砌体结构1第4章砌体结构的承载力计算要点

砌体结构masonrystructure砌体结构4.1受压构件第4章砌体结构的承载力计算4.1受压构件受压短柱（1）受压砌体，偏心距不大时，全截面受压，应力图形成曲线分布，即丰满程度较直线分布时为大。（2）偏心距加大，一旦截面受拉边的拉应力达到砌体沿通缝的弯曲抗拉强度，即将出现水平裂缝，实际受压面积减小。砌体结构4.1受压构件偏心受压，出现裂缝后的剩余受力截面，纵向力的偏心距将减小，所以裂缝不会无限制发展，而是在剩余受力截面和减小的偏心距作用下达到新的平衡，这时虽然压应力较大，但构件承载力仍未耗尽而可继续承受荷载。裂缝开展，旧平衡不断被打破而形成新平衡，压应力不断增大。当剩余受力截面减小到一定程度，砌体受压边出现竖向裂缝，最后导致构件破坏。由于偏心受压时砌体极限变形值较轴心受压大，故此时极限强度较轴心受压时有所提高。4.1.1概述砌体结构4.1受压构件由于砌体结构受压的上述特点，用材料力学公式计算砌体偏心受压承载力是不适用的，它将偏低地估计砌体的承载力，特别是偏心距较大时。4.1.1概述砌体结构4.1受压构件我国规范GBJ3-73根据国内的试验结果，规定不分大小偏心受压情况，而按统一公式计算。公式分别引入偏心影响系数、稳定系数，对偏心受压较大的构件还引入稳定系数的修正系数。规范GBJ3-88和GB50003-2001中偏心影响系数仍继续使用，但与稳定系数合为一个系数，采用一个系数来综合考虑高厚比和轴向力偏心距对受压构件承载力的影响。4.1.1概述砌体结构4.1受压构件4.1.2偏心影响系数常遇矩形、T形、十字形和环行截面的偏心受压结果。大致成某种曲线关系。或和偏心距偏心影响系数heie砌体结构4.1受压构件fAN影响系数对受压构件承载能力的和偏心距高厚比—砌体抗压强度设计值；—砌体的毛截面面积；—力；荷载设计值产生的轴向—efAN为弯矩和轴力设计值。，，其中式中：＋（＝），不考虑偏心，则对于短构件（NMNMeie2)/1131.受压短柱的承载力计算公式砌体结构4.1受压构件当偏心距较大时，构件的刚度和承载力将进一步降低，因此，规范规定上式中的e不得超过0.6y，当超过时，应采取减小偏心距的措施。y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。，带入上式得：换为对于矩形截面，将12hi小边长当为轴心受压时，为较偏心方向所在的边长，—（＋＝hhe2)/1211对矩形截面，当偏心方向的截面尺寸大于另一方向的边长时，还应对较小的边长方向按轴心受压验算。砌体结构4.1受压构件，带入上式得：换为形截面，将对于ThhTAIiiihThheTTT截面的回转半径，—似取形截面折算厚度，可近—（＋＝;5.3)/12112砌体结构4.1受压构件2.受压长柱：受压长柱，即β3时，应考虑构件的纵向弯曲引起的附加偏心距ei对构件承载能力的影响。fAN响。对受压构件承载力的影和偏心距中已经含有高厚比此时加偏心距构件纵向弯曲引起的附—式中：＋＝eeheeii;)(112砌体结构4.1受压构件21211）（＋＝形截面，对于TiheeT21211）（＋＝对于矩形截面，heei111212110020heheeeii得）（＋＝代入＝，当代入前式砌体结构4.1受压构件20111211211he＋＝得：2011。时，砂浆强度，，：与砂浆强度有关的系数—009.00;002.05.2;0015.052fMMMM轴心受压稳定系数—0砌体结构4.1受压构件。－－）灌孔混凝土砌块砌体（；－）粗料石和毛石砌体－（；料石－－煤灰砖、细料石、半细）蒸压灰砂砖、蒸压粉（；土砌块砌体－－）混凝土及轻骨料混凝（；孔砖砌体－－）烧结普通砖、烧结多（：数按砌体种类乘以修正系值对构件高厚比或查用上述表时，应先在计算影响系数0.155.142.131.120.112011。形截面：对矩形截面：：高厚比ThHThH00;砌体结构4.1受压构件4.1.2偏心影响系数iihTheieGBJT5.346.312111173322采用折算厚度：公式都可采用，但是要形和十字形截面，上面或对矩形截面式：偏心距影响系数计算公规范砌体结构4.1受压构件4.1.2偏心影响系数iihTheieGBJT5.346.312111173322采用折算厚度：公式都可采用，但是要形和十字形截面，上面或对矩形截面式：偏心距影响系数计算公规范砌体结构4.1受压构件4.1.3稳定系数由于构件轴线的弯曲，截面材料的不均匀和荷载作用偏离重心轴，在柔度较大的受压构件内，即使轴心受压，也往往产生一定的挠度，因而产生相应的附加（弯曲）应力。（柔度或长细比）力为：根据欧拉公式，临界应iHHiEcri0202mmffddE1弹性模量计算公式：随应力增大而降低；砌体弹性模量为变数，砌体结构4.1受压构件4.1.3稳定系数弹性模量。达到临界应力时砌体的'2220'21EffHiEmcrimcri构件高厚比；，＝矩形截面：从而得到：：轴心受压时的稳定系数hHfmcri02220222200220111211121111。时，砂浆强度，，与砂浆强度有关系数：009.00;002.05.2;0015.051222fMMMMmmffddE1砌体结构4.1受压构件4.1.3稳定系数偏心荷载对构件纵向弯曲产生不利影响，随着偏心距的增大，受压面积相应减小，构件刚度和稳定性也减弱，导致承载力降低。5.0315.015.07330yeyeGBJ。乘以修正系数时，对考虑当规范距离。在偏心方向截面边缘的－截面重心到轴向力所y砌体结构4.1受压构件4.1.4基本公式fAN受压极限状态计算公式：截面计算。－受压截面面积，按毛值；－砌体的抗压强度设计响系数；对受压构件承载力的影和轴向力的偏心距－构件高厚比－轴向力设计值；AfeN心距）来确定的。（轴向力的附加偏柱纵向弯曲引起的挠度：考虑在偏心荷载下长ieeeie'201113当长柱时，偏心距为：；就是偏心影响系数，影响系数＝时，砌体结构4.1受压构件4.1.4基本公式距离。在偏心方向截面边缘的－截面重心到轴向力所；而且要求按内力设计值计算：规定轴向力的偏心距新规范yyeeGB6.02001500032222111ieefAieefANii长柱承载力：；轴心受压时的稳定系数时，00oe2220111211砌体结构4.1受压构件4.1.4基本公式222102200202201111111111,110iieieeieieieeiiii）（得到：得到：，则时，边界条件确定，当附加偏心距可根据下列砌体结构4.1受压构件4.1.4基本公式12hi矩形截面：20111211211he影响系数：砌体结构4.1受压构件4.1.4基本公式公式较为复杂，规范中根据不同砂浆强度等级给出3个系数表。。－－）灌孔混凝土砌块砌体（；－）粗料石和毛石砌体－（；料石－－煤灰砖、细料石、半细）蒸压灰砂砖、蒸压粉（；土砌块砌体－－）混凝土及轻骨料混凝（；孔砖砌体－－）烧结普通砖、烧结多（：数按砌体种类乘以修正系值对构件高厚比或查用上述表时，应先在计算影响系数0.155.142.131.120.11砌体结构4.1受压构件4.1.4基本公式。形截面：对矩形截面：：高厚比ThHThH00;为截面回转半径。计算，形截面的折算厚度，按）；（－表受压构件的计算高度，iihThPHTT53126450.砌体的弹性模量；弹性特征值；砌体的强度设计值；＝其他砌体的修正系数：stbststbstEfEf进行验算。小边长方向按轴心受压受压计算时，还应对较心于另一边长时，除按偏向力偏心方向的边长大对矩形截面构件，当轴砌体结构4.1受压构件4.1.7双向偏心受压hebehehehebebebeheebeeGBhbhhihhbbbibihhibb1112111212112001500030022＝按下式计算：偏心受压构件，承载力中无筋砌体矩形截面规范；和心距，分别不大于轴方向的偏轴、重心－轴向力在截面、yxyxeehb5.05.0的距离；偏心方向截面截面边缘轴至轴向力所在轴、－自截面重心沿、yxyx的附加偏心距。轴方向轴、面重心－轴向力在截、yxeeihib当一个方向偏心率小于另一个方向偏心率的5％时，可简化为单向偏心。砌体结构4.1受压构件4.1.7双向偏心受压2220111211bbb22201112112220111211hhhhHbHhb00例题1截面为490mm×620mm的砖柱，采用强度等级为MU15的蒸压灰砂砖和M5砂浆砌筑，柱的计算长度H0=7m，承受轴心压力N=360kN。试验算柱截面是否安全。例题2某一刚性方案的多层房屋中，一厚190mm的承重内横墙，采用MU5单排孔且对孔砌筑的小型混凝土空心砌块（390mm×190mm×190mm）和Mb5砂浆砌筑；双面石灰粗砂粉刷墙。已知作用在底层墙顶的荷载设计值为118kN/m，纵墙间距s=6.8m，横墙间距3.4m，H=3.5m。试验算其承载力。例题3截面为500mm×600mm的单排孔且对孔砌筑的小型轻骨料混凝土空心砌块柱，采用MU15砌块及Mb7.5砂浆砌筑，设在截面两个方向的柱计算高度相同，即H0=5.2m，该柱承受的荷载设计值N=380kN，在长边方向的偏心距e=100mm。试验算其承载力。例题4（例15-2）试验算一单层单跨无吊车工业房屋窗间墙截面的承载力，计算高度H0=10.5m，墙用MU10烧结多孔砖及M2.5水泥砂浆砌筑，承受轴向力设计值N=360kN，荷载设计值产生的偏心距e=120mm，且偏向翼缘。例题5假定截面同上，采用材料亦相同，但荷载作用点位于肋部，偏心距e=250mm，试验算能否承受原定轴向力设计值N=360kN砌体结构4.2局部受压第4章砌体结构的承载力计算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。而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)。砌体结构4.2局部受压4.2.1局部均匀受压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。砌体结构4.2局部受压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