砌体结构构件承载力计算.ppt

第三章 砌体结构构件承载力计算,第一节 砌体结构的极限状态设计方法,规范4.1.1 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行计算。,1.设计原则,极限状态设计方法的基本概念,（1）结构的功能要求 建筑结构设计统一标准规定，建筑结构必须满足下列功能要求,安全性正常设计、正常施工和正常适用条件下，结构不发生破坏；偶然事件时，保持整体稳定。,适用性对砌体结构而言，对变形、裂缝等进行控制。,耐久性在正常维护下，在设计使用年限内满足各项使用功能的要求。,什么是极限状态？,整个构件或结构的一部分，超过某一特定状态时就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定的状态称为该功能的极限状态。,（1）承载能力极限状态。,（2）正常使用极限状态。,规范4.1.2 砌体结构应按承载能力极限状态设计，并满足正常使用极限状态的要求。,2.设计表达式 （书22页）,规范4.1.5 砌体结构按承载能力极限状态设计时，应按表达式中最不利的组合进行计算：,当仅有一个可变荷载时，可按下式中最不利组合进行计算:,规范表4.1.4 建筑结构的安全等级,整体稳定，如倾覆、滑移、漂浮,砌体结构是否需要满足正常使用极限状态？,对于砌体结构的正常使用极限状态，没有如同钢筋混凝土结构那样独立的要求和计算方法，但并不是说砌体结构不需要满足正常使用极限状态,砌体结构正常使用极限状态的要求，在一般情况下由相应的构造措施予以保证。,如规定墙、柱的高厚比，控制横墙的最大水平位移，以及对保证砌体结构耐久性而采取的诸多措施。,第二节 受压构件承载力计算（26页）,2.1 轴心受压短柱,2.2 偏心受压短柱 2.2.1 偏心矩不大,材料力学公式：,当,对于矩形截面柱,2.2.2 偏心矩较大,偏心矩较大，受拉边缘已开裂的情况，若不考虑砌体受拉，则矩形截面受力的有效高度：,砌体的偏心距影响系数,理论分析和实际情况的差别,随着荷载偏心距的增大，砌体表现出弹塑性性能，截面中应力成曲线分布,裂缝发展，受压面积减小，实际偏心距变小，故裂缝不至于无限制发展而导致构件破坏，而是在剩余截面和减小的偏心距的作用下达到新的平衡，此时压应力虽然增大较多，但构件承载力仍未耗尽而可以继续承受荷载。,经验公式,对于矩形截面：,对于T形截面：,偏心影响系数1（1）,偏心受压柱承载力公式,2.3 轴心受压长柱,计算公式(28页）,考虑稳定系数0,代入临界应力切线处的弹性模量,2.4 偏心受压长柱,考虑偏心距e及附加偏心距ei，代入公式：,当e0时，,对于矩形截面,代入,代入,偏心受压长柱计算公式,对于 时，单向偏心受压长柱的承载力仍可按下式计算：,受压构件承载力计算公式,轴心受压短柱,偏心受压短柱,偏心受压长柱,轴心受长短柱,规范5.1.1 受压构件的承载力应按下式计算(31页),式中 N轴向力设计值,高厚比和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数，可按表3.103.12的规定采用（书29页）；,f砌体的抗压强度设计值；,A截面面积，对各类砌体均应按毛截面计算；对带壁柱墙，其翼缘宽度可按规范第4.2.8条采用。,规范5.1.2 计算影响系数或查表时，构件高厚比应按下列公式确定:(书31页),对矩形截面,对T形截面,hT形截面的折算厚度，可近似按3.5i计算；,对矩形截面构件，当长边按偏心受压计算外，短边还应按轴心受压计算。（31页）,例题（书32页）,3 局部受压,局部受压的三种破坏形式,局部受压下应力图,（1）纵向裂缝发展而破坏 当A0/Al不大时，在局部压力作用下，第一批纵向裂缝发生在12皮砖以下的砌体内，随荷载的增加出现多条纵向裂缝，并向上发展，破坏时形成一条主裂缝。,（2）劈裂破坏 当A0/Al较大时，随着压力到一定数值，砌体沿纵向发生突然的脆性劈裂破坏。破坏时，纵向裂缝往往仅有一条，见图145（c），而且开裂荷载几乎等于破坏荷载，破坏突然而无先兆。,（3）局部压碎 当砌体强度较低或局部压面积Al很小时，在荷载作用下，局压面积下压应力很大，破坏时构件侧面无纵向裂缝，而是Al面积内的砌体压碎而引起砌体破坏。,3.1 局部均匀受压,规范5.2.1 砌体截面中受局部均匀压力时的承载力应按下式计算:,Nl 局部受压面积上的轴向力设计值；,砌体局部抗压强度提高系数；,f 砌体的抗压强度设计值，可不考虑强度调整系数a的影响；（设计手册中是考虑的）,规范5.2.2的取值（书35页）,2.5,2.0,1.5,1.25,3.2 局部不均匀受压（书35页）,（1）梁端支承处无垫块砌体局部受压承载力可按下式计算：,上部荷载折减系数；,局部受压面积内上部轴向力设计值（N），,上部平均应力设计值（N/mm2）；,梁端支承压力设计值（N）；,梁端底面压力应力图形的完整系数，可取0.7，对于过梁和墙梁可取1.0。,书39页例题3.4,（2）梁下设刚性垫块（37页）,规范5252 刚性垫块的构造应符合下列规定:,1) 刚性垫块的高度不宜小于180mm；自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度tb；,2）在带壁柱墙的壁柱内设刚性垫块时，其计算面积应取壁柱范围内的面积，壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm；,3) 当现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置,刚性垫块上表面有效支承长度,刚性垫块的影响系数，根据上部荷载平均压应力设计值与砌体抗压强度设计值查表5.2.5 (38页）,刚性垫块下砌体局部受压承载力计算,刚性垫块下砌体的局部受压接近于偏心受压。,垫块上N0及合力Nl的影响系数，采用表3.103.12（书29）3的值；,10.8，但11,书39页例题3.5,3.3 梁下设有钢筋混凝土垫梁,.,2当荷载沿墙厚方向均匀分布时取1.0,不均匀时取0.8,4 轴心受拉、受弯、和受剪构件（书40页）,4.1 轴心受拉,4.2 受弯构件,砌体弯曲受拉承载力应按下式计算：,受弯构件的受剪承载力应按下式计算：,4.3 受剪构件,受剪计算公式,修正系数。当 时，砖砌体取0.60，混凝土砌块砌体取0.64；当 时，砖砌体取0.64，混凝土砌块砌体取0.66；,剪压复合受力影响系数， 与 的乘积可查表,书41页例题,强度调整25页,5 配筋砌体构件承载力计算,5.1 网状配筋砌体,砖砌体受压时，纵向压缩，横向膨胀，如果能阻止砌体横向变形的发展，则构件承受轴向压力的能力将高。,（1）网状配筋砖砌体受压破坏,破坏特点,第一阶段：出现第一批裂缝的荷载值约为破坏荷载的6075，高于无筋砖砌体。,第二阶段：砌体内竖向裂缝受到横向钢筋网的约束，不能沿砌体高度方向形成连续裂缝。,第三阶段：压力达到极限时，砌体中的砖严重开裂甚至被压碎，导致砌体破坏。由于钢筋网片阻止砌体的横向变形，砌体不会形成竖向小柱体，大大提高了砖砌体的承载能力。,（2）受压承载力计算公式,网状配筋砖砌体抗压强度设计值，可按下式计算：,高厚比和配筋率以及轴向力的偏心距对网状配筋砖砌体受压构件承载力的影响系数，可按表3.15采用（书44页）或按下列公式计算：,网状配筋砖砌体受压构件的稳定系数；,高厚比。,试验表明，当荷载偏心时，横向配筋的效果将随偏心距的增大而降低。网状配筋砖砌体受压构件还应符合下列规定（规范8.1.1）：,1偏心距超过截面核心范围对于矩形截面即e/h0.17 时或偏心距虽未超过截面核心范围但构件的高厚比16 时不宜采用网状配筋砖砌体构件。,2对矩形截面构件当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时除按偏心受压计算外还应对较小边长方向按轴心受压进行验算。,3当网状配筋砖砌体构件下端与无筋砌体交接时尚应验算交接处无筋砌体的局部受压承载力。,规范8.1.3 网状配筋砖砌体构件的构造应符合下列规定:,1 网状配筋砖砌体中的体积配筋率不应小于0.1% 并不应大于1%。,书48页例题,6 组合砖砌体,适用条件：当荷载偏心距较大，超过截面核心范围，无筋砖砌体承载力不足而截面尺寸又受到限制时，或者偏心矩e0.6y。,破坏特点（45页）,（1）轴心受压下，砌体面层和混凝土（或砂浆）的结合处产生第一批裂缝。,（2）压力增大，砖砌体内逐渐产生竖向裂缝。由于混凝土的横向约束作用，裂缝发展较慢。,（3）最后，砌体内的砖和面层混凝土脱落甚至压碎，竖向钢筋屈服。,规范8.2.3 组合砖砌体轴心受压构件的承载力应按下式计算:,组合砖砌体构件的稳定系数可按表3.16 采用；（书46页）,受压钢筋的强度系数，当为混凝土面层时，可取1.0；当为砂浆面层时，可取0.9；,=As/bh,规范8.2.6 组合砖砌体构件的构造应符合下列规定:,4.竖向受力钢筋宜采用HPB235级钢筋，对于混凝土面层，亦可采用HRB335级钢筋。受压钢筋一侧的配筋率，对砂浆面层，不宜小于0.1%，对混凝土面层，不宜小于0.2%。受拉钢筋的配筋率，不应小于0.1%。竖向受力钢筋的直径，不应小于8mm，钢筋的净间距，不应小于30mm；,7 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙,砌体砌筑的墙体两端设置钢筋混凝土构造柱，是从1976年唐山大地震以后，总结了砌体房屋裂而不倒的经验提出来的。,1.提高用砌体砌筑墙体的延性，改变砌体结构的脆性性质；,2.在构造柱和圈梁组成的“弱框架”约束下的墙体，在水平地震作用下，墙体虽出现45交错裂缝，但墙体裂而不倒。,组合砖墙轴心受压计算,组合砖砌体构件的稳定系数可按表3.16 采用；（书46页）,l 沿墙长方向构造柱的间距；,bc沿墙长方向构造柱的宽度；,构造柱的间距是影响组合墙承载力的最显著的因素：对中间柱，它对每边的影响长度为1.2m，对边柱其影响长度为1m。构造柱间距为2m左右时，柱的作用得到充分发挥。构造柱的间距大于4m时，其对墙体受压承载力的影响很小。,