砌体结构第四章

砌体结构东北农业大学水利与建筑学院MasonryStructure4.1受压构件4.2砌体的局部受压4.3轴心受拉、受弯、受剪构件第四章无筋砌体结构构件的承载力和构造34.1受压构件一、墙、柱的高厚比验算1、验算原因墙柱高厚比验算是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。墙柱丧失整体稳定的原因，包括施工偏差、施工阶段和使用期间的偶然撞击和振动等。2、内容高厚比计算、允许高厚比43．墙柱的计算高度1)构件高度按下列规定取值：（1）房屋底层为楼顶面到构件下端的距离，下端支点的位置可取在基础顶面，当基础埋置较深且有刚性地面时，可取室外地面以下500mm；（2）房屋其他层次为楼板或其他水平支点之间的距离；（3）无壁柱的山墙可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。2)计算高度5砌体受压构件的计算高度H064．墙柱高厚比验算1）影响因素（1）砂浆强度弹性模量稳定性、刚度砂浆强度稳定性允许高厚比78（2）横墙间距s稳定性计算高度（3）支承条件结构整体刚度稳定性计算高度9（4）截面型式惯性矩稳定性允许高厚比（5）构件的重要性和房屋使用情况次要构件稳定性要求洞口允许高厚比有振动的房屋稳定性要求计算高度102）矩形截面墙、柱高厚比验算15.1:902.1:24011hh2][210hH][——墙、柱的高厚比限值；——非承重墙的修正系数中间按线性差值——有门窗洞口时修正系数。Sbs4.01211127.020.12柱与墙的比值[β]近似为0.7，有门窗洞口时，极限情况为柱。有门窗洞口可试为变截面的柱，故当洞口高度≤墙高的1/5时，μ2可取1.0。13h的取值轴心受压时：•墙体厚度或矩形柱截面的较小边。偏心受压时：•偏心方向的边长。143）带壁柱墙和带构造柱的高厚比验算15ThH0ThAIiihT5.3——折算厚度（1）横墙之间整片墙的高厚比验算①带壁柱墙（十字、T形）截面高厚比计算16②确定计算高度H0时，墙长s取相邻横墙间的距离。多层房屋•当有门窗洞口时，取窗间墙宽度，无门窗洞口时，每侧翼缘可取壁柱高度的1/3；单层房屋•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;③T形截面（带壁柱墙）的计算翼缘宽度bf17（2）壁柱间墙或构造柱间墙的高厚比验算均按刚性方案，矩形截面，墙厚h考虑确定计算高度H0时，墙长s取相邻壁柱间或构造柱间的距离。设有钢筋混凝土圈梁的，当b/s≥1/30时(b为圈梁宽度)，圈梁可试作壁柱间或构造柱间墙的不动铰支点。此时，墙体的计算高度为圈梁间的距离。18——构造柱墙提高系数在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。对有构造柱的墙，其允许高厚比可乘以提高系数。clbcc125.005.0lbcc19式中，——不同块材修正系数；——构造柱沿墙长度方向的宽度；——构造柱的间距cbllbcc125.005.0lbc204）相邻两横墙的距离很小的墙变截面柱，可按上、下截面分别验算高厚比；验算上柱高厚比时，[β]可按表中数值乘以1.3后确定。hs][21Hs时，H可不受[β]的限制时，sH6.005）变截面柱高厚比验算21二、无筋砌体受压承载力1、单向偏心受压短柱322由试验结果:1、砌体截面的压应力图形呈曲线分布；2、随水平裂缝的发展受压面积逐渐减小，荷载对减小了的受压截面的偏心距也逐渐减小，局部受压面积上的砌体抗压强度一般都有所提高；因此，实用上用一个系数(即短柱偏心影响系数）综合反映单向偏心受压的不利影响。23砌体偏心受压时截面应力分布24)1/(2maxieyfANefieyANyIeNANeee)1(2maxmax)1/(12max1ieyhe/6111矩形截面：按材料力学公式计算的偏心影响系数he/5.175.02不考虑截面拉应力的偏心影响系数2523/11iehey)(2426规范中的偏心影响系数2/11ie主要依据大量的试验资料，经统计而得。272/1211hefANihheT5.3/12112T矩形截面砌体T形截面砌体单向偏心受压短柱承载力公式为：282/1211he292、单向偏心受压长柱1）轴心受压长柱由于偶然偏心的影响往往产生侧向变形，纵向弯曲导致受压承载力的降低。•偶然偏心是由于砌体材料的非匀质性、砌筑时构件尺寸的偏差以及轴心压力实际作用位置的偏差等因素引起的。•由于砌体中块体和砂浆的匀质性较差，又有大量灰缝，构件整体性差，增加了产生偶然偏心的机率。与钢结构构件或钢混构件相比，偶然偏心影响更为不利。330这种纵向弯曲的影响可用轴心受压稳定系数反映：0002.0MPa,5.22f009.0,02f20110015.0MPa,52f——考虑砂浆等级的影响系数。31长柱单向偏心受压时，将产生侧向变形。单向偏心受压长柱承载力的影响系数应在短柱受力的基础上再考虑附加偏心距影响。2）偏心受压长柱ie211ieei320e01/10iei201/111iie12/hi矩形截面构件33经整理后得：20111211211he长柱单向偏心受压承载力fAN34——截面重心到轴力所在偏心方向截面边缘的距离。还应对较小边按轴压验算；构件高厚比修正：满足轴力偏心距的限值。注意：)(0ThhHye6.0y35【例3】一单层单跨无吊车工业厂房窗间墙截面如图4－6,计算高度H0=7m,墙体用MU10单排孔混凝土砌块及砂浆砌筑(f=2.5N/mm2),灌孔混凝土强度等级Cb20(fc=9.6N/mm2),混凝土砌块孔洞率δ=35%,砌体灌孔率ρ＝33%.承受轴力设计值N=155kN,M=22.44kN.m,荷载偏向肋部。试验算该窗间墙。36图4－6（单位：mm）37解：1．截面几何特征截面面积A＝2200×240＋370×380＝668600mm2=0.67m20.3m2截面形心位置12200240120370380(240190)185.2668600ymm2620185.2434.8ymm38回转半径332210422002403703802200240(185.2120)1212380370380(434.8-)1.49102Imm101.4910149.3668600IimmA惯性矩39折算厚度2．确定偏心矩0.6y=0.6×434.8=260.88mm3．确定系数3.53.5149.3522.55Thimm22.441000144.77155MemmN40高厚比，查附表2.2，＝0.2764．承载力计算灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值144.77/0.277522.55Teh70001.114.74522.55＝＝0.350.330.116＝＝＝0.350.330.116＝＝＝41155kN该墙安全。22ff0.6f2.67/2f5.0/gcNmmNmmf0.2762.67668600492.7uNAkN灌孔砌体的抗压强度设计值424.2无筋砌体的局部受压砌体局部受压应力43一、局部受压的基本性能1、破坏形态1）竖向裂缝发展而破坏2）劈裂破坏•当局部受压面积Al与试件面积A的比值相当小时，试件的开裂与破坏几乎同时发生，形成劈裂破坏。裂缝少而集中，犹如刀劈。3）局压面积处的砌体局部破坏•墙梁的高跨比较大，砌体强度较低时发生。44452、破坏机理46二、局部均匀受压1、局部抗压强度提高系数－－套箍强化作用llfAN135.010lAA2、局部均匀受承载力计算0AlA计算底面积。局压面积。475.20.23、影响局部抗压强度的计算面积（1）（2）4825.15.1（3）（4）01Aahhbhhh0Aahh49对多空砖砌体和按构造要求灌孔的混凝土砌块砌体，在（1）、（2）、（3）情况下，尚应符合：对未灌孔的混凝土砌块砌体：5.10.150三、梁端支承处砌体局部非均匀受压1.梁端有效支撑长度a0010chaf梁端底面没有离开砌体的长度称为有效支撑长度。a0不等于实际支撑长度，取决于局部受压荷载、梁的刚度、砌体的刚度等。ch——梁的截面高度f——砌体抗压强度设计值512.上部荷载对局部受压承载力的影响除了Nl，还有N0。内拱卸荷作用。521.梁端底面局部受压应力包括：梁上传来局压荷载Nl产生的应力；上部墙体传来的竖向压应力；注意：计算时，不能简单叠加2.的存在和扩散可以增强砌体横向抗拉能力，从而提高局压承载力。但当随着的增加，内拱卸荷作用消弱，有利效应减小。0l影响结果：0053fmaxl'0max梁端支承处砌体的应力lllAN/fANll/'03、梁端支承处砌体局部受压承载力计算54梁端支承处砌体局部不均匀受压承载力：llfANN00lllANfAbaAl0lAN00fANAlll'00'001.50.5/lAA5501.50.5/lAAΨ——上部荷载折减系数内拱卸荷作用使上部传来的荷载产生的压力N0，并不一定都传到上，随着的增大而减小。0/lAAA0/Al≥3时，Ψ=0意味着不考虑上部荷载对局部受压承载力的影响。lA56N0——局部受压面积内上部轴向力设计值；Nl——梁端支承压力设计值；σ0——上部平均压应力设计值；η——梁端底面压应力图形的完整系数，可取0.7，过梁和墙梁可取1.0；a0—梁端有效支承长度，a0≤a；a—梁端实际支承长度。57例题58591、按前述设计，局部受压承载力不满足时，可设刚性垫块；2、垫块可以预制，也可以与梁整浇；3、梁支撑在独立砖柱上必须设垫块；4、刚性垫块必须满足构造要求：四、梁端下设有刚性垫块时支承处砌体的局部受压承载力计算mmtb180垫块高度垫块挑出梁边的长度btc刚性垫块的作用是增大局部受压面积，降低局部受压应力。60壁柱上设垫块61计算时要考虑荷载偏心矩的影响，但不必考虑纵向弯曲；应考虑局部抗压强度的提高。由于垫块面积比梁端面积大很多，内拱卸荷作用不明显。所以，上部荷载作用和梁端支座反力按叠加原理。b00ANblfANN105、刚性垫块下砌体局部受压承载力bbbbaA62Ab——垫块面积；——垫块上N0及Nl合力的影响系数，按β≤3查表；γ1——垫块外砌体面积的有利影响，γ1=0.8γ且≤1.0；γ——局部抗压强度提高系数，按前式计算，但以Ab代替Al；ab——垫块伸入墙内的长度；bb——垫块的宽度。6321112/eh2T1112/3.5Tehhi0,00.42blblaNaeNN其中h为垫块伸入墙体内的长度（ab）64梁端下的刚性垫块656、刚性垫块时梁端有效支承长度确定支座压力Nl合力点的位置时，按下式计算刚性垫块上表面处梁端有效长度：fhac1b,0Nl作用点的位置为0.4a0,b。6667当现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置。在带壁柱墙的壁柱内设置预制或现浇刚性垫块时，计算A0时只取壁柱范围内的截面。构造要求壁柱上垫块伸入墙内的长度不应小于120mm。注意：68例题6970717273五、梁下设置垫梁的砌体局部受压为扩散梁端集中力，可设垫梁或将圈梁作为垫梁。74fy5.10maxmyf5.1max45.0/45.0ffffmm偏安全，取根据试验：ffm两侧同乘021hbb000