砌體結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算

1、一、受壓短柱 不考慮縱向彎曲，但考慮彎矩（偏心距）18.1 eNe122a)2b)112/11ieyWeNANWeNAN.21fieyANAieyNANyIeNANuuuuu)1 (./.22AfNuhe611yie2yie2hea/5 . 175. 018.1 按材料力學(xué)公式計(jì)算得到的值偏小，即承載力偏小。有以下幾個(gè)原因： 材料力學(xué)假定的是彈性材料，而砌體是彈塑性材料，其截面的實(shí)際應(yīng)力分布不是直線而是曲線； 當(dāng)截面存在應(yīng)變梯度時(shí)，砌體抗壓強(qiáng)度會(huì)提高； 對(duì)于偏心距較大的情況，截面開裂后，實(shí)際的偏心距減小了。18.1 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，砌體規(guī)范提出下列不分偏心距大小、統(tǒng)一的偏心距影響系數(shù)計(jì)算公

2、式： 任意截面矩形截面21)/(11ie21)/(1211he18.1 構(gòu)件發(fā)生縱向彎曲時(shí)，其效果相當(dāng)于截面在原始偏心距的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)附加偏心距， 當(dāng)偏心距e=0時(shí)，二、受壓長(zhǎng)柱2)(11ieei20)(11iei18.1 當(dāng)偏心距e=0時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)矩形截面：回代：20)(11iei110iei11120hei20 ) 11(1211211he18.1 式中： 與砂漿強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)。2011砂漿強(qiáng)度等級(jí) M5M2.5 0 0.0015 0.0020.009 18.1 高厚比修正系數(shù) 反映不同砌體受壓性能有差異 計(jì)算高度 計(jì)算厚度 ：非矩形截面采用折算厚度。 hH00HhAIiihT5 .31

3、8.1 1）燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚：1.02）混凝土小型空心砌塊：1.13）蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、細(xì)料石和半 細(xì)料石：1.24）粗料石和毛石砌體：1.518.1 一般的偏心受壓構(gòu)件，同時(shí)受到偏心距的影響和高厚比 的影響。規(guī)范采用一個(gè)系數(shù) 來綜合考慮兩者對(duì)承載力的影響。根據(jù)規(guī)范，當(dāng) 3時(shí)，可僅考慮附加偏心距的影響。fANu:計(jì)算公式18.1 影響系數(shù)yehehehe6 . 0:)()(1211, 3)12(11)12(1211, 3222適用條件不考慮縱向彎曲注意：對(duì)矩形截面構(gòu)件，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長(zhǎng)大于另一方向的邊長(zhǎng)時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)較小邊長(zhǎng)方向，按軸心受壓進(jìn)行驗(yàn)算。18

4、.1 軸向力偏心距較大時(shí)，截面在使用階段就會(huì)過早出現(xiàn)裂縫，影響正常使用。 為了保證使用質(zhì)量，規(guī)范要求：軸向力偏心距 ，其中y是截面形心到軸向力偏心方向截面邊緣的距離。ye6 . 0ye6 . 018.1 【例【例4-1】截面尺寸為370mm490mm的軸心受壓磚柱，采用MU10磚和M5混合砂漿砌筑，柱高3.2m，兩端為固定鉸支座。若在柱頂截面上作用有恒載80kN和活載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值均為20kN，試驗(yàn)算柱底截面承載力。fANu:計(jì)算公式37049018.1 【解】【解】(1)柱底截面承受的軸向力設(shè)計(jì)值：柱底截面承受的軸向力設(shè)計(jì)值：活載起控制作用的組合：N=1.280+1.420=124kN恒

5、載起控制作用的組合：N=1.3580+1.40.720=127.6kN(2)影響系數(shù)：影響系數(shù)：采用M5砂漿，=0.0015。高厚比90. 065. 80015. 01111220365. 837. 02 . 30 . 10hH18.1 (3)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：查P34表3-3，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.50N/mm2截面面積：A=0.370.49=0.1813m2N=127.6KN承載力滿足要求。承載力滿足要求。18.1 【綜合例【綜合例4-2，4-3】某食堂帶壁柱的窗間墻，某食堂帶壁柱的窗間墻，截面尺寸見下圖，壁壁柱高5.4m，采用MU10混凝土小型空心砌塊和Mb5

6、混合砂漿砌筑。柱頂截面上作用有軸向力N=320kN和彎矩M=41kN-m（外側(cè)受壓）。試驗(yàn)算墻體承載力。（計(jì)算采用剛彈性方案）18.1 【解】【解】(1)截面幾何特征：截面幾何特征：截面面積：A=2000240+490380=666200kNY1=（2000240120+490380（240+190）/666200=207mmY2=620-207=413mm截面慣性距：I=174.4108mm回轉(zhuǎn)半徑：i=162mm截面折算厚度：hT=3.5162=567mm(2)偏心距：偏心距：e=M/N=128mm。18.1 (3)高厚比：采用M5砂漿，=0.0015(4)影響系數(shù)：影響系數(shù)：357.12

7、567. 04 . 52 . 11 . 10ThH383. 0 ) 1808. 01(1215671281211 ) 11(1211211808. 057.120015. 01111220220The18.1 (5)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：查P35表3-5，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2.22N/mm2折減系數(shù)：T形截面乘以0.85折減后的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=0.852.22=1.89N/mm2(6)承載力計(jì)算：承載力計(jì)算：Nu=0.3831.89666200=482242N=482.242KNN=320KN承載力滿足要求。承載力滿足要求。18.1 三、無筋砌體矩形

8、截面雙向偏心受壓構(gòu)件fAN221211heebeeihhibbhebebebehbbib11120hebehebehbhih1112018.1 一、砌體截面局部均勻受壓一、砌體截面局部均勻受壓1.按局部面積計(jì)算的抗壓強(qiáng)度大大超過軸心抗壓強(qiáng)度，這種提高作用通常稱為“套箍作用”。 影響局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積，見圖4-6； 局部受壓面積 2.力的擴(kuò)散：未直接受荷面積不同程度提高局部均勻受壓承載力。135. 010lAA0AlA18.2 (a)砌體中應(yīng)力分布 (b)先裂后壞(c)一裂就壞18.2 砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)135. 010lAA18.2 均勻局部受壓承載力的計(jì)算公式如下：f-可不考慮強(qiáng)度

9、調(diào)整系數(shù)a的影響 fANll18.2 0aa0amaxNlN0fhaaac100018.2 0卸 載拱 卸載拱的形成fANNll0上部荷載的折減系數(shù)05 . 05 . 10lAA在局部承壓面上還有上部荷載產(chǎn)生的 的作用。 梁端底面受壓應(yīng)力圖形的完整性系數(shù)，一般可取0.7，對(duì)于過梁和墻梁取1.0。18.2 (a)預(yù)制剛性墊 (b)現(xiàn)澆剛性墊塊(c)壁柱上的剛性墊塊 18.2 預(yù)制剛性墊塊blfANN10但考慮到墊塊底面壓應(yīng)力分布不均勻，偏于安全取8 . 01 fhac1018.2 柔性墊梁長(zhǎng)度大于 ,按半無限長(zhǎng)梁求解 0h18.2 3000002022/4.2EhIEhhbNhfbNNbbbbl

10、N0墊梁bbh0/2范圍內(nèi)由上部荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計(jì)值。18.2 一、軸心受拉構(gòu)件二、受彎構(gòu)件AfNtt)32(矩形截面取SIZbzfVWfMvtm18.3 【例【例4】試驗(yàn)算外墻上梁端砌體局部受壓承載力。已知梁已知梁截面尺寸截面尺寸bxh=200X400,梁支承長(zhǎng)度梁支承長(zhǎng)度a=240mm。墻體。墻體采用采用MU10磚、磚、M2.5混合砂漿砌筑?；旌仙皾{砌筑。.260,60kNNkNNuluNlN18.3 【解】【解】(1)有效支承長(zhǎng)度：有效支承長(zhǎng)度：(2)局壓提高系數(shù)：局壓提高系數(shù)：mmammfhaMPafc2404 .17530. 14001010,3 . 1022045. 213508

11、234780035. 01135. 01347800)2003702(370)2(350822004 .17502020取llAAmmbhhAmmbaAfANNll018.3 (3)上部荷載折減系數(shù)：(4)局部壓力：局部壓力：（5）驗(yàn)算：）驗(yàn)算：0, 05 . 05 . 1, 39 . 93508034780000取llAAAANNNNANMPall600006000002054235080586. 0586. 012003702600000000.60000638463508030. 127 . 00滿足要求lllfANNNNfA18.3 【例【例5】試驗(yàn)算外墻上梁端砌體局部受壓承載力。已知

12、梁已知梁截面尺寸截面尺寸bxh=200X400,梁支承長(zhǎng)度梁支承長(zhǎng)度a=240mm。墻體。墻體采用采用MU10磚、磚、M2.5混合砂漿砌筑?；旌仙皾{砌筑。.260,80260,60kNNkNNkNNkNNululuNlN18.3 【解】梁端設(shè)剛性墊塊?！窘狻苛憾嗽O(shè)剛性墊塊。驗(yàn)算墊塊下砌體局部抗壓驗(yàn)算墊塊下砌體局部抗壓。(1)有效支承長(zhǎng)度：有效支承長(zhǎng)度：mmammfhafMPafMPac2403 .10930. 140023. 623. 6451. 030. 1586. 0,30. 1,586. 012003702600001015400查表mmtmmbmmabbb180,500,24018.3

13、 (2)局壓提高系數(shù)：局壓提高系數(shù)：（3）影響系數(shù)）影響系數(shù) （只考慮偏心影響，不考慮縱向彎曲）（只考慮偏心影響，不考慮縱向彎曲）260. 18 . 0,575. 12575. 1112000044400035. 01135. 014440001200370)2(1200,120012405003702212000050024010202取取lbAAmmbhhAmmmmmmbhmmA18.3 73. 03169. 02407 .407 .407032080000)1094 . 02240(80000)4 . 02(70320120000586. 00000blblbbemmNNabNeNAN1

14、8.3 (4）驗(yàn)算：）驗(yàn)算：.%,5%5 . 414348912000030. 126. 173. 015032080000703201010基本滿足要求差blblfANNNfANNN18.3 三、受剪構(gòu)件1.破壞形態(tài):跟壓應(yīng)力與剪應(yīng)力之比 有關(guān)較小時(shí)， ，剪切滑移破壞(剪摩破壞）較大時(shí)， ，剪壓破壞更大時(shí)， ，斜壓破壞2.強(qiáng)度理論:主拉應(yīng)力破壞理論剪摩理論y通縫45006045060y18.3 Sn圖6-1 網(wǎng)狀配筋又稱間接配筋 18.4 破壞特征 （1）在水平灰縫內(nèi)配置網(wǎng)狀鋼筋可以阻止砌體橫向變形的發(fā)展，提高砌體承載力。這是因?yàn)殇摻钆c磚砌體粘結(jié)牢固并能共同工作，而鋼筋的彈性模量大于砌體的彈

15、性模量，砌體的橫向變形受鋼筋約束，這相當(dāng)于對(duì)受壓磚砌體橫向加壓，使砌體產(chǎn)生三向應(yīng)力狀態(tài)。（2）網(wǎng)狀鋼筋延緩了磚塊的開裂及其發(fā)展，阻止了豎向裂縫的上下貫通，避免了將磚柱分裂成半磚小柱導(dǎo)致的失穩(wěn)破壞。砌體和鋼筋的共同工作可延續(xù)到整體磚層被壓碎，砌體完全破壞。 18.4 SnAfNnn206673111nynfyeff100)21 (21002nsasA20 ) 11(1211211nnhe18.4 下列情況不宜采用網(wǎng)狀配筋磚砌體：(a)偏心距偏心距e超過截面核心范圍，對(duì)于矩形截面即超過截面核心范圍，對(duì)于矩形截面即e/h0.17時(shí)時(shí)當(dāng)偏心距e較大時(shí)，砌體截面上會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，網(wǎng)狀筋與砂漿間的粘結(jié)力受到

16、破壞，鋼筋約束橫向變形的作用會(huì)大大降低以致完全喪失。試驗(yàn)表明，當(dāng)e0.5y時(shí)，網(wǎng)狀鋼筋對(duì)砌體承載力提高的作用甚微，故應(yīng)使網(wǎng)狀配筋砌體截面處于無拉應(yīng)力狀態(tài)，才能發(fā)揮其提高承載力的作用。(b)偏心距偏心距e雖未超過截面核心范圍，但構(gòu)件高厚比雖未超過截面核心范圍，但構(gòu)件高厚比16時(shí)時(shí)一般網(wǎng)狀配筋磚砌體應(yīng)力較高，灰縫較厚(12mm左右)，受壓后變形大，即網(wǎng)狀配筋磚砌體的彈性模量較無筋砌體的彈性模量小，故影響系數(shù)n減低。若網(wǎng)狀配筋磚砌體的高厚比過大，影響系數(shù)過低，網(wǎng)狀配筋的作用將不能發(fā)揮。適用范圍適用范圍：e/h0.17，1618.4 構(gòu)造要求1）鋼筋：直徑8mm，采用34mm；鋼筋網(wǎng)間距a不應(yīng)大于120mm，也不應(yīng)小于30mm；沿砌體高度的鋼筋網(wǎng)片間距Sn不得超過5皮磚，也不應(yīng)大于400mm.配筋率：2）砌體：MU10，M53）適用條件：1617. 0/he%1%1 .