無筋構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

砌體結(jié)構(gòu)MasonryStructure劉傳輝主編http://*第一章緒論第二章砌體的物理力學(xué)性能第三章無筋砌體構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算第四章配筋砌體構(gòu)件第五章混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第六章過梁、圈梁、挑梁和墻梁第三章無筋構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算第七章多層混合結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)*3第一章緒論本章內(nèi)容全截面受壓構(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*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)算軸心受壓構(gòu)件1、軸心受壓短柱構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)稱為短柱，反之稱為長(zhǎng)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3.1.1受壓概述圖3.1砌體柱在不同偏心距軸向力作用下截面應(yīng)力變化**2、軸心受壓長(zhǎng)柱在軸心力作用下，受壓長(zhǎng)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(zhǎng)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。3.1.3偏心受壓構(gòu)件1、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。*2、偏心受壓長(zhǎng)柱

偏心受壓長(zhǎng)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，故偏心受壓長(zhǎng)柱的承載力應(yīng)考慮附加偏心的影響。圖3.2偏心受壓長(zhǎng)柱的附加偏心距*規(guī)范GB50003中考慮縱向彎曲和偏心距影響的系數(shù)為：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3.1~3.3查取。*3.1.4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：

——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3.1~3.3查取

——砌體抗壓強(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

*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：

——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(zhǎng)，當(dāng)軸心受壓時(shí)為截面較小邊的邊長(zhǎng)——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

*應(yīng)用式（3.20）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(zhǎng)大于另一方向的邊長(zhǎng)時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，尚應(yīng)對(duì)較小邊長(zhǎng)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)值計(jì)算的軸向力偏心距應(yīng)滿足，為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。當(dāng)偏心距時(shí)，宜采用配筋砌體構(gòu)件。*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*3.2.1局部受壓構(gòu)件的分類和破壞形式1、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（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、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2~3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。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)）。*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*3.2.2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——局部受壓面積——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：*圖3.6影響砌體局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積（a）中心受壓；（b）中/側(cè)部受壓；（c）角部受壓；（d）端部受壓*（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，*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。（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。*3.2.3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、局部均勻受壓時(shí)的承載力計(jì)算——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。*（1）梁忽端支泉承處爐無墊拖塊時(shí)目局部博受壓里承載須力計(jì)免算1、局部刮非均勻雁受壓時(shí)承的承載駕力計(jì)算1）梁端誕有效支冤承長(zhǎng)度圖3.刷7梁下砌箭體應(yīng)力趨分布梁端餅支承旗在砌景體上念時(shí)，敞由于羽梁在赴荷載再作用掠下發(fā)筐生撓灘曲變嫩形和姐支承葉處砌鋪體的業(yè)壓縮共變形展的影墊響，賀使梁慚端有想脫開惕砌體威的趨勞勢(shì),梁端怠的支陜承長(zhǎng)伴度由音實(shí)際弄支承奧長(zhǎng)度刑變?yōu)槁捎行I支承拖長(zhǎng)度衡，因撒此，袋梁端居局部臨受壓轉(zhuǎn)面積根應(yīng)為量（惡為停梁的笨截面可寬度兔），齒且梁造下砌嫌體的擱局部牛壓應(yīng)房誠(chéng)力也業(yè)非均局勻分緒布（扎圖3.7）。*2）上部抵荷載對(duì)掏局部受郵壓強(qiáng)度饅的影響若敗不羨大，皂當(dāng)梁必上荷拒載增茄加時(shí)下，因衡梁端衣底部辯砌體鞠局部斃變形勉較大木，原逐壓在濱梁端喇頂面拜上的揀砌體域與梁醋頂面紀(jì)逐漸妖脫離葬，原載作用揭于這卸部分逗砌體刺的上難部荷芝載逐熔漸通電過砌緣瑞體內(nèi)嫩形成控卸載掉拱卸衣至兩出邊砌尚體（里圖3.8），涼砌體諒內(nèi)部脈應(yīng)力蠻發(fā)生揀重分善布；動(dòng)當(dāng)砌觀體臨杏近破甘壞時(shí)瓣可將畜原壓彎在梁洋端上李的上航部荷嗚載壓扶力全沒部卸農(nóng)去，暴這時(shí)移梁頂劑面與終砌體迫完全比脫離辯開。杰的存戚在和執(zhí)擴(kuò)散義作用詞對(duì)梁添下部無砌體贊有橫略向約柄束作造用，域?qū)ζ鰩朋w的貢局部擇受壓夏是有籃利的房誠(chéng)。但享若白較大蹈，上間部砌假體向光下變奏形則順較大慰，梁助端頂舞部與卵砌體業(yè)的接茶觸面汽也增登大，朝這時(shí)俊梁頂尼面即斗不再票與砌濾體脫香離，絨內(nèi)拱美作用創(chuàng)效應(yīng)疲減小逆。內(nèi)拱制的卸籌載作釀?dòng)眠€誼與緒的扎大小攪有關(guān)防，根帶據(jù)試稍驗(yàn)結(jié)延果，明當(dāng)維時(shí)磨可不才考慮災(zāi)上部細(xì)荷載主對(duì)砌浴體局喂部抗叔壓強(qiáng)斬度的祝影響伶。圖3.咽8上部祝荷載兼對(duì)局黑部抗毒壓強(qiáng)度的慮影響*3）承吸載力缸計(jì)算偏于參安全賓起見奔，規(guī)雙范GB5洗000應(yīng)3規(guī)定順當(dāng)挨時(shí)寸，可孔不考誘慮上打部荷宴載的仇影響瞞，并尸規(guī)定蹦梁端寫支承石處砌麻體的機(jī)局部雪受壓胖承載斤力按礦下式救計(jì)算工。*（2）梁端競(jìng)支承處真設(shè)有剛腥性墊塊庫(kù)時(shí)局部尺受壓承煎載力計(jì)屋算1）剛性籃墊快的監(jiān)構(gòu)造剛性柔墊塊萌的高醉度坊不因應(yīng)小眼于18曉0m調(diào)m，自梁胸邊算起毀的墊塊詳挑出長(zhǎng)帽度不應(yīng)童大于。哲當(dāng)在壁獨(dú)柱內(nèi)設(shè)薪置剛性糊墊塊時(shí)我，墊塊捐伸入翼燃?jí)Φ拈L(zhǎng)始度不應(yīng)梳小于120聽mm，且其徹計(jì)算面許積應(yīng)取棵壁柱范蒜圍內(nèi)的遇面積，知而不應(yīng)危計(jì)算翼顛緣部分率（圖3.怪9）。當(dāng)井采用與末梁端現(xiàn)執(zhí)澆成整氏體的剛嘴性墊塊偵時(shí)，墊徑塊可在舍梁高范溪圍內(nèi)設(shè)萄置。圖3.龍9剛性墊岔塊構(gòu)造集示意*2）承擱載力屬計(jì)算試驗(yàn)表贈(zèng)明，剛耳性墊塊商下的砌畢體既具電有局部脖受壓的賣特點(diǎn)，豆又具有水偏心受甘壓的特秋點(diǎn)。由足于處于吹局部受淡壓狀態(tài)歸，應(yīng)考斯慮墊塊課外砌體波面積的抵有利影估響，但秀考慮到波墊塊底鬧面壓應(yīng)調(diào)力并非坑均勻分躺布，故紋規(guī)范GB母50宜00搖3偏于安王全地取浸墊塊外嫂砌體面敲積的有肢利影響婆系數(shù)為屑。由臭于墊塊域下的砌軋?bào)w又處運(yùn)于偏心它受壓狀升態(tài)，所到以剛性的墊塊下舌砌體的促局部受復(fù)壓可采核用砌體陷偏心受延壓的公接式計(jì)算斥。規(guī)范GB麻50荒00溫3規(guī)定怪，其沖承載伏力計(jì)選算公油式為棚：*（3）梁下兆設(shè)有墊吧梁時(shí)的隨局部受扒壓承載迫力計(jì)算當(dāng)梁盞下設(shè)訴有長(zhǎng)唇度大武于霞的乖鋼筋付混凝驕土墊寺梁時(shí)蛋，由似于墊戲梁是惱柔性岡的，枯當(dāng)墊銷梁置施于墻智時(shí)，來在屋利面梁蹤蝶或樓志面梁拉的作殊用下療，相鉤當(dāng)于功承受怠集中圈荷載農(nóng)的“呼彈性耐地基猜梁”糠上的許無限揭長(zhǎng)梁棕（圖3.1販1）。圖3.拴11墊梁局輛部受壓*規(guī)范GB料50狀00需3考慮索荷載蹄沿墻積厚方征向分悉布不殖均勻缸的影吳響，賊規(guī)定采梁下圖設(shè)有剪長(zhǎng)度跡大于固的墊液梁下翁的砌模體局蔑部受箏壓承念載力凝應(yīng)按銹下式抗計(jì)算惱：墊梁上滅梁端有縣效支承籃長(zhǎng)度，狠可按梁炊端底部截設(shè)置剛聾性墊塊儲(chǔ)時(shí)的公報(bào)式計(jì)算氧：*受彎、妹受拉和著受剪構(gòu)瞧件的承巷載力3.3無筋送砌體晨構(gòu)件逗的設(shè)標(biāo)計(jì)計(jì)乓算砌體配的受熄拉承辱載力導(dǎo)較低慌，工耍程上采軸心遵受拉巖的砌保體構(gòu)扣件較演少。銅對(duì)圓極形水乒池或刻筒倉(cāng)貫，在豎液體毯或松匙散物箭料的隊(duì)側(cè)壓饞力作圖用下董，池施壁或阿筒倉(cāng)借壁內(nèi)膝只產(chǎn)陜生環(huán)詞向拉昨時(shí)力祝（圖3.蠅13），明可按百軸心主受拉貝構(gòu)件捐計(jì)算掘。3.3編.1軸心受未拉構(gòu)件圖3.羨13砌體的翻軸心受嗓拉*規(guī)范GB5飛000恩3規(guī)定軸們心受拉謊構(gòu)件的豎承載力挎按下式品計(jì)算：——軸心筐拉力棕計(jì)算陣值——砌體軸榜心抗拉轎強(qiáng)度設(shè)滲計(jì)值——受拉截襖面面積*工程儉中的浴過梁鐮及擋需土墻壇均屬念于受辱彎構(gòu)都件，滋在彎澇矩作狂用下增砌體背可能導(dǎo)沿齒貼縫截丸面或盒通縫僻截面慎破壞塌（圖3.1困4），初此外低，在框支座噸處有顯時(shí)還役可能呼存在關(guān)較大量剪力功，故席對(duì)受肌彎構(gòu)涌件還賺應(yīng)進(jìn)邪行相花應(yīng)的脈抗剪歌計(jì)算昨。3.趁3.記2受彎構(gòu)雖件圖3.1臘4砌體的管受彎*規(guī)范GB5涂000我3規(guī)定軸驢心受彎顯構(gòu)件的篇受彎承愧載力按噸下式計(jì)唉算：——彎矩設(shè)充計(jì)值——砌體供彎曲朋抗拉貸強(qiáng)度姥設(shè)計(jì)庸值——截面徒抵抗汁矩*受彎構(gòu)喂件的受杏剪力應(yīng)暮按下式丈計(jì)算：——剪力設(shè)兩計(jì)值——砌體簽的抗昨剪強(qiáng)單度設(shè)首計(jì)值——截面寬僑度——內(nèi)力件臂，當(dāng)截滿面為孔矩形聾時(shí)取包，峽為截眠面高搶度——截面仇慣性滲矩——截面雅面積鉗矩*實(shí)際工號(hào)程中純橋剪構(gòu)件燃較少，熱通常是袋剪壓復(fù)高合受力打情況。黃如砌體忘墻在水啊平荷載應(yīng)作用下銳同時(shí)還閱承擔(dān)豎牢向荷載掙，或?qū)ψ層跓o拉進(jìn)桿的拱然支座截崖面，既害承受拱精產(chǎn)生的露水平推槍力同時(shí)栽又承受晃上部豎趣向荷載診作用（雹圖3.1盡5）。3.3鈴.3受剪構(gòu)襯件圖3.壤15拱支座羨受剪*沿通縫糖或沿階剛梯形截棟面破壞森時(shí)受剪劇構(gòu)件的逗承載力蓋按下式味計(jì)算：當(dāng)師時(shí)歸，當(dāng)尼時(shí)墾，——剪力設(shè)低計(jì)值——水平截殊面面積——砌體抗鏡剪強(qiáng)度注設(shè)計(jì)值沒，對(duì)灌幼孔砼砌尚塊砌體潛取——修正獨(dú)系數(shù)——剪壓負(fù)復(fù)合借受力