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1、1,4 受压及受拉构件,2,4.1 受压及受拉构件的内力,4 受压及受拉构件,目 录,4.2 钢筋混凝土受压构件,4.3 砌体受压构件,4.4 钢柱,3,4 受压及受拉构件,1.理解钢筋混凝土轴压及偏压构件的构造要求；2.理解无筋受压砌体承载力计算方法；3.了解实腹式钢柱刚度和稳定性概念；4.了解格构柱的种类、适用范围和柱头、柱脚的 构造要求；5.了解配筋砌体的种类和适用范围。,4,4 受压及受拉构件,能进行钢筋混凝土轴压及偏压构件正截面承载力计算。,5,受压及受拉构件可分为轴心受力构件和偏心受力构件。轴心受力构件包括轴心受拉构件和轴心受压构件，偏心受力构件包括偏心受拉构件和偏心受压构件，如表
2、4.1所示。当纵向压力作用线与构件轴线重合时，称为轴心受压构件；不重合即有偏心距e0时，称为偏心受压构件。,4 受压及受拉构件,6,表4.1 受压及受拉构件类型,4 受压及受拉构件,7,4.1受压及受拉构件的内力,8,4.1.1.1 拉（压）杆内力的概念图4.1（a）所示在纵向荷载F作用下将产生纵向变形l和横向变形b。若用假想平面mm将杆件截开（图4.1（b），其截面上与外力F平衡的力N就是杆件的内力。显然，该内力是沿杆件轴线作用的，因此，将轴向拉（压）杆的内力称为轴力。,4.1.1 轴心受力构件的内力,4.1 受压及受拉构件的内力,9,图4.1 轴心受压构件受力图,4.1 受压及受拉构件的内
3、力,10,4.1.1.2 截面法求轴力截面法求轴力的步骤如下:（1）取脱离体 用假想的平面去截某一构件，例如图4.1（a）中mm截面，从而把构件分成两部分，移去其中一部分，保留部分为研究对象。（2）列平衡方程 在脱离体截开的截面上给出轴力（假设为轴向拉力或轴向压力），例如图4.1（b）假定轴力N为压力，利用平衡方程就可以求得轴力N。若计算结果为负，说明与图中假设方向相反；若计算结果为正，说明与图中假设方向相同。,4.1 受压及受拉构件的内力,11,（3）画轴力图应用上述原理就可以求得任一横截面上的轴力值。假定与杆件轴线平行的轴为x轴，其上各点表示杆件横截面对应位置；另一垂直方向为y轴，y坐标大
4、小表示对应截面的轴力N，按一定比例绘成的图形叫轴力图。,4.1 受压及受拉构件的内力,12,【例4.1】已知矩形截面轴压柱的计算简图如图4.2（a）所示，其截面尺寸为bh，柱高H，材料重度为，柱顶承受集中荷载F，求各截面的内力并绘出轴力图。,4.1 受压及受拉构件的内力,13,图4.2 轴心受压构件,4.1 受压及受拉构件的内力,14,4.1.1.3 用节点法求桁架的内力上边缘的杆件称为上弦杆，下边缘的杆件称为下弦杆，上下弦杆之间的杆件称为腹杆，各杆端的结合点称为节点。各种桁架有着共同的特性：在节点荷载作用下，桁架中各杆的内力主要是轴力，而弯矩和剪力则很小，可以忽略不计。从力学观点来看，各节点
5、所起的作用和理想铰是接近的。因此，桁架中各杆可以按轴心受力杆件设计。,4.1 受压及受拉构件的内力,15,对实际桁架的计算简图通常作下列假定：（1）各杆端用绝对光滑而无摩擦的铰相互连接；（2）各杆的轴线都是绝对平直而且在同一平面内并通过铰的几何中心；（3）荷载和支座反力都作用在节点上并位于桁架平面内。,4.1 受压及受拉构件的内力,16,在分析桁架内力时，可截取桁架的某一节点为隔离体，利用该节点的静力平衡条件来计算各杆的内力，这种方法叫节点法。在桁架各杆件内力计算时，由于各杆件都承受轴向力，作用于任一节点的力（包括荷载、反力和杆件轴力）组成一个平面汇交力系，可对每一节点列出两个平衡方程进行求解
6、。,4.1 受压及受拉构件的内力,17,【例4.2】求图4.3（a）中各节点在单位力作用下各杆件的内力。,4.1 受压及受拉构件的内力,18,图4.3 平行钢屋架内力计算,4.1 受压及受拉构件的内力,19,实际工程中大部分的纵向受力构件为偏心受力构件，主要是偏心受压构件，例如框架柱（图4.4（b）、厂房中的排架柱（图4.4（a）、承受非节点荷载的屋架上弦杆（图4.4（c）。下面仅讨论单向偏心受压柱的内力计算。,4.1.2 偏心受力构件,4.1 受压及受拉构件的内力,20,图4.4 偏心受压构件,4.1 受压及受拉构件的内力,21,偏心受力构件实际上是轴向变形和弯曲变形同时存在的组合变形构件，
7、它同时承受轴向力和弯矩，有时还承受剪力。内力计算时应将其组合变形分解为基本变形，单独计算在轴向荷载、弯矩和剪力作用下的各截面的轴向内力、弯矩、剪力，并分别绘制相应的轴力图、弯矩图和剪力图，即得构件的内力图。,4.1 受压及受拉构件的内力,22,【例4.3】已知某柱，如图4.5（a）、（b）所示。梁传给柱顶的竖向荷载为F1，柱顶承受弯矩为M，承受水平荷载为F,该柱的自重为FW，求该柱的内力并绘出内力图。,4.1 受压及受拉构件的内力,23,图4.5 偏心受压构件内力图,4.1 受压及受拉构件的内力,24,4.2钢筋混凝土受压构件,25,钢筋混凝土受压构件分为轴心受压构件和偏心受压构件，它们在工业
8、及民用建筑中应用十分广泛。轴心受压柱最常见的形式是配有纵筋和一般的横向箍筋，称为普通箍筋柱。箍筋是构造钢筋，这种柱破坏时，混凝土处于单向受压状态。当柱承受荷载较大，增加截面尺寸受到限制，普通箍筋柱又不能满足承载力要求时，横向箍筋也可以采用螺旋筋或焊接环筋，这种柱称为螺旋箍筋柱。,4.2 钢筋混凝土受压构件,26,螺旋箍筋是受力钢筋，这种柱破坏时由于螺旋箍筋的套箍作用，使得核心混凝土（螺旋筋或焊接环筋所包围的混凝土）处于三向受压状态，从而间接提高柱子的承载力。所以螺旋箍筋也称间接钢筋，螺旋箍筋柱也称间接箍筋柱。螺旋箍筋柱常用的截面形式为圆形或多边形。,4.2 钢筋混凝土受压构件,27,4.2.1
9、.1 材料要求混凝土宜采用C20、C25、C30或更高强度等级。钢筋宜用HRB335、HRB400或HRBF500级。为了减小截面尺寸，节省钢材，宜选用强度等级高的混凝土，而钢筋不宜选用高强度等级的，其原因是受压钢筋与混凝土共同工作，钢筋应变受到混凝土极限压应变的限制，而混凝土极限压应变很小，所以钢筋的受压强度不能充分利用。,4.2.1 构造要求,4.2 钢筋混凝土受压构件,28,4.2.1.2 截面形式及尺寸轴压柱常见截面形式有正方形、矩形、圆形及多边形。矩形截面尺寸不宜小于250mm250mm。为了避免柱长细比过大，承载力降低过多，常取l0/b30，l0/h25，b、h分别表示截面的短边和
10、长边，l0表示柱子的计算长度，它与柱子两端的约束能力大小有关。,4.2 钢筋混凝土受压构件,29,4.2.1.3 配筋构造（1）纵筋及箍筋构造（见表4.2）（见课本108页）,4.2 钢筋混凝土受压构件,30,图4.6 轴压柱箍筋形式,4.2 钢筋混凝土受压构件,31,图4.7 偏压柱箍筋形式,4.2 钢筋混凝土受压构件,32,图4.8 内折角箍筋形式,4.2 钢筋混凝土受压构件,33,（2）纵向钢筋的接头受力钢筋接头宜设置在受力较小处，多层柱一般设在每层楼面处。当采用绑扎接头时，将下层柱纵筋伸出楼面一定长度并与上层柱纵筋搭接。,4.2 钢筋混凝土受压构件,34,同一构件相邻纵向受力钢筋接头位
11、置宜相互错开，当柱每侧纵筋根数不超过4根时，可允许在同一绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(a)；纵筋每边根数为58根时，应在两个绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(b)；纵筋每边根数为912根时，应在三个绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(c)。当上下柱截面尺寸不同时，可在梁高范围内将下柱的纵筋弯折一斜角，然后伸入上层柱，如图4.9(d)，或采用附加短筋与上层柱纵筋搭接，如图4.9(e)。,4.2 钢筋混凝土受压构件,35,图4.9 柱纵筋接头构造,4.2 钢筋混凝土受压构件,36,对于粗短柱，初偏心对柱子的承载力影响不大，破坏时主要产生压缩变形，其承载力取决于构件的截面尺寸和材料强度。对于
12、长柱，由于初偏心影响，破坏时既有压缩变形又有纵向弯曲变形，导致偏心距增大，产生附加弯矩，降低构件承载力。通常将柱子长细比满足下列要求的受压构件称为轴心受压短柱，否则为轴心受压长柱：矩形截面l0/b8（b为截面的短边尺寸）；圆形截面l0/d7（d为圆形截面的直径）。,4.2.2 钢筋混凝土轴心受压构件承载力计算,4.2 钢筋混凝土受压构件,37,4.2.2.1 钢筋混凝土轴心受压柱的破坏特征 试验表明，对于配筋合适、钢筋为中等强度的短柱，在轴向压力作用下，整个截面应变基本呈均匀分布。当荷载较小时，材料处于弹性状态，整个截面应力、应变呈均匀分布；随着荷载的增加，混凝土非弹性变形发展，混凝土先进入弹
13、塑性状态，但由于混凝土的弹性模量小于钢筋的弹性模量，使得钢筋的应力比混凝土应力大得多，即s=sEsc=cEc，但钢筋仍处于弹性状态；,4.2 钢筋混凝土受压构件,38,随着荷载继续增加，钢筋达到屈服强度；破坏时，混凝土达到极限压应变cu=0.002,而钢筋仍处于屈服阶段，纵筋向外突出，构件因混凝土压碎而破坏达到屈服强度。长柱的破坏形式有两种：长细比较大时，破坏是由于压缩变形和弯曲变形过大，导致材料强度不足而破坏，属于材料破坏；长细比很大时，主要是纵向弯曲过大，导致材料未达到设计强度之前而失稳破坏。,4.2 钢筋混凝土受压构件,39,混凝土规范采用钢筋混凝土轴压构件的稳定系数来反映长细比对长柱承
14、载力的影响（见表4.3）。,表4.3 钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数,4.2 钢筋混凝土受压构件,40,4.2.2.2 钢筋混凝土轴心受压柱正截面承载力计 算公式及适用条件钢筋混凝土轴心受压柱正截面承载力计算公式为：式（4.1）的适用条件为0.6%=3%。当3%时，公式中的A用A-As代替，但max不能超过5%。,NNu=0.9（fc A+fyAs）,（4.1）,4.2 钢筋混凝土受压构件,41,4.2.2.3 公式的应用（1）截面设计 已知轴向压力设计值N，材料强度设计值fy及fc，构件的计算长度l0、截面尺寸bh。求纵向受压钢筋的截面面积As。计算步骤如下：求稳定系数 由l0/b或l0/d
15、查表4.3。,4.2 钢筋混凝土受压构件,42,求As 假设3%，由式（4.1）得：验算适用条件 若，此时As就是所需的截面面积。若计算结果为3%=5%时，则按下式重新计算As：选配钢筋。,0.6%=3%,（4.2）,（4.3）,4.2 钢筋混凝土受压构件,43,【例4.4】某轴心受压柱截面尺寸bh=350mm350mm，计算长度l0=7000mm，混凝土强度等级为C20（fc=9.6N/mm2），钢筋为HRB400（fy=360N/mm2），若该柱承受轴向压力设计值N=1500kN，求所需纵向受压钢筋的截面面积。,4.2 钢筋混凝土受压构件,44,图4.10 例4.4图,4.2 钢筋混凝土受
16、压构件,45,【例4.5】某轴心受压柱截面尺寸bh=400mm400mm，计算长度l0=4000mm，混凝土C20（fc=96N/mm2），钢筋420（As=1256mm2，fy=360N/mm2），若该柱承受轴向压力设计值N=1650kN，试验算柱子正截面承载力是否满足要求。,4.2 钢筋混凝土受压构件,46,4.2.3.1 偏心受压构件正截面破坏形式偏心受压构件的正截面破坏形式见表4.4。通过以上分析可以看出，随着偏心距的增大，受压区高度越来越小，受拉区高度越来越大。从受压区先破坏到受拉区钢筋先破坏，它们之间一定存在这样一种破坏：受拉区钢筋刚达到屈服强度的同时，受压区钢筋和混凝土也破坏，这
17、种破坏叫界限破坏。,4.2.3 钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力计算,4.2 钢筋混凝土受压构件,47,它相当于适筋的双筋梁，所以界限破坏时，界限相对受压区高度与受弯构件同界限相对受压区高度b意义完全相同。即 当b时为大偏心受压；当b时为小偏心受压。,4.2 钢筋混凝土受压构件,48,表4.4 偏心受压构件破坏形式,4.2 钢筋混凝土受压构件,49,续表4.4,4.2 钢筋混凝土受压构件,50,4.2.3.2 偏心轴向力在杆件中的二阶弯矩效应对于偏心受压柱，当长细比较大时，在纵向压力作用下将产生弯曲变形，在临界截面处，实际偏心距ei增大到eif，其最大弯矩也将由Nuei增大为Nu（eif），
18、如图4.11所示。混凝土规范对长细比较大的偏心受压构件承载力计算时，考虑二阶弯矩的影响。,4.2 钢筋混凝土受压构件,51,除排架结构柱外，偏心受压构件考虑轴向力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值为：当Cmns小于1.0时取1.0。当构件杆端弯矩比 不大于0.9且轴压比不大于0.9时，若长细比l0/i34-12(M1/M2)时，可不考虑二阶效应的影响。,(4.4),(4.5),(4.6),4.2 钢筋混凝土受压构件,52,图4.11 偏心受压长柱,4.2 钢筋混凝土受压构件,53,4.2.3.3 矩形截面对称配筋正截面承载力计算偏心受压构件截面纵筋可以采用对称配筋和非对称配筋。非
19、对称配筋能充分发挥混凝土的抗压能力，纵筋可以减少，但容易放错左右纵向受力钢筋的位置，另外，由于柱子往往承受左右变化的水平荷载（如水平地震作用），使得同一截面上往往承受正反两个方向的弯矩，因此柱子常采用对称配筋。,4.2 钢筋混凝土受压构件,54,（1）基本假定 偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定同受弯构件，同样将受压区混凝土曲线应力分布根据受压区混凝土等效换算条件折算成等效矩形应力图形，折算后混凝土抗压强度取值1fc，受压区高度为x。,4.2 钢筋混凝土受压构件,55,（2）大偏心受压计算公式及适用条件计算公式 大偏心受压构件的计算简图如图4.12所示，由静力平衡条件得：,N N u=1
20、fc b x+fyAsf y As,（4.7）,（4.8）,4.2 钢筋混凝土受压构件,56,若采用对称配筋，fyAs=fyAs，取极限平衡状态Nu=N，由式（4.7）得x=N/1fcb，代入式（4.8）得,（4.9）,4.2 钢筋混凝土受压构件,57,图4.12 大偏心受压构件计算简图,4.2 钢筋混凝土受压构件,58,适用条件 为了保证受压钢筋As能达到fy，受压区高度不能太小，必须满足以下条件：为了保证受拉钢筋As能达到fy，防止发生超筋破坏，受压区高度x不能太大，必须满足以下条件：,x2 a s,xxb=b ho,（4.10）,（4.11）,4.2 钢筋混凝土受压构件,59,当受压区高
21、度太小（图4.13），说明受压钢筋As未能达到fy，为了安全起见取x=2as，并对受压钢筋As合力点取矩，可得：受压钢筋的合力作用点之间的距离，e=ei-（h/2-as）。由式（4.12）得,N eN u e=fyAs（ho as）,（4.13）,（4.12）,4.2 钢筋混凝土受压构件,60,图4.13 大偏心受压(第二种情况),4.2 钢筋混凝土受压构件,61,（3）小偏心受压计算公式及适用条件 对于小偏心受压，在纵向压力作用下，靠近纵向力一侧As受压并且达到fy，而远离纵向力一侧钢筋随着偏心距由小到大的增加，混凝土受压区面积变得越来越小，使得远离纵向力一侧钢筋As由受压变为受拉，但应力s
22、小于钢筋的屈服强度。计算简图如图4.14，由静力平衡条件得：,N N u=1 fc b x+fy As s As,（4.14）,（4.15）,4.2 钢筋混凝土受压构件,62,取N=Nu，由式（4.15）得：计算很复杂，为计算方便，可近似按下列公式计算：,（4.16）,（4.17）,4.2 钢筋混凝土受压构件,63,（4）公式的应用（对称配筋矩形截面的截面设计）已知柱子截面尺寸为bh，混凝土及钢筋的强度等级，柱子计算长度l0，承受弯矩设计值M，轴向压力设计值N。求纵向受力钢筋的截面面积As=As。步骤如下：判断偏心受压类型为大偏心受压；为小偏心受压。,4.2 钢筋混凝土受压构件,64,计算As
23、=As 若是大偏心受压并且x2as时，由式 和式（4.9）求As=As；当x2as由式（4.13）求As=As。若是小偏心受压，则由式（4.16）及式（4.17）求As=As。适用条件验算,As=As0.002bh,4.2 钢筋混凝土受压构件,65,验算垂直弯矩作用平面承载力 同轴压构件，但公式中的全部纵向受压钢筋用As+As即可。若不能满足，可增加配筋。若偏心受压柱在承受弯矩、轴力的同时，还承受剪力作用，则还应进行斜截面受剪承载力计算，可参见有关书籍。,4.2 钢筋混凝土受压构件,66,图4.14 小偏心受压构件计算简图,4.2 钢筋混凝土受压构件,67,【例4.6】已知偏心受压柱其截面尺寸
24、为bh=300mm400mm，混凝土为C20（fc=9.6N/mm2，1=10），钢筋为HRB400（fy=fy=360N/mm2），柱子计算长度l0=3000mm，承受弯矩设计值M=150kNm，轴向压力设计值N=260kN，as=as=40mm。求纵向受力钢筋的截面面积As=As。,4.2 钢筋混凝土受压构件,68,图4.15 例4.6图,4.2 钢筋混凝土受压构件,69,【例4.7】上题中其他条件不变，但N=200kN，求As=As。,4.2 钢筋混凝土受压构件,70,4.3砌体受压构件,71,受压砌体破坏特征如表4.5所示。,4.3.1 受压砌体破坏特征,4.3 砌体受压构件,表4.5
25、 受压砌体破坏特征,72,续表4.5,4.3 砌体受压构件,73,4.3.2.1 影响砌体受压承载力的因素（1）砌体的抗压强度 砌体的抗压能力随着砌体的抗压强度的提高而提高，关于影响砌体抗压强度的因素已在第2章讨论过。,4.3.2 无筋受压砌体承载力计算,4.3 砌体受压构件,74,（2）偏心距的影响（e=M/N）当其他条件相同时，随着偏心距的增大，截面应力分布变得愈来愈不均匀；并且受压区愈来愈小，甚至出现受拉区；其承载力愈来愈小；截面从压坏可变为水平通缝过宽而影响正常使用，甚至被拉坏。所以，为了充分发挥砌体的抗压能力，对偏心距要加以限制。砌体规范规定：纵向力偏心距应满足e0.6y（y表示截面
26、的形心到纵向力作用一侧截面边缘的距离）。,4.3 砌体受压构件,75,（3）高厚比对承载力的影响 砌体的高厚比是指砌体的计算高度H0与对应于计算高度方向的截面尺寸之比，3时为短柱，3时为长柱。当矩形截面两个方向计算高度相等时，轴压柱=H0/b（b表示截面短边方向的尺寸）；偏心受压柱（单向偏心受压沿长边h偏心）：偏心方向=H0/h，垂直偏心方向=H0/b。对于墙体（轴压或偏心受压），=H0/h（h指墙厚）。随着高厚比的增加，构件承载力将降低；对于轴压短柱，纵向弯曲很小，可以忽略，不考虑高厚比影响。,4.3 砌体受压构件,76,（4）砂浆强度等级影响 对于长柱，若提高砂浆强度等级，可以减少纵向弯曲
27、，减少应力不均匀分布。砌体规范给出了单向偏心受压的高厚比及偏心距、砂浆强度等级对纵向受力构件承载力影响系数。的计算公式如下：当3时,（4.18）,4.3 砌体受压构件,77,当3时 按下式计算：,（4.19）,（4.20）,4.3 砌体受压构件,78,4.3.2.2 承载力计算公式（e 0.6y）应用式（4.21）时应注意以下两点：（1）当为偏心受压时，除计算偏心方向计算承载力外（该方向影响系数为 时，应按偏心方向偏心距和偏心方向高厚比考虑），还应计算垂直偏心方向计算承载力即按轴压考虑（该方向影响系数为 时，偏心距e=0，高厚比按垂直偏心方向计算），特别是h较大，e较小，b较小，在短边方向可能
28、先发生轴压破坏。,N Nu=fA,（4.21）,4.3 砌体受压构件,79,（2）由于各类砌体在强度达到极限时变形有较大差别，因此在计算 时，高厚比还应进行修正，乘以砌体高厚比修正系数，即，值见表4.6。,表4.6 砌体高厚比修正系数,4.3 砌体受压构件,80,【例4.8】已知某单向偏心受压柱（沿长边偏心），截面尺寸bh=370mm620mm，柱计算高度H0=5m（两方向相等），承受轴向压力设计值N=108kN，弯矩设计值M=15kNm，采用MU10烧结普通砖、M5混合砂浆（f=1.5N/mm2），试验算该砌体的承载力。（设质量等级为B级）,4.3 砌体受压构件,81,4.3.2.3 受压砌
29、体局部受压面承载力计算（1）受压砌体局部受压强度提高系数 由于局部受压砌体受到竖向压力作用，将产生横向变形，这种变形受到周围砌体的约束作用，使得局部受压砌体处于三向或两向受压状态，所以局部受压砌体的抗压强度有所提高。局部受压强度提高系数按下式计算：,（4.22）,4.3 砌体受压构件,82,试验及理论分析表明：局部受压砌体除受到竖向压力作用外，在局部受压面一定深度下，由于压力线的扩散而产生环向的拉力，并且当A/Al不太大时，环向拉力也不大，箍的作用大于环向拉力，局部受压砌体强度有明显提高；当A/Al太大时，环向拉力增加，箍的作用小于环向拉力，局部受压砌体将产生竖向劈裂破坏，所以对提高系数要加以
30、限制。砌体规范给出了的容许值，见图4.16。,4.3 砌体受压构件,83,图4.16 影响局部抗压强度的计算面积,4.3 砌体受压构件,84,（2）受压砌体局部均匀受压 当作用在局部受压砌体上的竖向压力设计值Nl与局部受压面Al的形心重合时，局部受压砌体为均匀受压。局部均匀受压砌体的承载力应满足下列条件：,Nl fAl,（4.23）,4.3 砌体受压构件,85,（3）梁端支承处砌体局部受压梁的有效支承长度a0 由于梁跨内在竖向荷载作用下将产生弯曲变形，使得梁端局部受压砌体压应力分布不均匀，支座内边缘压缩变形大，并靠近梁端压缩变形愈来愈小，所以梁在墙上有效支承长度a0小于或等于实际支承长度a，则
31、局部受压面积Al=a0b（b表示梁的宽度），见图4.17。其有效支承长度a0计算如下：,（4.24）,4.3 砌体受压构件,86,图4.17 梁端局部受压计算简图,4.3 砌体受压构件,87,上部荷载折减系数 由于局部受压砌体在竖向荷载作用下产生压缩变形，使得梁端上皮与上部砌体有托空趋势，形成内拱卸荷作用，所以上部荷载对局部受压面产生的压力设计值小于N0，为计算方便，砌体规范给出了上部荷载折减系数：当A0/Al3时，=0。,（4.25）,4.3 砌体受压构件,88,计算公式 梁端支承处砌体局部受压承载力应按下式计算：,Nl+No f Al,（4.26）,4.3 砌体受压构件,89,梁垫的设置
32、砌体局部受压承载力不能满足要求时，可在梁端支承处设置刚性垫块，即梁垫。梁垫可以现浇，也可以预制。梁垫构造要求如表4.7所示。,表4.7 梁垫构造要求,4.3 砌体受压构件,90,【例4.9】验算如图4.18所示外纵墙梁端局部受压砌体强度。已知梁的截面尺寸bhc=200mm500mm，梁的实际支承长度a=240mm，梁上荷载对局部受压面产生的压力设计值Nl=100kN，梁底标高处由上部荷载对全截面产生的压力设计值（不包括本层梁传来）N=160kN，窗间墙截面尺寸1200mm370mm，采用MU10黏土砖，M5混合砂浆砌筑（f=1.5N/mm2）。,4.3 砌体受压构件,91,图4.18 例4.9
33、图,4.3 砌体受压构件,92,4.3.3.1 网状配筋砌体为了使网状配筋砌体安全可靠地工作，除满足承载力要求外，还应满足以下构造要求：（1）网状配筋砖砌体体积配筋率不宜小于0.1%，且不应大于1%。钢筋网的竖向间距不应大于5皮砖，不应大于400mm。配筋率过小，强度提高不明显；配筋率过大，破坏时，钢筋不能充分利用。,4.3.3 配筋砌体构造,4.3 砌体受压构件,93,（2）钢筋的直径34mm（连弯网式钢筋的直径不应大于8mm）。钢筋直径过细，由于锈蚀降低承载力；钢筋过粗，增大灰缝厚度，对砌体受力不利。（3）网内钢筋间距不应大于120mm且不应小于30mm。钢筋间距过小，灰缝中的砂浆难以密实
34、均匀；间距过大，钢筋的砌体横向约束作用不明显。为保证钢筋与砂浆有足够的粘结力，网内砂浆强度不应低于M7.5，灰缝厚度应保证钢筋上下各有2mm砂浆层。,4.3 砌体受压构件,94,4.3.3.2 组合砖砌体组合砖砌体由砌体和面层混凝土（或面层砂浆）两种材料组成，故应保证它们之间有良好的整体性和工作性能。（1）面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10，面层厚度3045mm。竖向钢筋宜采用HPB300钢筋，受压钢筋一侧的配筋率不宜小于0.1%。,4.3 砌体受压构件,95,（2）面层混凝土强度等级宜采用C20，面层厚度45mm，受压钢筋一侧的配筋率不应小于0.2%，竖向钢筋宜采用HPB300钢筋，也可用H
35、RB335钢筋。（3）砌筑砂浆强度等级不宜低于M7.5。竖向钢筋直径不应小于8mm，净间距不应小于30mm，受拉钢筋配筋率不应小于0.1%。箍筋直径不宜小于4mm及0.2倍受压钢筋的直径，并不宜大于6mm，箍筋的间距不应小于120mm，也不应大于500mm及20d（d为受压钢筋的直径）。,4.3 砌体受压构件,96,（4）当组合砌体一侧受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结筋。对于截面长短边相差较大的构件（如墙体等），应采用穿通构件或墙体的拉结筋作为箍筋，同时设置水平分布钢筋，以形成封闭的箍筋体系。水平分布钢筋的竖向间距及拉结筋的水平间距均不应大于500mm，见图4.19。,4.3 砌体受压
36、构件,97,图4.19 混凝土或砂浆面层组合墙,4.3 砌体受压构件,98,4.4钢柱,99,钢柱常见的截面形式如表4.8所示。,4.4.1 截面形式,4.4 钢柱,表4.8 钢柱截面形式,100,构柱是由各个单肢（型钢或钢管）通过缀材以角焊缝形式相连。格构柱按缀材材料分为缀条（缀材主要单边角钢）柱（图4.20（a）、（b）及缀板柱（图4.20（c）。按柱肢数量分为双肢柱、三肢柱、四肢柱，见表4.8中格构柱。当柱肢间距较大时，用缀条柱还是比较经济的。缀条柱的斜缀条及横缀条通常布置在柱分肢的两侧平面内，并沿柱身高度呈桁架式布置，其夹角一般为3050。,4.4 钢柱,101,图4.20 格构柱的组
37、成(a)无横杆的缀条柱；(b)有横杆的缀条柱；(c)缀板柱,4.4 钢柱,102,由于格构柱截面材料集中在分肢，与实腹柱相比在用料相同的情况下，可增大截面惯性矩，提高刚度和稳定性，从而节约材料。图4.20为双肢格构柱，截面有两个主轴，一根主轴横穿缀材（图中x-x轴），称为虚轴；另一根主轴横穿两个肢（图中y-y轴），称为实轴。,4.4 钢柱,103,4.4.2.1 整体稳定性对于细长轴压柱，随着轴向压力的增加，远在钢材未达到屈服强度之前就因构件屈曲而破坏，这种破坏叫整体失稳，它是轴心受压构件的主要破坏形式。,4.4.2 轴心受压构件的稳定性,4.4 钢柱,104,若整体稳定性不满足要求时，应采取
38、以下措施：（1）增加截面面积；（2）在相同用量的前提下，选用合理的截面形式，尽量采用宽肢薄壁的截面来提高整体稳定系数；（3）尽量减少构件的计算长度，增加侧向支承点，提高结构的刚度，以达到提高整体稳定性的作用；（4）当柱子很高时，最有效措施是采用格构柱。,4.4 钢柱,105,4.4.2.2 实腹式组合截面局部稳定为了提高实腹式轴心受压构件的整体稳定性，设计时往往采用宽肢薄壁截面，以提高截面的回转半径。但板件太薄，会导致板件在丧失强度之前和丧失整体稳定之前产生凹凸鼓屈变形，这种现象称为局部失稳。对于型钢柱，由于壁厚，局部稳定一般满足。钢结构规范通过限制轴心受压实腹柱翼缘宽厚比及腹板高厚比来防止局部失稳，见表4.9。,4.4 钢柱,106,表4.9 铰接柱头构造,4.4 钢柱,107,续表4.9,4.4 钢柱,108,柱头、柱脚是柱子的组成部分，其作用是把它上面的全部荷载传给基础。对于轴压柱，梁与柱、柱与基础均应采用铰接接头，以便减少柱端弯矩。对于偏心受压柱，梁与柱、柱与基础均应采用刚接接头，保证传递柱端弯矩时，支座两端不致相对转动。下面仅给出铰接柱头及铰接柱脚的几种构造，见表4.9、表4.10。,4.4.3 轴压柱头与柱脚,4.4 钢柱,109,表4.10 铰接柱脚构造,4.4 钢柱,110,Thank You!,
