砌体结构(第四章 承载力的计算).pdf

砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章 砌体结构构件承载力的计算第四章 砌体结构构件承载力的计算 1 了解无筋砌体受压构件的破坏特征 2 掌握无筋砌体受压构件计算公式和计算方法 重点 3 掌握砌体局压承载力计算 重点 4 了解受拉 受弯 受剪构件的承载力计算 1 了解无筋砌体受压构件的破坏特征 2 掌握无筋砌体受压构件计算公式和计算方法 重点 3 掌握砌体局压承载力计算 重点 4 了解受拉 受弯 受剪构件的承载力计算 5 了解配筋砌体承载力计算 了解配筋砌体承载力计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 受压构件承载力计算的分类 墙 柱 矩形 受压构件承载力计算的分类 墙 柱 矩形 T 形形 1 分类 分类 2 截面形式 截面形式 3 计算类型 计算类型 全截面受压计算 局部受压计算 全截面受压计算 局部受压计算 受压构件 偏心受压 受压构件 偏心受压 N x y x y 单向偏心受压双向偏心受压单向偏心受压双向偏心受压 轴心受压轴心受压 N x y x y N x y x y 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第第四四章章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 基本公式 基本公式 N fA 采用系数采用系数 以综合考虑纵向弯曲 高厚比 稳定 和 偏心对受压构件承载力的影响 以综合考虑纵向弯曲 高厚比 稳定 和 偏心对受压构件承载力的影响 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第第四四章章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 4 1 1 受压短柱的承载力分析 偏心影响系数 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第第四四章章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 对图对图3 2所示的砌体受压短柱 当承受轴向压力所示的砌体受压短柱 当承受轴向压力N时 如果将 砌体视为匀质弹性体 按照材料力学公式计算 则截面较大受压 边缘的应力 时 如果将 砌体视为匀质弹性体 按照材料力学公式计算 则截面较大受压 边缘的应力 为 式中 为 式中 A I i 分别为砌体的截面面积 惯性矩和回转半 径 分别为砌体的截面面积 惯性矩和回转半 径 e y 分别为轴向压力的偏心距及受压边缘到截面形心轴 的距离 分别为轴向压力的偏心距及受压边缘到截面形心轴 的距离 2 1 i ey A N y I Ne A N 3 16 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第第四四章章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 在偏心距不很大 全截面受压或受拉边缘尚未开裂的 情况下 当受压边缘的应力达到砌体的抗压强度值时 该短柱所能承受的压力为 在偏心距不很大 全截面受压或受拉边缘尚未开裂的 情况下 当受压边缘的应力达到砌体的抗压强度值时 该短柱所能承受的压力为 mmu AfAf i ey N 2 1 1 2 1 1 i ey 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第第四四章章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 对于矩形截面 若或对于矩形截面 若或h为沿轴向力偏心方向的边长 则有为沿轴向力偏心方向的边长 则有 h e6 1 1 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 对于偏心距较大 受拉边缘己开裂的情况 图4 2d 若不考虑砌体受拉 则矩形截面受力的有效高度 h e he h h 3 5 1 2 3 mmmu Af h e f h e bhfhbN 5 175 0 3 5 1 2 1 2 1 h e 5 175 0 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 大量的砌体构件受压试验表明 按上述材料力学公 式的砌体偏心距影响系数计算 其承载力远低于试验结 大量的砌体构件受压试验表明 按上述材料力学公 式的砌体偏心距影响系数计算 其承载力远低于试验结 这一方面是因为随着荷载偏心距的增大 砌体表现出 弹塑性性能 截面中应力呈曲线分布 其丰满程度较直 线分布时要大一些 这一方面是因为随着荷载偏心距的增大 砌体表现出 弹塑性性能 截面中应力呈曲线分布 其丰满程度较直 线分布时要大一些 开裂和塑性到底意味着什么 开裂和塑性到底意味着什么 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 另一方面是当受拉边缘的应力大于砌体沿通缝截面 的弯曲抗拉强度时 虽然将产生水平裂缝 但随着裂缝 的发展 受压面积逐渐减小 荷载对实际受压面积的偏 另一方面是当受拉边缘的应力大于砌体沿通缝截面 的弯曲抗拉强度时 虽然将产生水平裂缝 但随着裂缝 的发展 受压面积逐渐减小 荷载对实际受压面积的偏 心距也逐渐变小 故裂缝不至于无限制发展而导致构件心距也逐渐变小 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 随着荷载的不断增加 裂缝 不断展开 旧平衡不断被破坏而达到新的平衡 砌体所 受的压应力也随着不断增大 当剩余截面减小到一定程 度时 砌体受压边出现竖向裂缝 最后导致构件破坏 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 随着荷载的不断增加 裂缝 不断展开 旧平衡不断被破坏而达到新的平衡 砌体所 受的压应力也随着不断增大 当剩余截面减小到一定程 度时 砌体受压边出现竖向裂缝 最后导致构件破坏 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 在材料力学偏心距影响系数公式形式的基础上 根据我 国大量的试验资料 经过统计分折 规定砌体受压时 的偏心距影响系数按下列公式计算 在材料力学偏心距影响系数公式形式的基础上 根据我 国大量的试验资料 经过统计分折 规定砌体受压时 的偏心距影响系数按下列公式计算 2 1 1 1 i e 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 i为截面回转半径 对矩形截面为截面回转半径 对矩形截面 2 1 121 1 h e 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析 偏心影响系数偏心影响系数 对对T形和十字形截面 可以按形和十字形截面 可以按 4 22 式计算 也可以采 用折算厚度或 式计算 也可以采 用折算厚度或hT 4 46i 4 5i按下式计算按下式计算 2 1 121 1 T h e AfNu 1 受压短柱的承载力分析 受压短柱的承载力分析 随着偏心距的增大 构件所 能承担的纵向压力明显下降 随着偏心距的增大 构件所 能承担的纵向压力明显下降 A 砌体截面面积砌体截面面积 f 砌体抗压强度设计值砌体抗压强度设计值 偏心影响系数偏心影响系数 1 2 1 1 1 ie e 轴向力偏心矩轴向力偏心矩 i 截面的回转半径 截面的回转半径 A I i 2 1 121 1 he 矩形截面 矩形截面 2 1 121 1 T he T形或其他形状截面 形或其他形状截面 h 截面长边截面长边 ihT5 3 I 截面沿偏心方向的惯性矩截面沿偏心方向的惯性矩 A 截面面积截面面积 hT代替代替h 二二 无筋砌体受压构件承载力计算 无筋砌体受压构件承载力计算 hT 折算厚度 折算厚度 引进偏心 影响系数引进偏心 影响系数 1 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 4 1 2 轴心受压长柱的受力分析轴心受压长柱的受力分析 稳 定系数 稳 定系数 当砌体柱的长细比较大在承受轴心压力时 往 往由于侧向变形增大而产生纵向弯曲破坏 因 而长柱的受压承载力比短柱要低 所以在受压 构件的承载力计算中要考虑稳定系数 0的影响 根据欧拉公式 长柱发生纵向弯曲破坏的临 界应力为 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 轴心受压长柱的受力分析轴心受压长柱的受力分析 稳定系数稳定系数 2 0 2 2 0 2 H i E AH EI cri 欧拉公式 式中 E 弹性模量 0 H 柱的计算高度 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 轴心受压长柱的受力分析轴心受压长柱的受力分析 稳定系数稳定系数 由于砌体的弹性模量随应力的增大而降低 当应力达到 临界应力时 弹性模量已有较大程度的降低 此时的 弹性模量可取为在临界应力处的切线模量 则相应的 临界应力为 由于砌体的弹性模量随应力的增大而降低 当应力达到 临界应力时 弹性模量已有较大程度的降低 此时的 弹性模量可取为在临界应力处的切线模量 则相应的 临界应力为 弹性特征值 弹性特征值 1 m cri mm f ffE 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 轴心受压长柱的受力分析轴心受压长柱的受力分析 稳定系数稳定系数 式中 临 界应力处 的切线模 量 由前式可 求得轴心 受压时的 稳定系数 为 2 2 2 2 2 0 1 1 12 1 1 1 1 1 mm m cri ff f 一构件柔度或长细比 H0 i 2 2 2 0 2 1 m cri mm cri f ff H i E 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 轴心受压长柱的受力分析轴心受压长柱的受力分析 稳定系数稳定系数 称为构件的高厚比 当为矩形截面时 取称为构件的高厚比 当为矩形截面时 取 H0 h 则则 2 12 2 当为 当为T形或十字形截面时 取形或十字形截面时 取 H0 hT 则也 有 则也 有 2 12 2 式中 式中 为与砂浆强度有关的系数 当砂浆强度等级大于 或等于 为与砂浆强度有关的系数 当砂浆强度等级大于 或等于M 5时 时 0 0015 当砂浆强度等级为 当砂浆强度等级为M 2 5时 时 0 002 当砂浆强度 当砂浆强度f2 0时 时 0 009 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 2 偏心受压长柱的受力分析偏心受压长柱的受力分析 纵向弯曲的影响 偏心距 纵向弯曲的影响 偏心距 e附加偏心距附加偏心距 ei 2 1 1 i ee i 2 0 1 1 i ei e 0 1 1 0 iei 矩形截面矩形截面 1 1 12 0 h ei 纵向弯曲系数纵向弯曲系数 2 0 1 1 规范中考虑纵向弯曲 和偏心距影响的系数 规范中考虑纵向弯曲 和偏心距影响的系数 22 0 12 121 1 1 1 12 1 121 1 h e h e 与砂浆强度等级有关的系数与砂浆强度等级有关的系数 当砂浆强度等级当砂浆强度等级 M5时 时 0 0015 当砂浆强度等级为当砂浆强度等级为M2 5时 时 0 002 当砂浆强度为零时 当砂浆强度为零时 0 009 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件 偏心受压长柱的受力计算式 受压构件 偏心受压长柱的受力计算式 对于矩形截面对于矩形截面 2 0 1 1 12 1 121 1 h e 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 受压构件 4 2 4受压构件承载力的计算 受压构件 4 2 4受压构件承载力的计算 式中 式中 N 轴向力设计值 轴向力设计值 高厚比高厚比 和轴向力偏心距和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响 系数 可按式计算也可按表查用 对受压构件承载力的影响 系数 可按式计算也可按表查用 f 砌体抗压强度设计值 按表砌体抗压强度设计值 按表4 3一表一表4 8采用 采用 A 截面面积 对各类砌体均应拉毛截面计算 截面面积 对各类砌体均应拉毛截面计算 fAN 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压构件承载力的计算受压构件承载力的计算 h H 0 T h H 0 对对T形截面 对矩形截面 形截面 对矩形截面 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压构件承载力的计算受压构件承载力的计算 H H 受压构件的计算高度 按表4 4采用 h 受压构件的计算高度 按表4 4采用 h 矩形截面轴向力偏心方向的边长 当轴心受压时 为截面较小边长 h 矩形截面轴向力偏心方向的边长 当轴心受压时 为截面较小边长 hT T T形截面的折算厚度 可近似T形截面的折算厚度 可近似 hT 4 5i 计算 i 计算 i 截面回转半径 截面回转半径 不同砌体材料的高厚比修正系数 按表4 13 采用 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 不同砌体材料的高厚比修正系数 按表4 13 采用 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 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压构件承载力的计算受压构件承载力的计算 轴向力的偏心距e按内力设计值计算 并不应超过0 6y y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离 当轴向力的偏心距超过上述规定限值时 可采取修改 构件截面尺寸的方法 当梁或屋架瑞部支承反力的偏 心距较大时 可在其端部下的砌体上设置具有中心装 置的垫块或缺口垫块 图4 6 中心装置的位置或缺 口垫块的缺口尺寸 可视需要减小的偏心距而定 轴向力的偏心距e按内力设计值计算 并不应超过0 6y y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离 当轴向力的偏心距超过上述规定限值时 可采取修改 构件截面尺寸的方法 当梁或屋架瑞部支承反力的偏 心距较大时 可在其端部下的砌体上设置具有中心装 置的垫块或缺口垫块 图4 6 中心装置的位置或缺 口垫块的缺口尺寸 可视需要减小的偏心距而定 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 1 受压构件受压构件 受压构件承载力的计算受压构件承载力的计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 受压构件 4 2 5计算例题 受压构件 4 2 5计算例题 例4 1 矩形截面砖柱 截面为bXh 370mmX490mm的砖 柱 柱截面承受轴心压力设计值为N 184kN 采用MU10 烧结页岩普通砖及M5混合砂浆砌筑 施工质量控制等 级为B级 柱的计算长度H 例4 1 矩形截面砖柱 截面为bXh 370mmX490mm的砖 柱 柱截面承受轴心压力设计值为N 184kN 采用MU10 烧结页岩普通砖及M5混合砂浆砌筑 施工质量控制等 级为B级 柱的计算长度H0 0 4 2m 试验算该砖柱的承载 力是否满足要求 4 2m 试验算该砖柱的承载 力是否满足要求 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 考虑施工人为因素的制约和影响 按砌体质量控制和质量保证要素对施 工技术水平进行分级 而不是评判 A B C级材料分项系数分别取为 1 5 1 6 1 8 B级为通常情况 C级 a 0 89 A级 a 1 05 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 该柱安全 则 得 由表取 kNNkNfA Mpaf a 1844 2041018130032 1854 0 32 15 1881 0 4 2881 01813 07 0A7 0 3 与查表结果一致 因A 0 37X0 49 0 181m2 f 1 0 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 局部受压是砌体结构中常见的一种受力状态 局部受压是砌体结构中常见的一种受力状态 其特点在于轴向力仅作用于砌体的部分截面上 当砌体截面上作用局部均匀压力时 其特点在于轴向力仅作用于砌体的部分截面上 当砌体截面上作用局部均匀压力时 如承受 上部柱或墙传来压力的基础顶面 如承受 上部柱或墙传来压力的基础顶面 称为局部均 称为局部均 匀受压 当砌体截面上作用局部非均匀压力时匀受压 当砌体截面上作用局部非均匀压力时 如支承梁或屋架的墙柱在梁或屋架端部支承处 的砌体顶面 如支承梁或屋架的墙柱在梁或屋架端部支承处 的砌体顶面 则称为局部不均匀受压 则称为局部不均匀受压 1 transmission of vertical load of floors 楼面竖向荷载的传递 2 transmission of vertical load of beam end 梁端竖向荷载的传递 Stress distribution of rigid beam 较刚的梁下的反力分布较刚的梁下的反力分布 Fig 4 11 Stress distribution of flexible beam 较柔的梁下的反力分布较柔的梁下的反力分布 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 4 2 1 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压 试验研究结果表明 砌体局部受压大致有三 种破坏形态 局部受压 试验研究结果表明 砌体局部受压大致有三 种破坏形态 1 因纵向裂缝发展而引起的破坏 这种破坏的特点是 在局部压力的作用下 第 一批裂缝大多发生在距加载垫板 因纵向裂缝发展而引起的破坏 这种破坏的特点是 在局部压力的作用下 第 一批裂缝大多发生在距加载垫板1 2皮砖以下 的砌体内 随着局部压力的增加 裂缝数量增 多 裂缝呈纵向或斜向分布 其中部分裂缝逐 渐向上 向下延伸连成一条主要裂缝而引起破 坏 皮砖以下 的砌体内 随着局部压力的增加 裂缝数量增 多 裂缝呈纵向或斜向分布 其中部分裂缝逐 渐向上 向下延伸连成一条主要裂缝而引起破 坏 图图4 8a 在砌体的局部受压中 这是一种 较常见也是较为基本的破坏形态 在砌体的局部受压中 这是一种 较常见也是较为基本的破坏形态 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 3 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 2 劈裂破坏 劈裂破坏 局压面积比较大局压面积比较大 当砌体面积与局部受压面积之比很大时 在局 部压应力的作用下产生的纵向裂缝少而集 中 砌体现纵向裂缝 很快就发生劈裂破坏 开裂荷载与破坏荷载很接近 当砌体面积与局部受压面积之比很大时 在局 部压应力的作用下产生的纵向裂缝少而集 中 砌体现纵向裂缝 很快就发生劈裂破坏 开裂荷载与破坏荷载很接近 3 与垫板直接接触的砌体局部破坏 这种破坏在试验时很少出现 但在工程中当墙 粱的梁高与跨度之比较大梁支承附近砌体被压 碎的现象 与垫板直接接触的砌体局部破坏 这种破坏在试验时很少出现 但在工程中当墙 粱的梁高与跨度之比较大梁支承附近砌体被压 碎的现象 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 局部受压时 直接受压的局部范围内的砌体抗压 强度有较大程度的提高 一般认为这是由于存在 套 箍强化 和 局部受压时 直接受压的局部范围内的砌体抗压 强度有较大程度的提高 一般认为这是由于存在 套 箍强化 和 或 应力扩散 的作用 在局部压应力的 作用下 局部受压的砌体在产生纵向变形的同时还产 生横向变形 当局部受压部分的砌体四周或对边有砌 体包围时 末直接承受压力的部分像套箍一样约束其 横向变形 使与加载板接触的砌体处于三向受压或双 向受压的应力状态 抗压能力大大提高 但 套箍强 化 作用并不是在所有的局部受压情况都有 当局部 或 应力扩散 的作用 在局部压应力的 作用下 局部受压的砌体在产生纵向变形的同时还产 生横向变形 当局部受压部分的砌体四周或对边有砌 体包围时 末直接承受压力的部分像套箍一样约束其 横向变形 使与加载板接触的砌体处于三向受压或双 向受压的应力状态 抗压能力大大提高 但 套箍强 化 作用并不是在所有的局部受压情况都有 当局部 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点 受压面积位于构件边缘或端部时 套箍强化 作用则不明显甚至没有 但按 应力扩散 的 概念加以分析 只要在砌体内存在未直接承受 压力的面积 就有应力扩散的现象 就可以在 一定程度上提高砌体的抗压强度 砌体的局部受压破坏比较突然 工程中曾经 出现过因砌体局部抗压强度不足而发生房屋例 塌的事故 故设计时应予注意 砌体局部受压的特点 受压面积位于构件边缘或端部时 套箍强化 作用则不明显甚至没有 但按 应力扩散 的 概念加以分析 只要在砌体内存在未直接承受 压力的面积 就有应力扩散的现象 就可以在 一定程度上提高砌体的抗压强度 砌体的局部受压破坏比较突然 工程中曾经 出现过因砌体局部抗压强度不足而发生房屋例 塌的事故 故设计时应予注意 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 4 2 2 砌体砌体局部均匀受压 砌体局部均匀受压时的抗压强度可取为 部均匀受压 砌体局部均匀受压时的抗压强度可取为 f 承载力 应按下式计算 承载力 应按下式计算 f为砌体抗压强度设计值 为砌体抗压强度设计值 称为砌体局部抗压强度 提高系数 试验研究结果表明 称为砌体局部抗压强度 提高系数 试验研究结果表明 的大小与周边约束局 部受压面积的砌体截面面积的大小有关 的大小与周边约束局 部受压面积的砌体截面面积的大小有关 图图4 9 可按 下式确定 可按 下式确定 ll fAN 135 01 0 l A A 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 砌体的局部抗压强度提高系数 影响砌体的局部抗压强度的计算面积 局部受压面积 式中 可按图 砌体的局部抗压强度提高系数 影响砌体的局部抗压强度的计算面积 局部受压面积 式中 可按图4 10确定 为了避免确定 为了避免A0 Al大于某一限 值时会出现危险的劈裂破坏 规定对上式计算所得的 值 尚应符合下列规定 图 大于某一限 值时会出现危险的劈裂破坏 规定对上式计算所得的 值 尚应符合下列规定 图a 图图b 图图c 图图d 0 A l A 5 2 0 A 25 1 0 2 5 1 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 砌体局部受压的特点砌体局部受压的特点 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 4 2 3 梁端局部受压梁端局部受压 1 梁端有效支承长度 梁端支承在砌体上时 由于梁的挠曲变形和支承处 砌体压缩变形的影响 梁端的支承长度将由实际支承 长度 梁端有效支承长度 梁端支承在砌体上时 由于梁的挠曲变形和支承处 砌体压缩变形的影响 梁端的支承长度将由实际支承 长度a变为有效支承长度变为有效支承长度a0 因而砌体局部受压面积应 为 因而砌体局部受压面积应 为A a0b b为梁的宽度为梁的宽度 而且梁下砌体的局部压应力 也非均匀分布 而且梁下砌体的局部压应力 也非均匀分布 图图4 11 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁端局部受压梁端局部受压 f h a10 0 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁端局部受压梁端局部受压 2 上部荷载对局部抗压的影响 作用在梁端砌体上的轴向压力除了有梁端支承压力 上部荷载对局部抗压的影响 作用在梁端砌体上的轴向压力除了有梁端支承压力Nl 外 还有由上部荷载产生的轴向力外 还有由上部荷载产生的轴向力N0 对在梁上砌体 作用有均匀压应力 对在梁上砌体 作用有均匀压应力 0的试验结果表明 如果的试验结果表明 如果 0 fm不大 当梁上荷载增加时 由于梁端底部砌体局部变形较大 原压在梁端顶面上的砌体与梁顶面逐渐脱开 原作用 于这部分砌体的上部荷载逐渐通过砌体内形成的卸载 内拱卸至两边砌体 不大 当梁上荷载增加时 由于梁端底部砌体局部变形较大 原压在梁端顶面上的砌体与梁顶面逐渐脱开 原作用 于这部分砌体的上部荷载逐渐通过砌体内形成的卸载 内拱卸至两边砌体 图图4 12 砌体内部应力产生内力 重分布 当砌体临近破坏时可将原压在梁端上的上部 荷载压力全部卸去 这时梁顶面与砌体完 砌体内部应力产生内力 重分布 当砌体临近破坏时可将原压在梁端上的上部 荷载压力全部卸去 这时梁顶面与砌体完 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁端局部受压梁端局部受压 全脱开 试验时可以观察到有水平裂缝出现 全脱开 试验时可以观察到有水平裂缝出现 0的存 在和扩散作用对梁下部砌体有横向约束作用 对砌体 的局部受压是有利的 但如果 的存 在和扩散作用对梁下部砌体有横向约束作用 对砌体 的局部受压是有利的 但如果 0 fm较大 上部砌体向 下变形则较大 梁端顶部与砌体的接触面也增大 这 时梁顶面即不再与砌体脱开 内拱作用逐渐减小 内拱的卸载作用还与 较大 上部砌体向 下变形则较大 梁端顶部与砌体的接触面也增大 这 时梁顶面即不再与砌体脱开 内拱作用逐渐减小 内拱的卸载作用还与A0 Al的大小有关 根据试验结 果 当 的大小有关 根据试验结 果 当A0 Al 2时可不考虑上部荷载对砌体局部抗压 强度的影响 偏于安全 规范规定当 时可不考虑上部荷载对砌体局部抗压 强度的影响 偏于安全 规范规定当A0 Al 3时 不考 虑上部荷载的影响 时 不考 虑上部荷载的影响 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁端局部受压梁端局部受压 3 梁端支承处砌体的局部受压承载力计算 根据试验结果 梁端支承处砌体的局部受压承载力应 按下列公式计算 梁端支承处砌体的局部受压承载力计算 根据试验结果 梁端支承处砌体的局部受压承载力应 按下列公式计算 ll fANN 0 l A A0 5 05 1 l AN 00 baA l0 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁端局部受压梁端局部受压 式中 式中 上部荷载的折减系数 当 上部荷载的折减系数 当A0 Al大于等于大于等于3时 取时 取 等于等于0 N0 局部受压面积内上部轴向力设计值 局部受压面积内上部轴向力设计值 N l 梁端荷载设计值产生的支承压力 梁端荷载设计值产生的支承压力 0 上部平均压应力设计值 上部平均压应力设计值 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压4 2 局部受压 梁端局部受压梁端局部受压 梁端底面 应力图形的完整系数 一般可取 梁端底面 应力图形的完整系数 一般可取0 7 对于过梁和墙梁可取 对于过梁和墙梁可取1 0 a0 梁端有效支承长度 按前式计算 当 梁端有效支承长度 按前式计算 当a0大于大于a时 应取 时 应取a0等于等于a b 梁的截面宽度 梁的截面宽度 mm f 砌体抗压强度设计值 砌体抗压强度设计值 N mm2 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压 4 2 4 梁下设有刚性垫块 局部受压 4 2 4 梁下设有刚性垫块 当梁端局部受压承载力不满足时 在梁端下设置预制或现 浇混凝土垫块扩大局部受压面积 是较有效的方法之一 而 不必要盲目增加墙厚 在构件受压满足的前提下 当垫 块的高度 当梁端局部受压承载力不满足时 在梁端下设置预制或现 浇混凝土垫块扩大局部受压面积 是较有效的方法之一 而 不必要盲目增加墙厚 在构件受压满足的前提下 当垫 块的高度tb 180mm 且垫块自梁边缘起挑出的长度不大于垫 块的高度时 称为刚性垫块 刚性垫块不但可以增大局部受 且垫块自梁边缘起挑出的长度不大于垫 块的高度时 称为刚性垫块 刚性垫块不但可以增大局部受 压面积 还可使梁端压力能较好地传至砌体表面 试验表明 垫块底面积以外的砌体对局部抗压强度仍能提供有利的影响 但考虑到垫块底面压应力分布不均匀 偏于安全取垫块外砌 体面积的有利影响系数 压面积 还可使梁端压力能较好地传至砌体表面 试验表明 垫块底面积以外的砌体对局部抗压强度仍能提供有利的影响 但考虑到垫块底面压应力分布不均匀 偏于安全取垫块外砌 体面积的有利影响系数 l 0 8 为砌体的局部抗压强度提高 系数 为砌体的局部抗压强度提高 系数 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 梁端现浇整体垫块示意图梁端现浇整体垫块示意图 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 3 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 试验还表明 刚性垫块下砌体的局部受压可采用砌 体偏心受压的公式计算 试验还表明 刚性垫块下砌体的局部受压可采用砌 体偏心受压的公式计算 在梁端下设有在梁端下设有预制或现浇预制或现浇刚性垫块的砌体局部受压 承载力按下列公式计算 刚性垫块的砌体局部受压 承载力按下列公式计算 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 3 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 bl fANN 10 b AN 00 bbb baA 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 式中式中 N0 垫块面积 垫块面积A0内上部轴向力设计值 内上部轴向力设计值 垫块上 垫块上N0及及Nl合力的影响系数 应采用表合力的影响系数 应采用表4 l0 一表一表4 12中当中当 小于等于小于等于3时的时的 值 值 1 垫块外砌体面积的有利影响系数 垫块外砌体面积的有利影响系数 1应为应为0 8 但不小于 但不小于1 为砌体局部抗压强度提高系数 按式以 为砌体局部抗压强度提高系数 按式以Ab代替代替Al计算得出 计算得出 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 Ab 垫块面积 垫块面积 ab 垫块伸入墙内的长度 垫块伸入墙内的长度 bb 垫块的宽度 垫块的宽度 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 刚性垫块的高度不宜小于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 自梁边算起的 垫块挑出长度不宜大于垫块高度tb 在带壁柱墙的壁 柱内设刚性垫块时 在带壁柱墙的壁 柱内设刚性垫块时 图图4 13 其计算面积应取壁柱范 围内的面积 而不应计算翼缘部分 同时壁柱上垫块 伸入翼墙内的长度不应小于 其计算面积应取壁柱范 围内的面积 而不应计算翼缘部分 同时壁柱上垫块 伸入翼墙内的长度不应小于120mm 当现浇垫块与梁 端整体浇注时 垫块可在梁高范围内设置 当现浇垫块与梁 端整体浇注时 垫块可在梁高范围内设置 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2015 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2015 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块 刚性垫块上表面梁端有效支承长度a0按下式确定 f h a 10 式中 1为刚性垫块a0计算公式的系数 按表4 14 采用 垫块上Nl 合力点位置合力点位置可取0 4a0处 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2015 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 4 2 5 梁下设有长度大于梁下设有长度大于 h0的钢筋混凝土 垫梁 的钢筋混凝土 垫梁 当梁下设有长度大于当梁下设有长度大于 h0的钢筋混凝土垫梁时 由 于垫梁是柔性的 当垫梁置于墙上在屋面梁或楼面梁 的作用下 相当于承受集中荷载的 弹性地基 上的 无限长梁 的钢筋混凝土垫梁时 由 于垫梁是柔性的 当垫梁置于墙上在屋面梁或楼面梁 的作用下 相当于承受集中荷载的 弹性地基 上的 无限长梁 图图4 14 此时 弹性地基 的宽度即为 墙厚 此时 弹性地基 的宽度即为 墙厚h 按照弹性力学的平面应力问题求解 可得到 梁下最大压应力为 按照弹性力学的平面应力问题求解 可得到 梁下最大压应力为 b l bb y b N IE Eh 3 max 306 0 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有长度大于梁下设有长度大于 h0的钢筋混凝土垫梁的钢筋混凝土垫梁 用三角压应力图形 代替曲线的压应力 图形 如图4 14中 虚线所示 则有 max0 2 1 ybl bhN 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有长度大于梁下设有长度大于 h0的钢筋混凝土垫梁的钢筋混凝土垫梁 代入上式 则得到垫梁的折 算高度h0为 33 0 208 2 Eh IE Eh IE h bbbb 式中 Eb Ib 分别为垫梁的弹性模量和截面惯性矩 bb hb 分别为垫梁的宽度和高度 E 砌体的弹性模量 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 砌体结构设计武汉理工大学 土木工程与建筑学院 2017 第四章第四章 砌体结构构件承载力的计算砌体结构构件承载力的计算 4 2 局部受压局部受压 梁下设有长度大于梁下设有长度大于 h0的钢筋混凝土垫梁的钢筋混凝土垫梁 根据试验 规范建议取 f y 5 1 max 则有 020 4 2hfbNN bl 2 00 0 hb N b 3 0 2