砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計(jì)算.ppt

1、第三章 砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計(jì)算,第一節(jié) 砌體結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法,規(guī)范4.1.1 本規(guī)范采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以可靠指標(biāo)度量結(jié)構(gòu)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)行計(jì)算。,1.設(shè)計(jì)原則,極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的基本概念,（1）結(jié)構(gòu)的功能要求 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)、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(shí)，保持整體穩(wěn)定。,適用性對(duì)砌體結(jié)構(gòu)而言，對(duì)變形、裂縫等進(jìn)行控制。,耐久性在正常維護(hù)下，在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)使用功能的要求。,什么是極限狀態(tài)？,整個(gè)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的一部分，超過(guò)某一特定狀態(tài)時(shí)就不能滿足設(shè)計(jì)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(yīng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，并滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。,2.設(shè)計(jì)表達(dá)式 （書(shū)22頁(yè)）,規(guī)范4.1.5 砌體結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按表達(dá)式中最不利的組合進(jìn)行計(jì)算：,當(dāng)僅有一個(gè)可變荷載時(shí)，可按下式中最不利組合進(jìn)行計(jì)算:,規(guī)范表4.1.4 建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí),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(duì)于砌體結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)，沒(méi)有如同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)那樣獨(dú)立的要求和計(jì)算方法，但并不是說(shuō)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(yīng)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(duì)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(jì)算（26頁(yè)）,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(xué)公式：,當(dāng),對(duì)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(kāi)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(shí)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(yīng)力成曲線分布,裂縫發(fā)展，受壓面積減小，實(shí)際偏心距變小，故裂縫不至于無(wú)限制發(fā)展而導(dǎo)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(dá)到新的平衡，此時(shí)壓應(yīng)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(yàn)公式,對(duì)于矩形截面：,對(duì)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(zhǎng)柱,計(jì)算公式(28頁(yè)）,考慮穩(wěn)定系數(shù)0,代入臨界應(yīng)力切線處的彈性模量,2.4 偏心受壓長(zhǎng)柱,考慮偏心距e及附加偏心距ei，代入公式：,當(dāng)e0時(shí)，,對(duì)于矩形截面,代入,代入,偏心受壓長(zhǎng)柱計(jì)算公式,對(duì)于 時(shí)，單向偏心受壓長(zhǎng)柱的承載力仍可按下式計(jì)算：,受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式,軸心受壓短柱,偏心受壓短柱,偏心受壓長(zhǎng)柱,軸心受長(zhǎng)短柱,規(guī)范5.1.1 受壓構(gòu)件的承載力應(yīng)按下式計(jì)算(31頁(yè)),式中 N軸向力設(shè)計(jì)

5、值,高厚比和軸向力的偏心距e對(duì)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(shū)29頁(yè)）；,f砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；,A截面面積，對(duì)各類(lèi)砌體均應(yīng)按毛截面計(jì)算；對(duì)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(jì)算影響系數(shù)或查表時(shí)，構(gòu)件高厚比應(yīng)按下列公式確定:(書(shū)31頁(yè)),對(duì)矩形截面,對(duì)T形截面,hT形截面的折算厚度，可近似按3.5i計(jì)算；,對(duì)矩形截面構(gòu)件，當(dāng)長(zhǎng)邊按偏心受壓計(jì)算外，短邊還應(yīng)按軸心受壓計(jì)算。（31頁(yè)）,例題（書(shū)32頁(yè)）,3 局部受壓,局部受壓的三種破壞形式,局部受壓下應(yīng)力圖,（1）縱向裂縫發(fā)展而破壞 當(dāng)A0/Al不大時(shí)，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(shí)形成一條主裂縫。,（2）劈裂破壞當(dāng)A0/Al較大時(shí)，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(shí)，縱向裂縫往往僅有一條，見(jiàn)圖145（c），而且開(kāi)裂荷載幾乎等于破壞荷載，破壞突然而無(wú)先兆。,（3）局部壓碎當(dāng)砌體強(qiáng)度較低或局部壓面積Al很小時(shí)，在荷載作用下，局壓面積下壓應(yīng)力很大，破壞時(shí)構(gòu)件側(cè)面無(wú)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(shí)的承載力應(yīng)按下式計(jì)算:,Nl 局部受壓面積上的軸向力設(shè)計(jì)值；,砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)；,f 砌體的

7、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可不考慮強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)a的影響；（設(shè)計(jì)手冊(cè)中是考慮的）,規(guī)范5.2.2的取值（書(shū)35頁(yè)）,2.5,2.0,1.5,1.25,3.2 局部不均勻受壓（書(shū)35頁(yè)）,（1）梁端支承處無(wú)墊塊砌體局部受壓承載力可按下式計(jì)算：,上部荷載折減系數(shù)；,局部受壓面積內(nèi)上部軸向力設(shè)計(jì)值（N），,上部平均應(yīng)力設(shè)計(jì)值（N/mm2）；,梁端支承壓力設(shè)計(jì)值（N）；,梁端底面壓力應(yīng)力圖形的完整系數(shù)，可取0.7，對(duì)于過(guò)梁和墻梁可取1.0。,書(shū)39頁(yè)例題3.4,（2）梁下設(shè)剛性墊塊（37頁(yè)）,規(guī)范5252 剛性墊塊的構(gòu)造應(yīng)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(zhǎng)度不宜大于墊塊

8、高度tb；,2）在帶壁柱墻的壁柱內(nèi)設(shè)剛性墊塊時(shí)，其計(jì)算面積應(yīng)取壁柱范圍內(nèi)的面積，壁柱上墊塊伸入翼墻內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于120mm；,3) 當(dāng)現(xiàn)澆墊塊與梁端整體澆筑時(shí)，墊塊可在梁高范圍內(nèi)設(shè)置,剛性墊塊上表面有效支承長(zhǎng)度,剛性墊塊的影響系數(shù)，根據(jù)上部荷載平均壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值與砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值查表5.2.5 (38頁(yè)）,剛性墊塊下砌體局部受壓承載力計(jì)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(shū)29）3的值；,10.8，但11,書(shū)39頁(yè)例題3.5,3.3 梁下設(shè)有鋼筋混凝土墊梁,.,2當(dāng)荷載沿墻厚方向均勻分布時(shí)取1.0,不均勻時(shí)取0.8,4 軸心受

9、拉、受彎、和受剪構(gòu)件（書(shū)40頁(yè)）,4.1 軸心受拉,4.2 受彎構(gòu)件,砌體彎曲受拉承載力應(yīng)按下式計(jì)算：,受彎構(gòu)件的受剪承載力應(yīng)按下式計(jì)算：,4.3 受剪構(gòu)件,受剪計(jì)算公式,修正系數(shù)。當(dāng) 時(shí)，磚砌體取0.60，混凝土砌塊砌體取0.64；當(dāng) 時(shí)，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)， 與 的乘積可查表,書(shū)41頁(yè)例題,強(qiáng)度調(diào)整25頁(yè),5 配筋砌體構(gòu)件承載力計(jì)算,5.1 網(wǎng)狀配筋砌體,磚砌體受壓時(shí)，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(diǎn),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(wú)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(dá)到極限時(shí)，砌體中的磚嚴(yán)重開(kāi)裂甚至被壓碎，導(dǎo)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(huì)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(jì)算公式,網(wǎng)狀配筋磚砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，可按下式計(jì)算：,高厚比和配筋率以及軸向力的偏心距對(duì)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(shū)44頁(yè)）或按下列公式計(jì)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(yàn)表明，當(dāng)荷載偏心時(shí)，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(yīng)符合下列規(guī)定（

11、規(guī)范8.1.1）：,1偏心距超過(guò)截面核心范圍對(duì)于矩形截面即e/h0.17 時(shí)或偏心距雖未超過(guò)截面核心范圍但構(gòu)件的高厚比16 時(shí)不宜采用網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件。,2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。,3當(dāng)網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件下端與無(wú)筋砌體交接時(shí)尚應(yīng)驗(yàn)算交接處無(wú)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(yīng)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(yīng)小于0.1% 并不應(yīng)大于1%。,書(shū)48頁(yè)例題,6 組合磚砌體,適用條件：當(dāng)荷載偏心距較大，超過(guò)截面核心范圍，無(wú)筋磚砌體承載力不足而截面尺寸又受到限

12、制時(shí)，或者偏心矩e0.6y。,破壞特點(diǎn)（45頁(yè)）,（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(yīng)按下式計(jì)算:,組合磚砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)可按表3.16 采用；（書(shū)46頁(yè)）,受壓鋼筋的強(qiáng)度系數(shù)，當(dāng)為混凝土面層時(shí)，可取1.0；當(dāng)為砂漿面層時(shí)，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(yīng)符合下列規(guī)定:,4.豎向受力鋼筋宜采用HPB235級(jí)鋼筋，對(duì)于混凝土面層，亦可

13、采用HRB335級(jí)鋼筋。受壓鋼筋一側(cè)的配筋率，對(duì)砂漿面層，不宜小于0.1%，對(duì)混凝土面層，不宜小于0.2%。受拉鋼筋的配筋率，不應(yīng)小于0.1%。豎向受力鋼筋的直徑，不應(yīng)小于8mm，鋼筋的凈間距，不應(yīng)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(shè)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(yàn)提出來(lái)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(cuò)裂縫，但墻體裂而不倒。,組合磚墻軸心受壓計(jì)算,組合磚砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)可按表3.16 采用；（書(shū)46頁(yè)）,l 沿墻長(zhǎng)方向構(gòu)造柱的間距；,bc沿墻長(zhǎng)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(duì)中間柱，它對(duì)每邊的影響長(zhǎng)度為1.2m，對(duì)邊柱其影響長(zhǎng)度為1m。構(gòu)造柱間距為2m左右時(shí)，柱的作用得到充分發(fā)揮。構(gòu)造柱的間距大于4m時(shí)，其對(duì)墻體受壓承載力的影響很小。,