砌体结构构件的承载力计算.ppt

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1、1.了解无筋砌体受压构件的破坏特征；2.掌握无筋砌体受压构件计算公式和计算方法。3、掌握砌体局压承载力计算4、了解受拉、受弯、受剪构件的承载力计算 5、了解配筋砌体承载力计算,第三节、砌体结构构件的承载力计算,本节教学目标：,第 一 讲 受压计算,重 点,掌握无筋砌体受压构件及局压承载力计算公式的适用条件和承载力计算。,难 点,无筋砌体受压构件的破坏特征。,砌体规范采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法。砌体结构极限状态设计表达式与砼结构类似，即将砌体结构功能函数极限状态方程转化为以基本变量标准值和分项系数形式表达的极限状态设计表达式。砌体结构除应按承载能力极限状态设计外，还应满足正常使用极

2、限状态的要求。不过，在一般情况下，砌体结构正常使用极限状态的要求可以由相应的构造措施予以保证。一、设计表达式砌体结构按承载能力极限状态设计的表达式为：式中 结构重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的砌体结构构件，可分别取1.1、1.0、0.9；S内力设计值，分别表示为轴向力设计值N、弯矩设计值M和剪力设计值V等；R（）结构构件抗力（材料设计强度、构件截面面积等）。,受压构件承载力计算的分类,墙、柱,矩形,T 形,1、分类,2、截面形式,3、计算类型,全截面受压计算,局部受压计算,受压构件,偏心受压,N,单向偏心受压,双向偏心受压,轴心受压,N,N,1、受压短柱的承载力分析,随着偏心距的增大

3、构件所能承担的纵向压力明显下降,A 砌体截面面积,f 砌体抗压强度设计值,偏心影响系数,e 轴向力偏心矩,i 截面的回转半径，,矩形截面：,T形或其他形状截面：,h 截面长边,I 截面沿偏心方向的惯性矩,A 截面面积,hT代替h,二、无筋砌体受压构件承载力计算,hT 折算厚度，,引进偏心 影响系数,2、受压长柱的受力分析,纵向弯曲的影响,偏心距 e,附加偏心距 ei,+,e=0,矩形截面,纵向弯曲系数,规范中考虑纵向弯曲和偏心距影响的系数：,与砂浆强度等级有关的系数,当砂浆强度等级M5时，=0.0015,当砂浆强度等级为M2.5时，=0.002,当砂浆强度为零时，=0.009,3、受压构件承载

4、力计算公式,A 截面面积，对各类砌体均应按毛截面计算,（一）考虑的影响,N 轴向力设计值,高厚比和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数,f 砌体抗压强度设计值按砌体结构设计规范表3.2.1-1表3.2.1-7采用,矩形截面,T 形截面,H0,h,不同砌体材料的高厚比修正系数,按砌体结构设计规范D.0.1条查表,受压构件的计算高度，按砌体结构设计规范表5.1.3采用,矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长,（二）对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验算，即：,（三）e的限值,y 截面重心到轴向力

5、所在偏心方向截面边缘的距离,1、修改构件截面尺寸和形状（如；增加梁高或增加墙垛）,2、设置具有中心装置的垫块或缺口垫块,当轴向力的偏心距超过规定限值（）时，可采取以下措施：,【例11.1.1】某截面为370490mm的砖柱，柱计算高度H0H5m，采用强度等级为MU10的烧结普通砖及M5的混合砂浆砌筑，柱底承受轴向压力设计值为N150kN，结构安全等级为二级，施工质量控制等级为B级。试验算该柱底截面是否安全。【解】查表得MU10的烧结普通砖与M5的混合砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。由于截面面积A0.370.490.18m20.3m2，因此砌体抗压强度设计值应乘以调整系数aA0

6、.7=0.18+0.7=0.88；,将,0.785,柱底截面安全。,0.7820.881.5490370103187kN150kN,则柱底截面的承载力为：,代入公式（10.1.3）得,【例11.1.2】一偏心受压柱，截面尺寸为490620mm，柱计算高度，采用强度等级为MU10蒸压灰砂砖及M5水泥砂浆砌筑，柱底承受轴向压力设计值为N160kN，弯矩设计值M20kN.m（沿长边方向），结构的安全等级为二级，施工质量控制等极为B级。试验算该柱底截面是否安全。,0.8160.91.549062010 335kN150kN,对较小边长方向，按轴心受压构件验算，此时将 代入公式（10.1.3）得,则柱底

7、截面的承载力为,柱底截面安全。,【例11.1.3】如图10.1.2所示带壁柱窗间墙，采用MU10烧结粘土砖、M5的水泥砂浆砌筑，计算高度H05m，柱底承受轴向力设计值为N150kN，弯矩设计值为 M30kN.m，施工质量控制等级为B级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算截面是否安全？,【解】（1）计算截面几何参数,截面面积 A2000240490500725000mm2,截面形心至截面边缘的距离,惯性矩,mm,296108mm,回转半径：,T型截面的折算厚度 202707mm,偏心距,满足规范要求。,（2）承载力验算,MU10烧结粘土砖与M5水泥砂浆砌筑，查表10.1.1得 1.0；,0.283

8、,代入公式（10.1.3）得,0.930,代入公式（10.1.2）得,=0.388,查表得，MU10烧结粘土砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。由于采用水泥砂浆，因此砌体抗压强度设计值应乘以调整系数 0.9。,窗间墙承载力为,0.3880.91.5725000103380kN,150kN。,承载力满足要求。,第三节、砌体结构构件的承载力计算,1.了解理解砖砌体局部受压的三种破坏形态；2.掌握砌体局部受压时的承载力计算方法。,第 二 讲 局压验算,本讲教学目标：,重 点,砌体局部受压承载力计算。,难 点,砌体局部受压承载力计算。,三 砌体局部受压承载力计算,（一）分类,

9、局部受压,局部均匀受压,局部不均匀受压,中心局压,边缘局压,中部局压,端部局压,角部局压,（二）破坏形态,1）、竖向裂缝发展而破坏,2）、劈裂破坏,3）、与垫板直接接触的砌体局部破坏,少见，靠构造措施,常见，靠计算,1、砌体局部受压的特点,局部抗压强度提高系数,（三）局部抗压强度f,套箍效应,力的扩散原理,（四）局部抗压强度提高系数,AL局部受压面积,A0,影响局部抗压强度的计算面积,可按右图确定。,2.5,1.5,2.0,1.25,注：对多孔砖砌体和按规范第6.2.13条的要求灌孔的砌块砌体，在(a)、(b)、(c)款的情况下，尚应符合1.5。未灌孔混凝土砌块砌体，=1.0。,f f,1.0

10、,2砌体局部均匀受压时的承载力计算,砌体受局部均匀压力作用时的承载力应按下式计算：,（1120）,局部受压面积上的轴向力设计值；,砌体局部抗压强度提高系数；,局部受压面积。,式中:Ao规定采用。,（1121）,砌体局部抗压强度提高系数，按下式计算：,【例10.1.4】一钢筋混凝土柱截面尺寸为250mm250mm，支承在厚为370mm的砖墙上，作用位置如图10.1.9所示，砖墙用MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑，柱传到墙上的荷载设计值为120KN。试验算柱下砌体的局部受压承载力。,【解】局部受压面积 25025062500mm2,局部受压影响面积（2502370）370366300mm2,砌

11、体局部抗压强度提高系数,砌体局部受压承载力为,1.770.91.562500,=149344 N=149.3kN120kN。,砌体局部受压承载力满足要求。,查表得MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值为 1.5MPa，采用水泥砂浆应乘以调整系数 0.9；,3梁端支承处砌体的局部受压承载力计算,（1）梁支承在砌体上的有效支承长度,（1122）,为梁端实际支承长度（mm）；,梁的截面高度（mm）；,砌体的抗压强度设计值(MPa)。,（2）上部荷载对局部受压承载力的影响 l梁端砌体的压应力,梁端上部砌体的内拱作用,上部荷载折减系数可按下式计算,式中 局部受压面积，为梁宽，为有效支

12、承长度；当 时，取 0。,（3）梁端支承处砌体的局部受压承载力计算公式,（1123）,式中 局部受压面积内上部荷载产生的轴向力设计值,为上部平均压应力设计值（N/mm2）；,梁端支承压力设计值（N）；,梁端底面应力图形的完整系数,一般可取0.7,对于过梁和圈梁可取1.0；,砌体的抗压强度设计值(MPa),4刚性垫块下的砌体局部受压承载力应按下式计算,（1）设置刚性垫块的作用：增大了局部承压面积，改善了砌体受力状态。,（2）刚性垫块的分类：预制刚性垫块和现浇刚性垫块。在实际工程中，往往采用预制刚性垫块；为了计算简化起见，规范规定，两者可采用相同的计算方法。（3）刚性垫块下的砌体局部受压承载力计算

13、公式,（1124）,垫块上 及 的合力的影响系数，应采用公 式 11-17求当 时的值，即 时的值；也可查表附表2515,垫块外砌体面积的有利影响系数，应为，但不小于1.0。为砌体局部抗压强度提高系 数，按公式1121计算（以 代替）。,（4）刚性垫块的构造应符合下列规定：1）刚性垫块的高度不宜小于180mm，自梁边算起的垫 块挑出长度不宜大于垫块高度；2）在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时，其计算面 积应取壁柱范围内的面积，而不应计入翼缘部分，同时壁柱上垫块深入翼墙内的长度不应小120mm；3）当现浇垫块与梁端整体浇注时，垫块可在梁高范围 内设置。,（10.1.11）,-刚性垫块的影响系数。,

14、梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度应按下式确定。,【例10.1.5】窗间墙截面尺寸为370mm1200mm，砖墙用MU10的烧结普通砖和M5的混合砂浆砌筑。大梁的截面尺寸为200mm550mm，在墙上的搁置长度为240mm。大梁的支座反力为100kN，窗间墙范围内梁底截面处的上部荷载设计值为240kN，试对大梁端部下砌体的局部受压承载力进行 验算。,【解】查表得MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值为 1.5Mpa。,梁端有效支承长度为：,局部受压面积=19120038200（mm2）,局部受压影响面积,3,局部受压承载力不满足要求。,砌体局部抗压强度提高系数,砌体局部受

15、压承载力为,0.71.9961.53820010-3=80kN=100kN。,【例】梁下设预制刚性垫块设计。条件同上题。,解：根据上题计算结果，局部受压承载力不足，需设置垫块。,局部受压影响面积：（5002350）370444000mm2,砌体局部抗压强度提高系数：,垫块外砌体的有利影响系数：0.81.41=1.13,上部平均压应力设计值 0.54MPa；,垫块面积 内上部轴向力设计值,0.541850009990099.9kN,=0.54/1.5=0.36，查表得,梁端有效支承长度,对垫块中心的偏心距：0.4109=141mm,刚性垫块设计满足要求。,轴向力对垫块中心的偏心距 70mm,将

16、及 代入公式 10.1.2 得,验算,第三讲 轴心受拉、受弯和受剪构件,四、轴心受拉、受弯和受剪构件,1、轴心受拉构件（例：圆形水池、筒仓）,圆形水池,W 截面抵抗距,ft 砌体的轴心抗拉强度设计值,Nt 轴心拉力设计值,2、受弯构件（例：过梁、挡土墙）,1）、受弯承载力,2）、受剪承载力,M 弯矩设计值,ftm 砌体的弯曲抗拉强度设 计值,VfVbZ,V 剪力设计值,fv 砌体的抗剪强度设计值,b、h 截面的宽度和高度,Z 内力臂，Z=I/S，当截面为矩形时，取Z=2h/3,I、S 截面的惯性矩和面积矩,受弯构件,MftmW,Ntft A,3、受剪构件,V(V+0)A,V 截面剪力设计值,A

17、 水平截面面积，当有孔洞时，取净截面面积,fv 砌体的抗剪强度设计值，对灌孔的混凝土砌块砌体取fvG,0 永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力,当G=1.2及G=1.35时值,剪压复合受力影响系数,修正系数,小 结：砖砌体局部受压的三种破坏形态；砌体局部受压时的承载力计算公式。作业布置：预 习：配筋砌体思考题：11.16习 题：11.5,五、配筋砌体承载力计算1配筋砌体的概念：配筋砌体是在砌体中设置了钢 筋或钢筋混凝土材料的砌体。2特点：配筋砌体的抗压、抗剪和抗弯承载力高于无筋砌体，并有较好的抗震性能。3配筋砌体的分类：（1）网状配筋砌体,第四讲 配筋砌体承载力计算,1）受力特点当砖砌体受压

18、构件的承载力不足而截面尺寸又受到限制时，可以考虑采用网状配筋砌体，如图10.1.11所示。,砌体承受轴向压力时，除产生纵向压缩变形外，还会产生横向膨胀，当砌体中配置横向钢筋网时，由于钢筋的弹性模量大于砌体的弹性模量，因此，钢筋能够阻止砌体的横向变形，同时，钢筋能够连接被竖向裂缝分割的小砖柱，避免了因小砖柱的过早失稳而导致整个砌体的破坏，从而间接的提高了砌体的抗压强度，因此，这种配筋也称为间接配筋。,2）构造要求 网状配筋砖砌体的体积配筋率，不应小于0.1%，过小效果不大，也不应大于1，否则钢筋的作用不能充分发挥；采用钢筋网时，钢筋的直径宜采用34mm；当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不应大于8m

19、m。钢筋过细，钢筋的耐久性得不到保证，钢筋过粗，会使钢筋的水平灰缝过厚或保护层厚度得不到保证。,钢筋网中钢筋的间距，不应大于120mm，并不应小于 30mm；因为钢筋间距过小时,灰缝中的砂浆不易均匀密实,间距过大，钢筋网的横向约束效应低。钢筋网的竖向间距，不应大于5皮砖，并不应大于 400mm；网状配筋砖砌体所用的砂浆强度等级不应低于M7.5，钢筋网应设在砌体的水平灰缝中，灰缝厚度应保证钢筋上下至少2mm厚的砂浆层。,其目的是避免钢筋锈蚀和提高钢筋与砌体之间的粘结力。为了便于检查钢筋网是否漏放或错误，可在钢筋网中留出标记，如将钢筋网中的一根钢筋的末端伸出砌体表面5mm。,小 结：1.无筋砌体受压构件的破坏特征；2.无筋砌体受压构件的承载力计算公式和计算方法。3、配筋砌体及构造作业布置：预 习:11.3思考题：11.1习 题：11.1、11.2、11.3.,结束！谢谢大家！,