砌體結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算

第18章砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計(jì)算§18-1受壓構(gòu)件承載力計(jì)算§18-2砌體局部受壓承載力計(jì)算§18-3軸心受拉、受彎及受剪承載力計(jì)算§18-4配筋磚砌體的承載力計(jì)算§18-1受壓構(gòu)件一、受壓短柱不考慮縱向彎曲，但考慮彎矩（偏心距）18.1

按彈性材料計(jì)算：

偏壓構(gòu)件截面應(yīng)力分布18.1

按材料力學(xué)公式計(jì)算得到的值偏小，即承載力偏小。有以下幾個(gè)原因：材料力學(xué)假定的是彈性材料，而砌體是彈塑性材料，其截面的實(shí)際應(yīng)力分布不是直線而是曲線；當(dāng)截面存在應(yīng)變梯度時(shí)，砌體抗壓強(qiáng)度會(huì)提高；對(duì)于偏心距較大的情況，截面開(kāi)裂后，實(shí)際的偏心距減小了。18.1

在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，砌體規(guī)范提出下列不分偏心距大小、統(tǒng)一的偏心距影響系數(shù)計(jì)算公式：任意截面

矩形截面18.1

構(gòu)件發(fā)生縱向彎曲時(shí)，其效果相當(dāng)于截面在原始偏心距的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)附加偏心距，當(dāng)偏心距e=0時(shí)，二、受壓長(zhǎng)柱18.1

當(dāng)偏心距e=0時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)矩形截面：回代：18.1

式中：與砂漿強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)。

砂漿強(qiáng)度等級(jí)≥M5M2.5

0α0.00150.0020.00918.1

高厚比高厚比修正系數(shù)反映不同砌體受壓性能有差異計(jì)算高度計(jì)算厚度：非矩形截面采用折算厚度。18.1

高厚比修正系數(shù)1）燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚：1.02）混凝土小型空心砌塊：1.13）蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、細(xì)料石和半細(xì)料石：1.24）粗料石和毛石砌體：1.518.1

一般的偏心受壓構(gòu)件，同時(shí)受到偏心距的影響和高厚比的影響。規(guī)范采用一個(gè)系數(shù)來(lái)綜合考慮兩者對(duì)承載力的影響。根據(jù)規(guī)范，當(dāng)≤3時(shí)，可僅考慮附加偏心距的影響。18.1

影響系數(shù)注意：對(duì)矩形截面構(gòu)件，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長(zhǎng)大于另一方向的邊長(zhǎng)時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)較小邊長(zhǎng)方向，按軸心受壓進(jìn)行驗(yàn)算。18.1

偏心矩軸向力偏心距較大時(shí)，截面在使用階段就會(huì)過(guò)早出現(xiàn)裂縫，影響正常使用。為了保證使用質(zhì)量，規(guī)范要求：軸向力偏心距，其中y是截面形心到軸向力偏心方向截面邊緣的距離。18.1

【例4-1】截面尺寸為370mm×490mm的軸心受壓磚柱，采用MU10磚和M5混合砂漿砌筑，柱高3.2m，兩端為固定鉸支座。若在柱頂截面上作用有恒載80kN和活載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值均為20kN，試驗(yàn)算柱底截面承載力。37049018.1

【解】(1)柱底截面承受的軸向力設(shè)計(jì)值：活載起控制作用的組合：N=1.2×80+1.4×20=124kN恒載起控制作用的組合：N=1.35×80+1.4×0.7×20=127.6kN

(2)影響系數(shù)：采用M5砂漿，α=0.0015。高厚比18.1

(3)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：查P34表3-3，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.50N/mm2截面面積：A=0.37×0.49=0.1813m2<0.3m2調(diào)整系數(shù)：γa=0.7+A=0.8813調(diào)整后的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=0.8813×1.50=1.32N/mm2

(4)承載力計(jì)算：Nu=0.90×1.32×181300=215703N=215.70KN >N=127.6KN承載力滿足要求。18.1

【綜合例4-2，4-3】某食堂帶壁柱的窗間墻，截面尺寸見(jiàn)下圖，壁柱高5.4m，采用MU10混凝土小型空心砌塊和Mb5混合砂漿砌筑。柱頂截面上作用有軸向力N=320kN和彎矩M=41kN-m（外側(cè)受壓）。試驗(yàn)算墻體承載力。（計(jì)算采用剛彈性方案）18.1

【解】(1)截面幾何特征：截面面積：A=2000×240+490×380=666200kNY1=（2000×240×120+490×380×（240+190））/666200 =207mmY2=620-207=413mm截面慣性距：I=174.4×108mm回轉(zhuǎn)半徑：i=162mm截面折算厚度：hT=3.5×162=567mm

(2)偏心距：

e=M/N=128mm。18.1

(3)高厚比： 采用M5砂漿，α=0.0015

(4)影響系數(shù)：

18.1

(5)抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值： 查P35表3-5，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2.22N/mm2

折減系數(shù)：T形截面乘以0.85

折減后的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f=0.85×2.22=1.89N/mm2 (6)承載力計(jì)算：Nu=0.383×1.89×666200=482242N=482.242KN >N=320KN

承載力滿足要求。18.1

三、無(wú)筋砌體矩形截面雙向偏心受壓構(gòu)件18.1

§18.2砌體局部受壓承載力計(jì)算一、砌體截面局部均勻受壓1.按局部面積計(jì)算的抗壓強(qiáng)度大大超過(guò)軸心抗壓強(qiáng)度，這種提高作用通常稱為“套箍作用”。

——影響局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積，見(jiàn)圖4-6；

——局部受壓面積2.力的擴(kuò)散：未直接受荷面積不同程度提高局部均勻受壓承載力。18.2

(a)砌體中應(yīng)力分布(b)先裂后壞(c)一裂就壞18.2

砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)18.2

均勻局部受壓承載力的計(jì)算公式如下：f----可不考慮強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)γa的影響

18.2

二、梁端有效支承長(zhǎng)度18.2

三、梁端砌體局部受壓卸載拱

卸載拱的形成——上部荷載的折減系數(shù)在局部承壓面上還有上部荷載產(chǎn)生的的作用。η——梁端底面受壓應(yīng)力圖形的完整性系數(shù)，一 般可取0.7，對(duì)于過(guò)梁和墻梁取1.0。18.2

四、墊塊下砌體局部受壓

(a)預(yù)制剛性墊(b)現(xiàn)澆剛性墊塊(c)壁柱上的剛性墊塊18.2

預(yù)制剛性墊塊但考慮到墊塊底面壓應(yīng)力分布不均勻，偏于安全取

18.2

五、柔性墊梁下砌體局部受壓柔性墊梁長(zhǎng)度大于 ,按半無(wú)限長(zhǎng)梁求解

18.2

N0——墊梁πbbh0/2范圍內(nèi)由上部荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計(jì)值。18.2

§18.3軸心受拉、受彎及受剪承載力計(jì)算一、軸心受拉構(gòu)件二、受彎構(gòu)件18.3

【例4】試驗(yàn)算外墻上梁端砌體局部受壓承載力。已知梁截面尺寸bxh=200X400,梁支承長(zhǎng)度a=240mm。墻體采用MU10磚、M2.5混合砂漿砌筑。18.3

【解】(1)有效支承長(zhǎng)度：

(2)局壓提高系數(shù)：

18.3

(3)上部荷載折減系數(shù)：

(4)局部壓力： （5）驗(yàn)算：

18.3

【例5】試驗(yàn)算外墻上梁端砌體局部受壓承載力。已知梁截面尺寸bxh=200X400,梁支承長(zhǎng)度a=240mm。墻體采用MU10磚、M2.5混合砂漿砌筑。18.3

【解】梁端設(shè)剛性墊塊。驗(yàn)算墊塊下砌體局部抗壓。

(1)有效支承長(zhǎng)度：

18.3

(2)局壓提高系數(shù)：（3）影響系數(shù)（只考慮偏心影響，不考慮縱向彎曲）

18.3

18.3

(4）驗(yàn)算：18.3

三、受剪構(gòu)件1.破壞形態(tài):跟壓應(yīng)力與剪應(yīng)力之比有關(guān) 較小時(shí)， ，剪切滑移破壞(剪摩破壞）

較大時(shí)， ，剪壓破壞 更大時(shí)， ，斜壓破壞2.強(qiáng)度理論:主拉應(yīng)力破壞理論剪摩理論通縫18.3

一、網(wǎng)狀配筋磚砌體圖6-1網(wǎng)狀配筋又稱間接配筋

§18.4配筋磚砌體的承載力計(jì)算18.4

破壞特征

（1）在水平灰縫內(nèi)配置網(wǎng)狀鋼筋可以阻止砌體橫向變形的發(fā)展，提高砌體承載力。這是因?yàn)殇摻钆c磚砌體粘結(jié)牢固并能共同工作，而鋼筋的彈性模量大于砌體的彈性模量，砌體的橫向變形受鋼筋約束，這相當(dāng)于對(duì)受壓磚砌體橫向加壓，使砌體產(chǎn)生三向應(yīng)力狀態(tài)。（2）網(wǎng)狀鋼筋延緩了磚塊的開(kāi)裂及其發(fā)展，阻止了豎向裂縫的上下貫通，避免了將磚柱分裂成半磚小柱導(dǎo)致的失穩(wěn)破壞。砌體和鋼筋的共同工作可延續(xù)到整體磚層被壓碎，砌體完全破壞。18.4

18.4

下列情況不宜采用網(wǎng)狀配筋磚砌體：

(a)偏心距e超過(guò)截面核心范圍，對(duì)于矩形截面即e/h>0.17時(shí)

當(dāng)偏心距e較大時(shí)，砌體截面上會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，網(wǎng)狀筋與砂漿間的粘結(jié)力受到破壞，鋼筋約束橫向變形的作用會(huì)大大降低以致完全喪失。試驗(yàn)表明，當(dāng)e>0.5y時(shí)，網(wǎng)狀鋼筋對(duì)砌體承載力提高的作用甚微，故應(yīng)使網(wǎng)狀配筋砌體截面處于無(wú)拉應(yīng)力狀態(tài)，才能發(fā)揮其提高承載力的作用。

(b)偏心距e雖未超過(guò)截面核心范圍，但構(gòu)件高厚比β>16時(shí)

一般網(wǎng)狀配筋磚砌體應(yīng)力較高，灰縫較厚(12mm左右)，受壓后變形大，即網(wǎng)狀配筋磚砌體的彈性模量較無(wú)筋砌體的彈性模量小，故影響系數(shù)φn減低。若網(wǎng)狀配筋磚砌體的高厚比過(guò)大，影響系數(shù)過(guò)低，網(wǎng)狀配筋的作用將不能發(fā)揮。適用范圍：e/h≤0.17，β≤1618.4

構(gòu)造要求1）鋼筋：直徑≤8mm，采用3~4mm；鋼筋網(wǎng)間距a不應(yīng)大于120mm，也不