砌体结构第四章2PPT课件

砌体结构 MasonryStructure 郭庆勇qingyongguo 航天与建筑工程学院 HarbinEngineeringUniversity 2 第4章砌体结构的承载力计算 航天与建筑工程学院 砌体结构 4 2局部受压 4 3轴心受拉 受弯和受剪 4 4配筋砖砌体构件 第4章 4 1受压构件 4 5配筋砖砌体简述 4 2局部受压 4 2 1局部均匀受压 竖向裂缝发展导致的破坏 先裂后坏 紧靠局压面的砌体处于三向受压状态 大大提高局压面积处砌体抗压强度 局压面下方一段长度上出现横向拉应力 当此拉应力超过砌体的抗拉强度时即出现竖向裂缝 向上 下发展 破坏 此种破坏形态多发生在A0 A1不太大时 A0为影响局部抗压强度的计算面积 A1为局部受压面积 劈裂破坏 一裂就坏 这种破坏发生前无明显征兆 局部受压构件受荷后未发生较大变形 一旦构件外侧出现与受力方向一致的竖向裂缝 构件立即开裂而导致破坏 破坏时犹如刀劈 裂缝少而集中 故称之为劈裂破坏或 一裂就坏 此种破坏形态多发生在面积比A0 A1较大时 4 2 1局部均匀受压 局压面积处局部破坏 未裂先坏 这种破坏发生在局部受压构件的材料强度很低时 因局部受压面积A1内砌体材料被压碎而使整个构件丧失承载力 此时构件外侧未发生竖向裂缝 故称之为 未裂先坏 三种破坏形态中 一裂就坏 与 未裂先坏 表现出明显的脆性 工程设计中必须避免发生 一般应按 先裂后坏 来考虑 垫板下块体受压 4 2 1局部均匀受压 套箍强化 在砌体局部面积上施加均匀压力时 按局部面积计算的抗压强度被大大提高 由于四面未直接承受荷载的砌体 对中间局部荷载下的砌体的横向变形起着箍束作用 使产生三向应力状态 因而大大提高了其抗压强度 扩散强化 由于砖的搭缝 在1 2皮砖下荷载实际已扩散到未直接受荷的砌体 由于扩散作用引起砌体强度提高 局部受压面积本身砌体的抗压强度 非局部受压面积所提供的侧向压力箍束作用和压力扩散作用的综合影响 砌体局部抗压强度提高系数 砌体局部受压面积 影响砌体局部抗压强度的计算面积 1 中心局压 四面约束 2 边缘局压 三面约束 3 角部局压 两面约束 4 端部局压 一面约束 局部抗压强度提高系数规定小结 例 某房屋的基础采用MU10烧结普通砖和M7 5混合砂浆砌筑 其上支承截面尺寸为250mm 250mm的钢筋混凝土柱 柱作用于基础顶面中心处的轴向压力设计值Nl 180kN 试验算柱下砌体的局部受压承载力是否满足要求 解 查表得砌体抗压强度设计值f 1 69MPa 砌体的局部受压面积 Al 0 25 0 25 0 0625m2影响砌体局部抗压强度计算面积 A0 0 62 0 62 0 3844m2砌体局部抗压强度提高系数 1 0 35 0 3844 0 0625 1 0 5 1 79 2 5砌体局部受压承载力为 fAl 1 79 1 69 0 0625 106 10 3 189 1kN可见 Nl 180kN fAl 189 1kN满足要求 4 2 2梁端局部受压 梁支承在砌体上 受力后翘曲 梁端产生转角 产生的压应力亦不均匀 l梁端砌体的压应力 梁端上部砌体的内拱作用 试验指出 当A0 Al 2时 可忽略不计上部荷载对砌体局部抗压的影响 规范 偏于安全 取A0 Al 3时 不计上部荷载的影响 即N0 0 梁端有效支承长度 4 2 3梁下设有刚性垫块 tb tb tb 刚性垫块的构造应符合下列规定 垫块的高度tb 180mm 自梁边缘算起的垫块挑出长度不宜大于垫块的高度tb 在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时 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 3 现浇垫块与梁端整体浇筑时 垫块可在梁高范围内设置 垫块作用 为了扩大局部受压面积 当梁和屋架只搁置在较厚的壁柱上而未伸入墙内时 必需设置刚性垫块 现浇刚性垫块下砌体局部受压承载力 由于现浇刚性垫块与梁端现浇成整体 当梁在荷载作用下发生挠曲时 现浇刚性垫块与梁端一起发生转动变形 有效支承长度a0计算公式与前面规定一致 梁垫下砌体的局部受压承载力仍按梁端直接支承在砌体上的局部受压承载力计算 只是将局部受压面积A1改为支承面积Ab a0bb 现浇刚性垫块下砌体局部受压承载力 由于现浇刚性垫块与梁端现浇成整体 当梁在荷载作用下发生挠曲时 现浇刚性垫块与梁端一起发生转动变形 有效支承长度a0计算公式与前面规定一致 梁垫下砌体的局部受压承载力仍按梁端直接支承在砌体上的局部受压承载力计算 只是将局部受压面积A1改为支承面积Ab a0bb 现浇刚性垫块下砌体局部受压承载力计算 4 2 4集中荷载下柔性的钢筋混凝土垫梁 梁端下设置垫梁 一般是大梁或屋架端部支承在钢筋混凝土圈梁上的情况 该圈梁即为垫梁 为长度大于 h0的柔性垫梁 此时 可以把垫梁看作是承受上部局部荷载N1和上部墙体传来的均布荷载的弹性地基梁 垫梁下砌体局部受压极限承载力 30 试验算房屋外纵墙上跨度为5 8m的大梁端部下的砌体局部受压的承载力 已知大梁的截面尺寸为b h 200mm 550mm 支承长度a 190mm 支座反力为Nl 80kN 梁底墙体截面处的上部荷载设计值为240kN 窗间墙截面为1200mm 390mm 采用孔洞率不大于35 的多排孔轻骨料混凝土小型空心砌块 强度等级为MU10 以及Mb5等级的砂浆砌筑 4 2 5计算示例 例8 例9 如上例 除Nl 110kN并采用刚性垫块外 其他条件不变 试验算局部受压承载力 某房屋外纵墙的窗间墙 1200mm 190mm 上 搁有跨度为5 8m的梁 其截面尺寸b h 200mm 500mm 外纵墙采用单排孔且对孔砌筑的混凝土小型空心砌块灌孔砌体 砌块强度等级为MU10 砂浆强度等级为Mb5 用强度等级为Cb20的混凝土灌孔 已知作用在梁底墙体截面处的上部荷载设计值为240kN 梁的支承长度a 190mm Nl 100kN 砌块的孔洞率为50 灌孔率为35 试验算局部受压承载力 如不满足 则将梁搁于b h 190mm 200mm的圈梁上再行验算 例10 38 第4章砌体结构的承载力计算 航天与建筑工程学院 砌体结构 4 2局部受压 4 3轴心受拉 受弯和受剪 4 4配筋砖砌体构件 第4章 4 1受压构件 4 5配筋砖砌体简述 4 3轴心受拉 受弯和受剪 4 3 1基本公式 1 轴心受拉构件承载力计算 2 受弯构件承载力计算 3 沿水平通缝受剪和沿阶梯形截面受剪 受剪承载力取决于砌体的抗剪承载力的同时 随作用在砌体截面上的压力所产生的摩擦力而提高 受剪构件的承载力按下式计算 3 沿水平通缝受剪和沿阶梯形截面受剪 当 G 1 2及 G 1 35时 值 4 3 2计算示例 例11 有一圆形砖砌浅水池 壁厚370mm 采用MU10烧结普通砖及M10水泥砂浆砌筑 池壁内承受环行拉力设计值N 69kN m 试验算池壁的受拉承载力 例12 一矩形砖砌浅水池 如图 壁高H 1 4m 采用MU10烧结普通砖及M10水泥砂浆砌筑 壁厚h 490mm 若不考虑池壁自重产生的垂直压力的影响 试验算池壁承载力 注 水荷载分项系数取1 2 例13 试验算如图所示拱支座截面的受剪承载力 已知拱式过梁在拱支座处的水平推力设计值为15 5kN 受剪截面积A 190mm 780mm 作用在1 1截面上的垂直压力设计值N 45kN 墙体采用MU10单排孔混凝土小型砌块及Mb10混合砂浆砌筑 51 第4章砌体结构的承载力计算 航天与建筑工程学院 砌体结构 4 2局部受压 4 3轴心受拉 受弯和受剪 4 4配筋砖砌体构件 第4章 4 1受压构件 4 5配筋砖砌体简述 4 4配筋砖砌体构件 4 4 1网状配筋砖砌体构件 旧观点 横向配筋砖砌体强度的提高是由于横向钢筋约束其侧向膨胀 使在砌体内产生了三向受压状态所致 新观点 横向配筋砖砌体的破坏是在几条纵向裂缝贯通若干皮砖后发生的 在裂缝截面不可能产生法向应力 只有在未裂前才可能产生这项应力状态 因此 实际上是因为钢筋的约束使为纵向裂缝分开的小砖柱不至于过早失稳 横向配筋 在砌筑时 将事先制作好的钢筋网设置在砖砌体水平灰缝内 工作原理 在荷载作用下 由于摩擦力和粘结力 钢筋嵌固在灰缝内并和砖砌体共同工作 砌体纵向受压 钢筋横向受拉 因为钢筋弹性模量很大 变形小 可阻止砌体在纵向受压时横向变形的发展 防止砌体过早失稳破坏 间接提高砌体承担纵向荷载的能力 又称 间接钢筋 1 网状配筋砖砌体受压构件承载力计算公式 e h e h 2网状配筋砌体直接设计法 网状配筋砖砌体构件的构造要求 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 2 采用钢筋网时 钢筋的直径宜3 4mm 当采用连弯钢筋网时 钢筋直径不应大于8mm 3 钢筋网中钢筋的间距 不应大于120mm 并不应小于30mm 4 钢筋网的竖向间距 不应大于5皮砖 并不应大于400mm 5 网状配筋砖砌体所用的砂浆强度等级不应低于M7 5 钢筋网应设置在水平灰缝内 灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm的砂浆层 灰缝又不超过12mm 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 网状配筋砖砌体受压构件应符合下列规定 1 偏心距超过截面核心范围 对于矩形截面即e h 0 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 4 4 2组合砖砌体构件 组合砖砌体构件截面 1 2 s s s s 对组合砖砌体 当纵向力偏心方向的截面边长大于另一方向边长时 同样还应对较小边按轴心受压验算 2组合砖砌体构件的构造 组合砖砌体构件的构造要求 1 面层混凝土强度等级宜采用C20 面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10 砌筑砂浆的强度等级不宜低于M7 5 2 竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度 不应小于第3章3 3节的规定 竖向受力钢筋距砖砌体表面的距离不应小于5mm 删除 组合砖砌体构件的构造要求 3 砂浆面层的厚度 可采用30 45mm 当面层厚度大于45mm时 其面层宜采用混凝土 4 竖向受力钢筋宜采用HPB300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 钢筋的净距 不应小于30mm 组合砖砌体构件的构造要求 5 箍筋的直径 不宜小于4mm及0 2倍的受压钢筋直径 并不宜大于6mm 箍筋的间距 不应大于20倍受压钢筋的直径和500mm 并不应小于120mm 6 当组合砖砌体构件一侧的竖向受力钢筋多于4根时 应设置附加箍筋或拉结钢筋 组合砖砌体构件的构造要求 7 对于截面长短边相差较大的构件 墙体 应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋 同时设置水平分布钢筋 水平分布钢筋的竖向间距及拉结钢筋的水平间距 均不应大于500mm 混凝土或砂浆面层组合墙 组合砖砌体构件的构造要求 8 组合砖砌体构件的顶部及底部 以及牛腿部位 必须设置钢筋混凝土垫块 竖向受力钢筋伸入垫块的长度 必须满足锚固要求 计算示例 例14 一网状配筋砖柱 H0 4 0m 采用MU10烧结多孔砖及M7 5水泥混合砂浆砌筑 截面尺寸为370mmx490mm 已知沿长边偏心距e 80mm 轴向力设计值N 195kN 试按试算法和直接设计法确定配筋 计算示例 例15 组合砖砌体柱的截面为490mmx620mm 柱的计算高度为H0 6 0m 承受轴向力设计值为N 900kN以及沿长边方向作用的弯矩设计值M 45 0kN m 初始偏心距e 50mm 采用MU10烧结多孔砖 M5混合砂浆 C20混凝土及HPB300钢筋 求 计算示例 例16 组合砖砌体柱的截面为490mmx620mm 采用对称配筋 承受轴向力设计值为N 450kN e 510mm 其余条件同上例 试求 4 5配筋