h 4.部分受壓承載力計(jì)算 砌體均勻部分受壓承載力按式4-28計(jì)算： 4-28llfNA式中 : Nl部分壓力設(shè)計(jì)值； 砌體部分抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)； Al 部分受壓面積； f 砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不思索構(gòu)件 截面面積過小強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)的影 響。 4.3.2梁端支承處砌體部分受壓 梁端支承處砌體部分受壓是砌體構(gòu)造中最常見的部分受壓情況。梁端支承處砌體部分受壓

29、面上壓應(yīng)力的分布與梁的剛度和支座的構(gòu)造有關(guān)。多層砌體構(gòu)造中的墻梁或鋼筋混凝土過梁，由于梁與其上砌體共同任務(wù)，構(gòu)成剛度很大的組合梁，彎曲變形很小，可以為梁底面壓應(yīng)力為均勻分布圖4-13a； 桁架或大跨度的梁的支座處為了傳力可靠及受力合理，常在支座處設(shè)置中心傳力構(gòu)造安裝圖4-13b，其壓應(yīng)力分布也可視為均勻分布。當(dāng)梁端支承處砌體處于均勻受壓時，其部分受壓承載力按式4-28計(jì)算。 支承在砌體墻或柱上的普通梁，由于其剛度較小，在上部和載作用下均發(fā)生明顯的撓曲變形。下面著重討論梁端下砌體處于不均勻受壓形狀時的部分受壓承載力的計(jì)算問題。 圖4-13 梁端砌體均勻受壓 1.梁支承在砌體墻或柱上時，梁端的有效

30、支承長度a0 支承在砌體墻或柱上的梁發(fā)生彎曲變形時梁端有脫離砌體的趨勢，將梁端底面沒有理開砌體的長度稱為有效支承長度a0。梁端部分承壓面積那么為Ala0bb為梁截面寬度。普通情況下a0小于梁在砌體上的擱置長度a，但也能夠等于a，入圖4-14所示。 圖4-14 梁端砌體的非均勻受壓 實(shí)驗(yàn)證明梁端有效支承長度與梁端部分受壓荷載的大小、梁的剛度、砌體的強(qiáng)度、砌體的變形性能及局壓面積的相對位置等要素有關(guān)。為了簡化計(jì)算，假設(shè)梁下部分受壓砌體各點(diǎn)的緊縮變形與壓應(yīng)力成正比，砌體的變形系數(shù)為KN/mm3,梁端轉(zhuǎn)角為 ，那么支承內(nèi)邊緣的緊縮變形為a0tan 。該處的壓應(yīng)力為K a0tan 。由于砌體的塑性性能，

31、在承載力極限形狀假設(shè)壓應(yīng)力分布如圖4-14所示的拋物線形曲線，并設(shè)壓應(yīng)力不均勻系數(shù)為 ，由力的平衡條件可寫出方程4-29： Nt= Ka0tan a0b 經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反算，發(fā)現(xiàn)K/f變化幅度不大，可近似取為0.7mm-1；對于均勻荷載q作用下的簡支梁，取Nt= ，tan ； 思索到混凝土梁裂痕以及長期荷載對剛度的影響，混凝土梁的剛度近似取Bc=0.3EcIc；由式4-29可得a0的近似計(jì)算公式如下： 12ql3124cqlB式中： a0 梁端有效支承長度當(dāng)a0 a時，應(yīng) 取a0 =a，mm； hc 梁的截面高度，mm； 砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，MPa。 010chaff 2.梁端下部砌體非

32、均勻部分受壓承載力 多層砌體房屋樓面梁端底部砌體部分受壓面上接受的荷載普通由兩部分組成，一部分為由梁傳來的部分壓力Nt，另一部分為梁端上部砌體傳來的壓力N0。設(shè)上部砌體內(nèi)作用的平均壓應(yīng)力為 ，假設(shè)梁與墻上下界面嚴(yán)密接觸，那么梁端底部接受的上部砌體傳來的壓力N0= Al。由于普通梁不可防止要發(fā)生彎曲變形，梁端下部砌體部分受壓區(qū)在不均勻壓應(yīng)力作用下發(fā)生緊縮變形，梁頂面部分和砌體脫開， 00 使上部砌體傳來的壓應(yīng)力經(jīng)過拱作用由梁兩側(cè)砌體向下傳送圖4-15，從而減小了梁端直接傳送的壓力,這種內(nèi)力重分布景象對砌體的部分受壓是有利的，將這種任務(wù)機(jī)理稱為砌體的內(nèi)拱作用。將思索內(nèi)拱作用上部砌體傳至部分受壓面積

33、上的壓力用 表示，實(shí)驗(yàn)闡明內(nèi)拱作用的大小與A0 /Al比值有關(guān)，當(dāng)A0 /Al 2時，內(nèi)拱的卸荷作用很明顯，當(dāng)A0 /Al0.435的情況，為了簡化計(jì)算， 過大對局壓承載力的影響在中未加思索。這樣梁下砌體部分受壓的承載力計(jì)算公式可用式表示： 4-31 式中： 上部荷載折減系數(shù) ，當(dāng) 時，取 0； N0部分受壓面積內(nèi)上部軸向力設(shè)計(jì)值， 0/mf00llfNNA01.50.5/lAA0l/3AA 上部平均壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值；Al 部分受壓面積。 梁端有效支承長度按式4-30計(jì)算； 梁的截面寬度； Nl 梁端支承壓力設(shè)計(jì)值； 00lNA00lAa b0ab 梁端底面壓應(yīng)力圖形完好系數(shù) 普通可取 0.7；對

34、于過梁和墻 梁可取 1.0； 砌體部分抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)按 式4-27計(jì)算； 砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 f4.3.3 預(yù)制剛性墊塊下的砌體部分受壓承載力計(jì)算 當(dāng)梁下砌體的部分抗壓強(qiáng)度不滿足承載力要求或當(dāng)梁的跨度較大時，常在梁端設(shè)置預(yù)制剛性墊塊。 預(yù)制剛性墊塊是指厚度tb 180，寬度bb b+2tb且挑出梁邊的長度c不大于厚度tb的預(yù)制混凝土塊體。在代壁柱墻的壁柱內(nèi)設(shè)預(yù)制剛性墊塊時圖4-17，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，同時壁柱上墊塊深化翼墻內(nèi)的長度不應(yīng)小于120。梁下設(shè)置預(yù)制剛性墊塊不但增大了部分承壓面積，而且還可使梁端的壓力較均勻的傳到墊塊下砌體截面。 圖4-17 壁柱

35、上設(shè)有預(yù)制剛性墊塊時梁端部分受壓 實(shí)驗(yàn)闡明預(yù)制剛性墊塊下的砌體即具有部分受壓的特點(diǎn)，有具有偏心受壓的特點(diǎn)。由于處于部分受壓形狀，墊塊外砌面子積的有利影響該當(dāng)思索，但是思索到墊塊底面壓應(yīng)力的不均勻性，為偏于平安，墊塊外砌面子積的有利影響系數(shù) 取為0.8 。由于墊塊下的砌體又處于偏心受壓形狀，所以可借用偏心受壓短柱的承載力計(jì)算公式進(jìn)展墊塊下砌體部分受壓的承載力計(jì)算，即 1 (4-32)N0墊塊面積Ab內(nèi)上部軸向力設(shè)計(jì)值， NI梁端支承壓力設(shè)計(jì)值; 墊塊上NI合力點(diǎn)位 置可取0.4a0處； 墊塊上N0及NI合力的影響系數(shù)，按附表2 采用,取 時的 值； 墊塊外砌面子積的有利影響系數(shù)， =0.8 ，

36、但不小于1.0； 0l1fbNNA00bNA311 Ab墊塊面積， ；在帶壁柱墻的壁 柱內(nèi)設(shè)置剛性墊塊時，計(jì)算面積A0應(yīng) 取壁柱面積，不應(yīng)計(jì)入墻體翼緣面積；， 分別為墊塊伸入墻內(nèi)的長度、墊塊的寬 度。 由于不思索縱向彎曲的影響，故應(yīng)按 及 查表4-2 表4-3。這里h為墊塊伸入墻體內(nèi)的長度即a b;e為N0、Nt合力對墊塊形心的偏心距，e按式4-33計(jì)算 bb bAa bbabb3/e h (4-33)式中， 為墊塊上外表梁端的有效支承長度， 在墊塊上的作用位置可取 處，按式4-34計(jì)算，即 00(0.4)2bllaNaeNN0alN00.4a01chaf式中 剛性墊塊的影響系數(shù)按表4-5采用

37、； 梁的截面高度； 砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 系數(shù)值表 表4-5 1chf1 f/0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 5.4 5.7 6.0 6.9 7.8 4.3.4 整體墊塊下砌體部分受壓承載力計(jì)算 在現(xiàn)澆梁板構(gòu)造中，有時將梁端沿梁整高加寬或梁端部分高度加寬，構(gòu)成整澆墊塊(見圖4-18)。 圖4-18 梁端現(xiàn)澆整體墊塊表示圖 整澆墊塊下的砌體部分受壓與預(yù)制墊塊下砌體的部分受壓有一定的區(qū)別，但為簡化計(jì)算，也可按照預(yù)制墊塊下砌體的部分受壓計(jì)算。即用式4-33、式4-34確定部分壓力(N0+Nt)在部分受壓面積內(nèi)的作用偏心距e，用式4-32計(jì)算整澆墊塊下砌體的部分受壓承載力。 4.3.5

38、梁端設(shè)有長度大于的墊梁時，墊梁下砌體部分受壓承載力計(jì)算 當(dāng)梁支承在長度大于 的墊梁時，如利用與梁同時現(xiàn)澆的鋼筋混凝土圈梁作為墊梁，墊梁可將梁端傳來的壓力分散到較大范圍的砌體墻上。在分析墊梁下砌體的部分受壓時，可將墊梁視為接受集中荷載的彈性地基梁，而砌體墻為支承彈性地基梁的彈性地基。作用在墊梁上的部分荷載可分為沿砌體墻厚均勻分布和沿墻厚不均勻分布兩種情況，前者如等跨延續(xù)梁中支座下的砌體部分受壓；后者如單跨簡支梁或延續(xù)梁端部支座下砌體的部分受壓。 0h 沿砌體墻厚均勻作用在墊梁上的梁端傳來的壓力可簡化為一個煙墊梁厚和墻厚方向?qū)ΨQ作用的集中荷載。假設(shè)墊梁寬度 等于墻厚h,由彈性力學(xué)分析可知，彈性地基

39、梁下壓應(yīng)力分布與墊梁的抗彎剛度 以及砌體的緊縮剛度有關(guān)，梁下壓應(yīng)力分布如圖4-19 a所示，其壓應(yīng)力峰值 為 4-35bbbbE Imax3max0.31lbb bNEhbE I式中： E墻砌體的彈性模量； h墻厚； 梁端支承壓力設(shè)計(jì)值；， 墊梁的混凝土彈性模量和截面慣 性矩。lNbEbI 圖4-19 墊梁受力表示圖 假設(shè)墻厚與墊梁寬度一樣，將墻視為一半無限薄板，在板上邊緣作用一集中力Nl。由彈性實(shí)際可知板應(yīng)力沿深度逐漸分散在較大的范圍，而集中力下的應(yīng)力峰值在逐漸減小。在深度為處的應(yīng)力峰值圖4-19b為 令深度h0處的峰值應(yīng)力與墊梁下峰值應(yīng)力相等 max02lbNb h由此式可得 4-36)式

40、中，h0為將鋼筋混凝土墊梁換算成墻體的“折算高度。 300.312llbbbbNNEhbE Ib h30bbEhhE I 為了簡化計(jì)算，將圖4-19 b用圖4-19 c所示的三角形替代，并假定應(yīng)力分布寬度為s，由靜力平衡條件 得 4-37)max021122llbbbNNsbsbb h0sh 實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明，墊梁下砌體到達(dá)其部分受實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明，墊梁下砌體到達(dá)其部分受壓承載力極限形狀時，按彈性實(shí)際計(jì)算的墊梁壓承載力極限形狀時，按彈性實(shí)際計(jì)算的墊梁下砌體應(yīng)力峰值下砌體應(yīng)力峰值 與砌體抗壓強(qiáng)度之比均與砌體抗壓強(qiáng)度之比均在在1.51.5以上，故可取墊梁下砌體部分受壓強(qiáng)度以上，故可取墊梁下砌體部分受壓強(qiáng)度

41、提高系數(shù)為提高系數(shù)為1.51.5，當(dāng)墊梁上還有上部墻體傳來，當(dāng)墊梁上還有上部墻體傳來的均布壓應(yīng)力的均布壓應(yīng)力 為時，部分受壓承載力驗(yàn)算為時，部分受壓承載力驗(yàn)算條件為條件為 0max1.5fmax0代入 的表達(dá)式，得即 4-38) 式中， 為墊梁在范圍 上部荷載產(chǎn)生的縱向力設(shè)計(jì)值，即 4-39)max0021.5lbNfb h0000(/2)1.5/22.4blbbb hNb h fb h f002.4lbNNb h f0N012bh b000/2bNh b 支撐在砌體墻上的單跨簡支梁和延續(xù)梁的端部支座，墊梁上作用的部分壓力沿墻厚顯然是不均勻的。由彈性實(shí)際分析闡明，沿墻厚不均勻分布的局壓荷載，將

42、引起砌體內(nèi)三維不均勻分布應(yīng)力，此時的峰值應(yīng)力是局壓荷載沿墻厚均勻分布情況的3倍，而砌體的抗壓強(qiáng)度是局壓荷載均勻分布情況的1.5倍，也就是說，當(dāng)墊梁上作用的部分壓力沿墻厚不均勻分布時梁下砌體的局壓較部分壓力沿墻厚均勻分布時更為不利。為了簡化計(jì)算且偏于平安思索，將以上兩種受力情況的墊梁下砌體局壓承載力計(jì)算公式取為以下的一致表達(dá)式 4-40式中： 墊梁上部軸向力設(shè)計(jì)值用式4-39 計(jì)算； 墊梁在墻厚方向的厚度； 修正系數(shù)當(dāng)荷載沿墻厚方向均勻分 布時 取1.0，不均勻時 取0.8； 墊梁折算高度用式4-36計(jì)算。 0202.4lbNNfb h0Nbb20h22 【 例 4 】 鋼 筋 混 凝 土 大

43、梁 截 面 尺 寸bh=250mm600mm,l0=6.5m,支承于帶壁柱的窗間墻上，如圖1510。窗間墻截面上的上部荷載值為Nu=245 kN,Nl=110kN。墻體用MU10燒結(jié)多孔磚、M5混合砂漿砌筑。閱歷算，梁端支承處砌體的部分受壓承載力不滿足要求，試設(shè)計(jì)混凝土剛性墊塊。 解： 設(shè)梁端剛性墊塊尺寸 ab=370mm,bb=490mm,tb=180mm 圖420 例4的部分受壓 Ab=abbb=370490181300mm2 A0=490740362600mm2 /f=0.54/1.5=0.36,查表2-1 5.94202450000.54/240 1120250 740N mm0101

44、600a5.94118.8f1.5chmm000.54 18130097.90bNAkN由各力對截面形心軸取矩的平衡條件，可得 0ll097.9 110207.9a3700.4a0.4 118.8117.4822bNNkNemm0ll l)110 117.4862.16207.9NN eN eemm（62.160.168a370be查附表2.1， 3 =0.747 墊塊下局壓承載力按以下公式驗(yàn)算 滿足要求 013626001 0.3511 0.3511.351813000.81.082.0bAA 0l1207.9f0.747 1.08 181300 1.5 219.40kNbNNNA 4.4.

45、1軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 對圓形水池或筒倉，在液體或松散資料的對圓形水池或筒倉，在液體或松散資料的側(cè)壓力下，壁內(nèi)只產(chǎn)生環(huán)向拉力時，可采用砌側(cè)壓力下，壁內(nèi)只產(chǎn)生環(huán)向拉力時，可采用砌體構(gòu)造體構(gòu)造(圖圖211)。軸心受拉構(gòu)件承載力應(yīng)按以。軸心受拉構(gòu)件承載力應(yīng)按以下公式計(jì)算：下公式計(jì)算： 4-41 式中：式中： 軸心拉力設(shè)計(jì)值；軸心拉力設(shè)計(jì)值； 砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 fttNAtNft圖421 圓形水池壁受拉表示圖 4.4.2受彎構(gòu)件承載力計(jì)算受彎構(gòu)件承載力計(jì)算 在彎矩作用下的砌體，如磚砌平拱過梁和在彎矩作用下的砌體，如磚砌平拱過梁和擋土墻等，均屬

46、受彎構(gòu)件，其破壞形狀有三種擋土墻等，均屬受彎構(gòu)件，其破壞形狀有三種能夠；沿齒縫截面破壞、沿磚和豎向灰縫截面能夠；沿齒縫截面破壞、沿磚和豎向灰縫截面破壞或沿通縫截面彎曲受拉而破壞。此外在構(gòu)破壞或沿通縫截面彎曲受拉而破壞。此外在構(gòu)件支座處還存在較大的剪力，因此還應(yīng)進(jìn)展受件支座處還存在較大的剪力，因此還應(yīng)進(jìn)展受剪承載力驗(yàn)算。剪承載力驗(yàn)算。 1受彎構(gòu)件承載力計(jì)算公式為 4-42式中 ： M彎矩設(shè)計(jì)值； 砌體彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； W截面抵抗矩； ftmMWftm 2受彎構(gòu)件的受剪承載力計(jì)算 其計(jì)算公式為 4-43式中： V剪力設(shè)計(jì)值； 砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； b截面寬度； z內(nèi)力臂(zIS，對于矩形截面,

47、取 z=2H3); fvVbzfv I截面慣性矩； S截面面積矩； H矩形截面高度。 4.4.3受剪構(gòu)件承載力計(jì)算 在無拉桿拱的支座截面處，由于拱的程度推力，將使支座沿程度灰縫受剪。在受剪構(gòu)件中，除程度剪力外，往往還作用有垂直壓力。 因此，砌體沿程度灰縫的抗剪承載力，取決于沿砌體灰縫截面破壞時的抗剪承載力和作用在截面上的垂直壓力所產(chǎn)生摩擦力的總和。實(shí)驗(yàn)研討闡明，當(dāng)構(gòu)件程度截面上作用有壓應(yīng)力時，砌體抗剪承載力有明顯地提高，計(jì)算時應(yīng)思索剪壓的復(fù)協(xié)作用。 沿通縫或階梯截面破壞時受剪構(gòu)件的承載力應(yīng)按下式計(jì)算 : (4-44)式中: V剪力設(shè)計(jì)值； A構(gòu)件程度截面面積。當(dāng)有孔洞時，取砌體凈 截面面積； 砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對灌孔的混凝土砌塊 砌體取 ; 修正系數(shù);0()vVfAvfvGf 當(dāng) 時，磚砌體取0.60，混凝土砌塊 砌體取0.64； 當(dāng) 時，磚砌體取0.64，混凝土砌塊砌 體取0.66； 剪壓復(fù)合受力影響系數(shù)； 當(dāng) 時， 當(dāng) 時，1.2G1.35G1.2G1.35G00.260.082/f00.230.065/f 永久荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的程度截面平 均壓應(yīng)力； f 砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 軸壓比，且不大于0.8。 0/f0 【例5】某拱式磚過梁，如圖