砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計算.ppt

1、第三章 砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計算,第一節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設計方法,規(guī)范4.1.1 本規(guī)范采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，以可靠指標度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，采用分項系數(shù)的設計表達式進行計算。,1.設計原則,極限狀態(tài)設計方法的基本概念,（1）結(jié)構(gòu)的功能要求 建筑結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一標準規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)必須滿足下列功能要求,安全性正常設計、正常施工和正常適用條件下，結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞；偶然事件時，保持整體穩(wěn)定。,適用性對砌體結(jié)構(gòu)而言，對變形、裂縫等進行控制。,耐久性在正常維護下，在設計使用年限內(nèi)滿足各項使用功能的要求。,什么是極限狀態(tài)？,整個構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的一部分，超過某一特定狀態(tài)時就不能滿足設計規(guī)定的某一功

2、能要求，此特定的狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。,（1）承載能力極限狀態(tài)。,（2）正常使用極限狀態(tài)。,規(guī)范4.1.2 砌體結(jié)構(gòu)應按承載能力極限狀態(tài)設計，并滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。,2.設計表達式 （書22頁）,規(guī)范4.1.5 砌體結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設計時，應按表達式中最不利的組合進行計算：,當僅有一個可變荷載時，可按下式中最不利組合進行計算:,規(guī)范表4.1.4 建筑結(jié)構(gòu)的安全等級,整體穩(wěn)定，如傾覆、滑移、漂浮,砌體結(jié)構(gòu)是否需要滿足正常使用極限狀態(tài)？,對于砌體結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)，沒有如同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)那樣獨立的要求和計算方法，但并不是說砌體結(jié)構(gòu)不需要滿足正常使用極限狀態(tài),砌體結(jié)構(gòu)正常使用極

3、限狀態(tài)的要求，在一般情況下由相應的構(gòu)造措施予以保證。,如規(guī)定墻、柱的高厚比，控制橫墻的最大水平位移，以及對保證砌體結(jié)構(gòu)耐久性而采取的諸多措施。,第二節(jié) 受壓構(gòu)件承載力計算（26頁）,2.1 軸心受壓短柱,2.2 偏心受壓短柱2.2.1 偏心矩不大,材料力學公式：,當,對于矩形截面柱,2.2.2 偏心矩較大,偏心矩較大，受拉邊緣已開裂的情況，若不考慮砌體受拉，則矩形截面受力的有效高度：,砌體的偏心距影響系數(shù),理論分析和實際情況的差別,隨著荷載偏心距的增大，砌體表現(xiàn)出彈塑性性能，截面中應力成曲線分布,裂縫發(fā)展，受壓面積減小，實際偏心距變小，故裂縫不至于無限制發(fā)展而導致構(gòu)件破壞，而是在剩余截面和減小

4、的偏心距的作用下達到新的平衡，此時壓應力雖然增大較多，但構(gòu)件承載力仍未耗盡而可以繼續(xù)承受荷載。,經(jīng)驗公式,對于矩形截面：,對于T形截面：,偏心影響系數(shù)1（1）,偏心受壓柱承載力公式,2.3 軸心受壓長柱,計算公式(28頁）,考慮穩(wěn)定系數(shù)0,代入臨界應力切線處的彈性模量,2.4 偏心受壓長柱,考慮偏心距e及附加偏心距ei，代入公式：,當e0時，,對于矩形截面,代入,代入,偏心受壓長柱計算公式,對于 時，單向偏心受壓長柱的承載力仍可按下式計算：,受壓構(gòu)件承載力計算公式,軸心受壓短柱,偏心受壓短柱,偏心受壓長柱,軸心受長短柱,規(guī)范5.1.1 受壓構(gòu)件的承載力應按下式計算(31頁),式中 N軸向力設計

5、值,高厚比和軸向力的偏心距e對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按表3.103.12的規(guī)定采用（書29頁）；,f砌體的抗壓強度設計值；,A截面面積，對各類砌體均應按毛截面計算；對帶壁柱墻，其翼緣寬度可按規(guī)范第4.2.8條采用。,規(guī)范5.1.2 計算影響系數(shù)或查表時，構(gòu)件高厚比應按下列公式確定:(書31頁),對矩形截面,對T形截面,hT形截面的折算厚度，可近似按3.5i計算；,對矩形截面構(gòu)件，當長邊按偏心受壓計算外，短邊還應按軸心受壓計算。（31頁）,例題（書32頁）,3 局部受壓,局部受壓的三種破壞形式,局部受壓下應力圖,（1）縱向裂縫發(fā)展而破壞 當A0/Al不大時，在局部壓力作用下，第一批縱向裂縫

6、發(fā)生在12皮磚以下的砌體內(nèi)，隨荷載的增加出現(xiàn)多條縱向裂縫，并向上發(fā)展，破壞時形成一條主裂縫。,（2）劈裂破壞當A0/Al較大時，隨著壓力到一定數(shù)值，砌體沿縱向發(fā)生突然的脆性劈裂破壞。破壞時，縱向裂縫往往僅有一條，見圖145（c），而且開裂荷載幾乎等于破壞荷載，破壞突然而無先兆。,（3）局部壓碎當砌體強度較低或局部壓面積Al很小時，在荷載作用下，局壓面積下壓應力很大，破壞時構(gòu)件側(cè)面無縱向裂縫，而是Al面積內(nèi)的砌體壓碎而引起砌體破壞。,3.1 局部均勻受壓,規(guī)范5.2.1 砌體截面中受局部均勻壓力時的承載力應按下式計算:,Nl 局部受壓面積上的軸向力設計值；,砌體局部抗壓強度提高系數(shù)；,f 砌體的

7、抗壓強度設計值，可不考慮強度調(diào)整系數(shù)a的影響；（設計手冊中是考慮的）,規(guī)范5.2.2的取值（書35頁）,2.5,2.0,1.5,1.25,3.2 局部不均勻受壓（書35頁）,（1）梁端支承處無墊塊砌體局部受壓承載力可按下式計算：,上部荷載折減系數(shù)；,局部受壓面積內(nèi)上部軸向力設計值（N），,上部平均應力設計值（N/mm2）；,梁端支承壓力設計值（N）；,梁端底面壓力應力圖形的完整系數(shù)，可取0.7，對于過梁和墻梁可取1.0。,書39頁例題3.4,（2）梁下設剛性墊塊（37頁）,規(guī)范5252 剛性墊塊的構(gòu)造應符合下列規(guī)定:,1) 剛性墊塊的高度不宜小于180mm；自梁邊算起的墊塊挑出長度不宜大于墊塊

8、高度tb；,2）在帶壁柱墻的壁柱內(nèi)設剛性墊塊時，其計算面積應取壁柱范圍內(nèi)的面積，壁柱上墊塊伸入翼墻內(nèi)的長度不應小于120mm；,3) 當現(xiàn)澆墊塊與梁端整體澆筑時，墊塊可在梁高范圍內(nèi)設置,剛性墊塊上表面有效支承長度,剛性墊塊的影響系數(shù)，根據(jù)上部荷載平均壓應力設計值與砌體抗壓強度設計值查表5.2.5 (38頁）,剛性墊塊下砌體局部受壓承載力計算,剛性墊塊下砌體的局部受壓接近于偏心受壓。,墊塊上N0及合力Nl的影響系數(shù)，采用表3.103.12（書29）3的值；,10.8，但11,書39頁例題3.5,3.3 梁下設有鋼筋混凝土墊梁,.,2當荷載沿墻厚方向均勻分布時取1.0,不均勻時取0.8,4 軸心受

9、拉、受彎、和受剪構(gòu)件（書40頁）,4.1 軸心受拉,4.2 受彎構(gòu)件,砌體彎曲受拉承載力應按下式計算：,受彎構(gòu)件的受剪承載力應按下式計算：,4.3 受剪構(gòu)件,受剪計算公式,修正系數(shù)。當 時，磚砌體取0.60，混凝土砌塊砌體取0.64；當 時，磚砌體取0.64，混凝土砌塊砌體取0.66；,剪壓復合受力影響系數(shù)， 與 的乘積可查表,書41頁例題,強度調(diào)整25頁,5 配筋砌體構(gòu)件承載力計算,5.1 網(wǎng)狀配筋砌體,磚砌體受壓時，縱向壓縮，橫向膨脹，如果能阻止砌體橫向變形的發(fā)展，則構(gòu)件承受軸向壓力的能力將高。,（1）網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓破壞,破壞特點,第一階段：出現(xiàn)第一批裂縫的荷載值約為破壞荷載的6075

10、，高于無筋磚砌體。,第二階段：砌體內(nèi)豎向裂縫受到橫向鋼筋網(wǎng)的約束，不能沿砌體高度方向形成連續(xù)裂縫。,第三階段：壓力達到極限時，砌體中的磚嚴重開裂甚至被壓碎，導致砌體破壞。由于鋼筋網(wǎng)片阻止砌體的橫向變形，砌體不會形成豎向小柱體，大大提高了磚砌體的承載能力。,（2）受壓承載力計算公式,網(wǎng)狀配筋磚砌體抗壓強度設計值，可按下式計算：,高厚比和配筋率以及軸向力的偏心距對網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按表3.15采用（書44頁）或按下列公式計算：,網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；,高厚比。,試驗表明，當荷載偏心時，橫向配筋的效果將隨偏心距的增大而降低。網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件還應符合下列規(guī)定（

11、規(guī)范8.1.1）：,1偏心距超過截面核心范圍對于矩形截面即e/h0.17 時或偏心距雖未超過截面核心范圍但構(gòu)件的高厚比16 時不宜采用網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件。,2對矩形截面構(gòu)件當軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時除按偏心受壓計算外還應對較小邊長方向按軸心受壓進行驗算。,3當網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件下端與無筋砌體交接時尚應驗算交接處無筋砌體的局部受壓承載力。,規(guī)范8.1.3 網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件的構(gòu)造應符合下列規(guī)定:,1 網(wǎng)狀配筋磚砌體中的體積配筋率不應小于0.1% 并不應大于1%。,書48頁例題,6 組合磚砌體,適用條件：當荷載偏心距較大，超過截面核心范圍，無筋磚砌體承載力不足而截面尺寸又受到限

12、制時，或者偏心矩e0.6y。,破壞特點（45頁）,（1）軸心受壓下，砌體面層和混凝土（或砂漿）的結(jié)合處產(chǎn)生第一批裂縫。,（2）壓力增大，磚砌體內(nèi)逐漸產(chǎn)生豎向裂縫。由于混凝土的橫向約束作用，裂縫發(fā)展較慢。,（3）最后，砌體內(nèi)的磚和面層混凝土脫落甚至壓碎，豎向鋼筋屈服。,規(guī)范8.2.3 組合磚砌體軸心受壓構(gòu)件的承載力應按下式計算:,組合磚砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)可按表3.16 采用；（書46頁）,受壓鋼筋的強度系數(shù)，當為混凝土面層時，可取1.0；當為砂漿面層時，可取0.9；,=As/bh,規(guī)范8.2.6 組合磚砌體構(gòu)件的構(gòu)造應符合下列規(guī)定:,4.豎向受力鋼筋宜采用HPB235級鋼筋，對于混凝土面層，亦可

13、采用HRB335級鋼筋。受壓鋼筋一側(cè)的配筋率，對砂漿面層，不宜小于0.1%，對混凝土面層，不宜小于0.2%。受拉鋼筋的配筋率，不應小于0.1%。豎向受力鋼筋的直徑，不應小于8mm，鋼筋的凈間距，不應小于30mm；,7 磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻,砌體砌筑的墻體兩端設置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，是從1976年唐山大地震以后，總結(jié)了砌體房屋裂而不倒的經(jīng)驗提出來的。,1.提高用砌體砌筑墻體的延性，改變砌體結(jié)構(gòu)的脆性性質(zhì)；,2.在構(gòu)造柱和圈梁組成的“弱框架”約束下的墻體，在水平地震作用下，墻體雖出現(xiàn)45交錯裂縫，但墻體裂而不倒。,組合磚墻軸心受壓計算,組合磚砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)可按表3.16 采用；（書46頁）,l 沿墻長方向構(gòu)造柱的間距；,bc沿墻長方向構(gòu)造柱的寬度；,構(gòu)造柱的間距是影響組合墻承載力的最顯著的因素：對中間柱，它對每邊的影響長度為1.2m，對邊柱其影響長度為1m。構(gòu)造柱間距為2m左右時，柱的作用得到充分發(fā)揮。構(gòu)造柱的間距大于4m時，其對墻體受壓承載力的影響很小。,