12.砌体结构计算.ppt

1、1,第12章 无筋砌体结构构件的承载力和构造,2,第一节 受压构件,1.1 高厚比验算 1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件 1.3 无筋砌体受压承载力-双向偏心受压构件,3,1.1 高厚比验算,高厚比验算目的： 保证墙柱构件在施工阶段和使用期间稳定性的一项重要构造 措施；（防止施工偏差、施工阶段和使用期间的偶然撞击和 振动使墙柱丧失稳定） 为墙、柱承载力计算确定计算参数； 验算对象： 承重的柱 无壁柱墙 带壁柱墙 带构造柱墙 自承重墙（非承重墙）,无筋砌体适用范围： 墙、柱等受压构件 （其承载力与截面尺寸、砌体强度、高厚比有关）,4,1.1 高厚比验算,(1) 砂浆强度等级 (2)

2、砌体类型 (3) 墙、柱支承条件 (4) 砌体截面形式 (5) 横墙间距 (6) 构件的重要性,一、影响墙、柱高厚比的因素,5,1.1 高厚比验算,表5-1 墙、柱的允许高厚比,二无壁柱墙或矩形截面柱高厚比验算,式中 Ho 墙、柱的计算高度； h 墙厚或矩形柱与H0相对应的边长； 墙、柱的允许高厚比，按表5-1取用；,注： 1.毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%； 2. 组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值 提高20%，但不得大于28； 3. 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比 时，墙的允许高厚比取14，柱取11。,6,1.1 高厚比验算,墙柱的计算高度 H0 计算高度的确定

3、条件 墙柱端部约束支承情况 墙柱高度、截面尺寸及位置 计算高度的确定 构件高度H的确定： 房屋底层为楼顶面到基础顶面或刚性室外地面以下500mm； 其他层为楼板或其他水平支点间的距离； 无壁柱的山墙取层高加山墙尖高度的1/2； 带壁柱山墙可取壁柱处的山墙高度。 墙柱受压构件计算高度的确定,7,1.1 高厚比验算,注：1.表中Hu为变截面柱的上段高度，Hl为变截面的下段高度；2.上端为自由端的构件，H0=2H;3.无柱间支撑的独立砖柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用；4.S为房屋横墙间距；5.自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉结条件确定。,8,1.1 高厚比验算,1 自承重墙

4、允许高厚比的修正系数，可根据墙的厚度h按规定采用： 当h=240mm时，1 =1.2； 当h= 90 mm时，1 =1.5； 当240mmh90mm时，1可按插入法取值。 2 有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数。 2可按下式计算：,当算得的2值小于0.7时，应取2=0.7； 当洞口高度等于或小于墙高的1/5时，可取2=1.0。,bs 在宽度S范围内的门窗洞口总宽度 S 相邻窗间墙之间或壁柱之间的距离。,9,1.1 高厚比验算,1、当与墙连接的相邻两横墙间的距离 时， 墙的高度不受高厚比的限制,2、由于墙中设钢筋混凝土构造柱可以提高墙体在使用阶段的稳定 性和刚度，故验算构造柱墙的高厚比时，其允许高

5、厚比可乘以 提高系数c：,式中： -砌体种类系数， 细料石= 0，混凝土砌块= 1.0 ，其他砌体=1.5； bc-构造柱沿墙长度方向的宽度； l -构造柱的间距；当bc/l 0.25 时，取bc/l =0.25；bc/l0.05时，取bc/l =0,注意：,10,1.1 高厚比验算,三、带壁柱墙（T形和十字形等截面）高厚比按下式计算：,式中 hT- 带壁柱墙截面的折算厚度，hT 3.5 i ； i-带壁柱墙截面的回转半径，i I、A-带壁柱墙截面的惯性矩和面积。,注意： 验算整片墙时，确定计算高度H0，墙长s应取相邻横墙间的距离。 验算壁柱间墙时，不论房屋结构属何种静力计算方案，壁柱间墙计算

6、高度H0一律按附录5.3中刚性方案一栏取用。 计算截面回转半径 i 时，带壁柱墙截面的翼缘宽度bf (包括承载力计算中确定截面面积A时)，应按下列规定确定： 对多层房屋：当有门窗洞口时，取窗间墙宽度； 当无门窗洞口时，每侧翼缘各取壁柱高度的1/3 对单层房屋：可取壁柱宽加2/3墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻 壁柱间距离。,11,例5-1,某混合结构房屋的顶层山墙高度为 4.1m(取山墙顶和檐口的平均高度)，山墙为用Mb7.5砌块砌筑砂浆砌筑的单排孔混凝土小型空心砌块墙，厚190mm，长 8.4m。试验算其高厚比 ：(1)不开门窗洞口时；(2)开有三个1.2m宽的窗洞口时。 解 S=84002H

7、=24100=8200mm 查表5-1 H0= 1.0 H= 4100mm 查表5-2 =26 (1)不开门窗洞口,满足要求。,满足要求。 (2)有门窗洞口,12,例5-2,例5-2 某单跨房屋墙的壁柱间距为4m，中间开有宽为1.8m的窗，壁柱 高度(从基础顶面开始计算)5.5m，房屋属刚弹性方案。试验算带壁柱墙 的高厚比(砂浆强度等级M2.5)。,解 带壁柱墙的截面用窗间墙截面验算，如图5-3所示。,A=2402200+370250=620500mm2,y2= (240+250)-156.5= 333.5mm,hT=3.5i=3.5111.7=391mm,13,例5-2,墙上开有门窗,满足要

8、求。,(2)确定计算高度 查表5-1得 H0=1.2 H= 1.25500=6600mm (3)整片墙高厚比验算 查表5-2 得 =22,(4)壁柱间墙高厚比验算 S = 4000H = 5500 (mm) 查表5-1 H0= 0.6S = 0.64000=2400mm,满足要求。,14,例5-3-1,例5-3某办公楼平面布置如图5-4，采用钢筋混凝土楼盖，为刚性方案房屋。纵向墙均为240mm厚，砂浆为M5，底层墙高4.6m (算至基础顶面)。隔墙厚120mm，砂浆M2.5，高3.6m。试验算各种墙的高厚比。,解 横墙间距S=44=16m，承重墙h=240mm，=24；非承重墙h=l20mm。

9、 (1)纵墙高厚比验算 横墙间距S2H，查表5-1，H0=1.0 H=4.6m 壁柱间距S= 4m，且bs=2m,满足要求。,15,例5-3-3,(2)横墙高厚比验算 壁柱间距S=6m，2HSH H0=0.4S+0.2H=0.46000+0.24600=3320mm,满足要求。,(3)隔墙高厚比验算 因隔墙上端砌筑时一般只能用斜放立砖顶住楼板，应按顶端为不动铰支座考虑，两侧与纵横拉结不好，按两侧无拉结考虑。则取其计算高度为H0=1.0 H=6m。 隔墙是非承重墙，,满足要求。,16,高厚比验算-例1-1,例5-4 某教学楼平面布置如图,外纵墙厚370mm，内纵墙及横墙厚240mm，底层墙高4.

10、50m（至基础顶面）。隔断墙采用120mm厚，墙高3.50m。砂浆均为M2.5。该楼采用钢筋混凝土楼盖，试验算各种墙体的高厚比。,17,高厚比验算-例1-2,18,高厚比验算-例1-3,19,高厚比验算-例1-4,20,高厚比验算-例2-1,例5-5 同例5-3，设该单层单跨无吊车厂房屋面采用预制装配式混凝土楼板，总长度为42m，其间无横墙，壁柱间距6.0m，窗洞宽2.4m，墙顶标高5.5m，窗间墙截面尺寸如前图5-9所示，试验算带壁柱纵墙的高厚比。 解 根据题意，由屋盖类型和横墙间距S42m可确定厂房为刚弹性方案 的房屋。 1已知的计算参数,21,高厚比验算-例2-2,22,1.2 无筋砌体

11、受压承载力-单向偏心受压构件,短柱在偏心荷载作用下,一. 偏心受压短柱（3） 短柱是指其抗压承载力仅与截面尺寸和材料强度有关的柱。,砖砌体短柱轴心受压,砖砌体受压短柱的试验研究,试验结果的分析： 截面的压应力图形呈曲线分布； 随水平裂缝的发展受压面积逐渐减小，压力合力偏心距也逐渐减小 局部受压面积上的砌体抗压强度一般有所提高 ,23,1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件,式中，h 矩形截面在轴向力偏心受压方向的边长,单向偏心受压短柱承载力计算公式 N f A 式中，N 轴心压力设计值； 短柱偏心受压承载力影响系数； f 砌体抗压强度设计值。,式中 e-轴向力偏心距 i-截面的回转半径,

12、对于矩形截面墙、柱,采用短柱偏心影响系数(1.0) 综合反映单向偏心受压的影响,24,1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件,二. 偏心受压长柱（ 3.0）,1、长细比对轴心受压构件承载力的影响 砌体材料非匀质性、构件尺寸偏差、轴心压力实际作用位置的偏差 偶然偏心 构件纵向弯曲侧向变形 附加弯矩 截面抗压承载力降低,25,1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件,2、偏心受压长柱影响系数,轴心受压长柱影响系数（e=0）,-(1),-(2),(2)式代入（1）,偏心受压长柱影响系数,偏心受压长柱影响系数（矩形截面）,26,1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件,3、轴心受压纵向弯

13、曲的影响采用轴心受压稳定系数0（长柱需考虑）,式中， -与砂浆强度等级有关的系数，,注意： 1.-f (，e/h，砂浆强度 )为方便计算，规范给出了影响系数的计 算表格； 2. T形和十字形截面应以折算厚度hT取代h，hT=3.5i。 3.为保证计算可靠，规范要求控制偏心距，规定 e0.6y，其 中y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。,27,1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件,4.高厚比的修正系数 考虑不同砌体种类受附加偏心距影响程度的不同，对不 同块体材料的砌体，应在计算中对高厚比值乘以修正系数 ：,高厚比修正系数 表,28,1.2 无筋砌体受压承载力-单向偏心受压构件

14、,三、砖砌体受压构件的承载力计算公式： NNufA 式中 N 荷载设计值产生的轴向力； Nu 砖砌体截面的抗压承载力； 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， A 砖砌体截面面积，按毛截面计算； f 砌体抗压强度设计值，按附录5.1a 确定。,2、规定e0.6y，其中，y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距 离。并且规范规定轴向力的偏心距e按内力设计值计算。 3、在初步设计估算中，如果遇到e0.6y的情况，应该修改构件截面。,注意： 1、对于矩形截面构件，若轴向力偏心方向的截面边长大于另一边长时，除了按单向偏心受压（指只在矩形截面一个方向上存在偏心距；还应对较小边长按轴心受

15、压计算承载力）。,29,例5-4,例5-4一承受轴心压力砖柱的截面尺寸为370mm490mm，采用MU10烧结普通砖、M2.5混合砂浆砌筑，荷载设计值(其中仅有一个活荷载)在柱顶产生的轴向力140kN，柱的计算高度取其实际高度3.5m。试验算该柱承载力。 解 砖柱自重 1.2180.370.493.5=13.7kN 柱底截面的轴心压力 N = 13.7+140=153.7kN 高厚比 =3500/370=9.46153.7kN 满足要求。,30,例5-5,例5-5一矩形截面单向偏心受压柱的截面尺寸bh=490mm620mm，计 算高度5m，承受轴力和弯矩设计值N=160kN，M=18kNm，弯

16、矩沿截面长 边方向。用MU10烧结多孔砖及M2.5混合砂浆砌筑(f =1.29 N/mm2)。试验 算柱的承载力。 解 (1)验算柱长边方向承载力,查表5-2，=15,31,例5-5-续,查表5-4，=0.51 A=490620=0.304m20.3m2 a=1.0。 Nu=fA=0.511.290.304106=200kN160kN 满足要求。 (2)验算柱短边方向承载力 由于轴向力偏心方向的截面边长为长边，故应对短边方向按轴心受压进行承载力验算。,查表5-4，=0.825，e=0 Nu=fA=0.8251.290.304106=323.5kN160kN 满足要求。,32,例5-6,例5-6

17、截面尺寸为1200mm190mm的窗间墙用MU10单排孔混凝土砌块与Mb7.5砌块砂浆砌筑(f=2.50N/mm2)，灌孔混凝土强度等级Cb20 (fc=9.6N/mm2)，混凝土砌块孔洞率=35%，砌体灌孔率=33%。墙的计算高度4.2m，承受轴向力设计值143kN，在截面厚度方向的偏心距e=40mm。试验算该窗间墙的承载力。,33,例5-6,查表5-3，=0.263 灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值 =0.350.33=0.116 灌孔砌体的抗压强度设计值 fgf0.6fc2.50+0.60.1169.6=3.17N/mm2143kN 满足要求。,解,e=400.6y=0.6190/2=5

18、7mm，,34,例5-7,例5-7房屋柱距4m，带壁柱窗间墙尺寸如图5-8。计算高度H0=6.5m， 用MU10烧结多孔砖及M5混合砂浆砌筑(f =1.48 N/mm2)，由荷载 产生的轴向力设计值N =280kN，偏心距e=120mm，荷载偏向截面 翼缘。试验算壁柱墙的承载力。,35,例5-7,hT=3.5i=3.5162 =567mm,解 (1)求折算厚度 A=20.24+0.490.38=0.6660.3m2,36,例5-7,也可查表5- 3得到。 Nu=fA= 0.421.48666000= 414kN280kN 满足要求。,(2)受压承载力计算 e = 120 0.6y1= 0.62

19、07=124mm =24，1= 1.0，2=1-0.4bs/S =1-(0.42)/4 = 0.8 12= 1.00.824=19.2,37,受压例题-3-1,38,受压例题-3-2,39,受压例题-3-3,40,1.3 无筋砌体受压承载力-双向偏心受压构件,1、试验研究 规范建议采用附加偏心距法计算双向偏心受压构件承载力：,式中，eb、eh轴向力在截面重心x轴、y轴方向的偏心距，eb、eh应分别小于0.5x、0.5y； x、y自截面重心沿x 轴、y 轴至轴向力所在偏心方向截面边缘的 距离； eib、eih轴向力在截面重心x 轴、y 轴方向的附加偏心距；,注意： 1、试验表明，当偏心距eb0.3b和eh0.3h时，随着荷载的增加，砌体内水平裂 缝和竖向裂缝几乎同时发生，甚至水平裂缝早于竖向裂缝出现，因而设计双向偏心受压构件时，规定偏心距限值为eb0.5x和eh0.5y。 2、当偏心距较大时，可采取设置缺口垫块等方法以减少压力偏心距。 3、当一个方向的偏心率不大于另一方向偏心率的5%时，可简化按另一方向的单向偏心受压(eh/h)计算；,41,1.3 无筋砌体受压承载力-双向偏心受压构件