砌体结构—受压构件

1、3-2 3-2 受压构件受压构件Page 2 在砌体结构中，最常用的是受压构件，例如，在砌体结构中，最常用的是受压构件，例如，墙、柱等。砌体受压构件的承载力主要与构件的墙、柱等。砌体受压构件的承载力主要与构件的截面面积截面面积、砌体的、砌体的抗压强度抗压强度、轴向压力的、轴向压力的偏心距偏心距以及构件的以及构件的高厚比高厚比有关。构件的高厚比是构件的有关。构件的高厚比是构件的计算高度计算高度H0与相应方向边长与相应方向边长h的比值，用的比值，用表示，表示，即即=H0/h。当构件的。当构件的3时称为时称为短柱短柱，反之称为，反之称为长长柱柱。对。对短柱的承载力可不考虑构件高厚比的影响。短柱的承载

2、力可不考虑构件高厚比的影响。Page 3(当截面受压边缘的应力当截面受压边缘的应力达到砌体抗压强度达到砌体抗压强度fm时，砌体受压短柱的承载力为时，砌体受压短柱的承载力为) 将砌体看作匀质弹性体，按照材料力学方法计算，则受压边将砌体看作匀质弹性体，按照材料力学方法计算，则受压边缘应力为：缘应力为：3.2.1 受压短柱的承载力分析受压短柱的承载力分析21NNeNeyyAIAi211ummNAfAfeyi211eyi1.偏心距不很大，全截面受压或受拉边缘未开裂情况偏心距不很大，全截面受压或受拉边缘未开裂情况下下2.偏心距较大，受拉边缘已开裂情况，若不考虑砌体受拉，则偏心距较大，受拉边缘已开裂情况，

3、若不考虑砌体受拉，则矩形截面受力的有效高度矩形截面受力的有效高度h为：为：331.52hehehh10.75 1.52ummeNbh fAfh0.75 1.5eh 偏心距影响系数为：偏心距影响系数为：Page 4图图3.2.1 按材料力学确定的截面应力图按材料力学确定的截面应力图 砌体的实际受力特征非匀质弹性，致使上述两公式计算的砌体的实际受力特征非匀质弹性，致使上述两公式计算的偏心距影响系数偏心距影响系数结果偏小，经过大量试验资料进行统计分析，砌体受压的偏心影响系数采用结果偏小，经过大量试验资料进行统计分析，砌体受压的偏心影响系数采用下列公式计算：下列公式计算：211ei 矩形截面矩形截面2

4、11 12eh对于对于T形和十字形截面，采用折算厚度形和十字形截面，采用折算厚度hT=3.46i3.5i。211ei T形、十字形、十字形截面形截面211 12TehPage 5（1 1）无筋砌体承受轴心压力时，砌体截面的应力是均匀分布的，破坏时，截）无筋砌体承受轴心压力时，砌体截面的应力是均匀分布的，破坏时，截面所能承受的最大压应力即为砌体轴心抗压强度面所能承受的最大压应力即为砌体轴心抗压强度f f。（2 2）当轴向压力偏心距较小时，截面虽全部受压，但压应力分布不均匀，破）当轴向压力偏心距较小时，截面虽全部受压，但压应力分布不均匀，破坏将发生在压应力较大一侧，且破坏时该侧边缘的压应力比轴心抗

5、压强度坏将发生在压应力较大一侧，且破坏时该侧边缘的压应力比轴心抗压强度f f略略大。大。（3 3）随着偏心距的增大，在远离荷载的截面边缘，由受压逐步过渡到受拉。）随着偏心距的增大，在远离荷载的截面边缘，由受压逐步过渡到受拉。（4 4）若偏心距再增大，受拉边将出现水平裂缝，已开裂截面退出工作，实际）若偏心距再增大，受拉边将出现水平裂缝，已开裂截面退出工作，实际受压截面面积将减少，此时，受压区压应力的合力将与所施加的偏心压力保持受压截面面积将减少，此时，受压区压应力的合力将与所施加的偏心压力保持平衡。平衡。砌体受压时截面应力变化（图砌体受压时截面应力变化（图3.2.2）图图3.2.2 砌体受压时截

6、面应力变化砌体受压时截面应力变化Page 63.2.2 受压长柱的承载力分析受压长柱的承载力分析 长柱承受长柱承受轴心压力轴心压力时，由于某种因素会出现侧向变形，产生时，由于某种因素会出现侧向变形，产生纵向弯曲破坏。纵向弯曲破坏。砌体结构设计规范砌体结构设计规范采用稳定系数考虑采用稳定系数考虑纵向弯纵向弯曲的影响曲的影响，轴心受压柱的稳定系数：，轴心受压柱的稳定系数：0211 构件的高厚比。矩形截面：构件的高厚比。矩形截面：= H0/h，T形截面：形截面：= H0/hT 。h矩形截面轴向力偏心方向的边长，轴心受压时为截面较小边长。矩形截面轴向力偏心方向的边长，轴心受压时为截面较小边长。 高厚比

7、修正系数，查表高厚比修正系数，查表3.143.14 只与砂浆强度有关的系数。只与砂浆强度有关的系数。 当砂浆强度等级大于或等于当砂浆强度等级大于或等于M5时，时， =0.001 5； 当等于当等于M2.5时，时， =0.002 ； 当砂浆强度当砂浆强度f2=0时，时， =0.009。H0柱的计算高度柱的计算高度Page 7 长柱承受长柱承受偏心压力偏心压力时，柱子中部截面的轴向偏心距比初始状时，柱子中部截面的轴向偏心距比初始状态大，产生了附加偏心距，态大，产生了附加偏心距，砌体结构设计规范砌体结构设计规范采用采用附加偏心附加偏心距法距法，即受压长柱考虑，即受压长柱考虑纵向弯曲和偏心距的影响系数

8、纵向弯曲和偏心距的影响系数：211ieei轴心受压即轴心受压即e=0,=0 ，011iei201111 12112eh规范中根据不同的砂浆强度等级和不同的偏心距及高厚比计算出规范中根据不同的砂浆强度等级和不同的偏心距及高厚比计算出值列于表值列于表3.113.13中，供计算时查用。中，供计算时查用。Page 8TNfA Page 9Page 10解：查教材表解：查教材表3.6得砌块砌体的抗压强度设计值得砌块砌体的抗压强度设计值f =2.22MPa。A=0.40.6=0.24m20.3m2，故砌体抗压强度设计值，故砌体抗压强度设计值f应乘以调整系数应乘以调整系数查表查表3.14，高厚比修正系数，高

9、厚比修正系数 柱的计算高度柱的计算高度H0=3.6m。高厚比。高厚比 按轴心受压按轴心受压e=0查教材表查教材表3.11得得0.70.70.240.94aA1.1 03.61.19.90.4Hh 0.87 考虑为独立柱，且双排组砌，查表考虑为独立柱，且双排组砌，查表3.6，乘以强度降低系数，乘以强度降低系数0.7，则柱的极限承，则柱的极限承载力为：载力为：柱截面的轴心压力设计值为：柱截面的轴心压力设计值为：N=1.35SGK+1.4SQK=1.35170+1.450=299.5kN可见，可见，NNu，满足承载力要求。，满足承载力要求。360.870.942.22 100.24 10305.0u

10、aNfAkN【例例3.1】 某房屋中截面尺寸为某房屋中截面尺寸为400mm600mm的柱，采用的柱，采用MU10混凝土小型空心砌块和混凝土小型空心砌块和Mb5混合砂浆砌筑，柱的计算高度混合砂浆砌筑，柱的计算高度H0=3.6m，柱底截面承受的轴心压力标准值，柱底截面承受的轴心压力标准值Nk=220kN(其中由永久其中由永久荷载产生的为荷载产生的为170kN，已包括柱自重，已包括柱自重)。试计算柱的承载力。试计算柱的承载力。Page 11解：查表解：查表3.5得砌体的抗压强度设计值得砌体的抗压强度设计值f=1.83MPa。 因为因为A=0.490.74=0.36m20.3m2，故调整系数，故调整系

11、数 =1.0 (1) 偏心方向柱的承载力验算。偏心方向柱的承载力验算。 轴向力的偏心距轴向力的偏心距 根据根据 ， ，查表，查表3.11得得 柱的极限承载力为：柱的极限承载力为： 可见，偏心方向柱的承载力满足要求。可见，偏心方向柱的承载力满足要求。 (2) 短边方向按轴心受压验算承载力。短边方向按轴心受压验算承载力。 查表查表3.11得得 短边方向的轴心受压承载力满足要求。短边方向的轴心受压承载力满足要求。a3184.9mm0.6y=0.6 370=222mm365MeN054001.28.76740Hh 84.90.11740eh0.66 630.660.36 101.0 1.83 1043

12、4.8365uaNAfkNNkN 054001.213.22490Hb 0.79 630.790.36 101.0 1.83 10520.45365uaNAfkNNkN 【例例3.2】 某房屋中截面尺寸某房屋中截面尺寸bh=490mm740mm的柱，采用的柱，采用MU15蒸压灰砂砖和蒸压灰砂砖和M5水泥砂浆砌筑，柱的计算高度水泥砂浆砌筑，柱的计算高度H0=5.4m，柱底截面承受的轴心压力设计值柱底截面承受的轴心压力设计值N=365kN，弯距设计值，弯距设计值M=31kNm，试验算柱的承载力。（沿长边方向偏心），试验算柱的承载力。（沿长边方向偏心）Page 12【例例3.3】 某单层厂房带壁柱的

13、窗间墙截面尺寸如图所示，柱的某单层厂房带壁柱的窗间墙截面尺寸如图所示，柱的计算高度计算高度H0=5.1m，采用，采用MU15烧结粉煤灰砖和烧结粉煤灰砖和M7.5水泥砂浆砌水泥砂浆砌筑，承受轴心压力设计值筑，承受轴心压力设计值N=255kN，弯距设计值，弯距设计值M=22kNm，试，试验算其截面承载力是否满足要求。验算其截面承载力是否满足要求。 11500240 120240250(240125)155mm420000y带壁柱窗间墙截面带壁柱窗间墙截面y2=490-155=335mm解：解：(1) 截面几何特征值计算。截面几何特征值计算。 截面面积：截面面积：A=1500240+240250=420000mm2 截面重心轴：截面重心轴：Page 133322541500 240240 2501500 240 (155 120)240 250335 12551275 10 mm1212I551275 10110.5mm420000IiA截面惯性矩：截面惯性矩：回转半径：回转半径：截面折算厚度：截面折算厚度：3.53.5 110.5386.75mmThi轴向力的偏心距：轴向力的偏心距：2286.3mm0.6y=0