《受压构件资料》PPT课件.ppt

砌体结构,西南科技大学土木工程与建筑学院,3 无筋砌体构件的设计计算,3.1 无筋砌体构件的设计计算,受压构件,受拉构件,受弯构件,受剪构件,内容提要,砌体构件,砌体构件,无筋砌体构件,有筋砌体构件,受力情形,有无配筋,受压构件,轴心受压,偏心受压,局部受压,3.1 受压构件的承载力计算,3.1.1 概述1.砌体结构受压构件（1）工程中实际构件：墙、柱等。（2）按轴向力合力的作用位置，分：轴心受压和偏心受压。（3）按墙柱高厚比的不同，分为受压短柱、受压长柱。,3.1 受压构件的承载力计算,2.偏心距 一般情况下，把计算时e=0的情况归结为轴心受压。偏心受压时的偏心矩表示为：,-轴心压力设计值。,-弯矩设计值。,3.1 受压构件的承载力计算,3.高厚比砌体受压构件也分为短柱（3）和长柱。以高厚比大小 的大小来判定。对矩形截面 对T形截面:不同砌体材料的高厚比修正系数。对烧结普通砖、烧结多孔砖取1.0；对砌块取1.1；蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、细料石、半细料石取1.2；对粗料石和毛石取1.5。,H0:受压构件的计算高度；h:矩形截面轴向力偏心方向的边长，轴心受压时，h为截面较小边长。hT:T形截面的折算厚度，取hT=3.5i，i为截面回转半径。,3.1 受压构件的承载力计算,4.砌体受压承载力计算的目的：计算在轴向压力作用下的构件截面最大压应力不超过砌体抗压强度设计值。3.1.2 轴心受压构件1.轴心受压短柱：轴心受压短柱是指e=0且3的受压构件。承载力计算公式：,A：构件截面面积,3.1 受压构件的承载力计算,2.轴心受压长柱：当高厚比 3（长柱）时，由于偶然偏心使构件产生附加弯曲应力。因而在相同荷载情况下，长柱截面边缘最大压应力将大于其他条件相同的短柱截面压应力，即长柱受压承载力小于短柱受压承载力。取 为轴心受压稳定系数。,则轴心受压长柱承载力表达式为,3.1 受压构件的承载力计算,3.1.3 偏心受压构件 1.偏心受压短柱 当高厚比 3（短柱）时，偏心受压短柱界面应力分别随偏心距变化而变化，最大截面应力可以按材料力学方法和考虑砌体弹塑性性能方法。,3.1 受压构件的承载力计算,（1）按材料力学方法 即将砌体视为匀质弹性体，矩形截面边缘压应力：（2）考虑砌体弹塑性能 二是考虑砌体弹塑性性能。截面应力分布为曲线分布.通过试验分析,可得矩形截面砌体的偏心影响系数为：,-偏心影响系数，对矩形截面可算得,2023/7/11,10,2.偏心受压长柱 砌体受压构件的长柱多为中长柱，即破坏属于材料破坏。但要考虑纵向弯曲的影响,即考虑由纵向弯曲影响产生的附加偏心矩，由考虑高厚比 和轴向力偏心矩 对受压构件承载力的影响系数 可表达为：则偏心受压长柱的承载力可表达为：,3.1 受压构件的承载力计算,3.1 受压构件的承载力计算,（2）考虑砌体弹塑性能,对比 和，表明考虑砌体的弹塑性性能，达到相同边缘压应力时荷载值要比按材料力学分析的大。,则考虑砌体弹塑性性能的偏心受压短柱的承载力可表达为：,3.受压影响系数 的计算(表3.1至3.3）当，由式（3.8）可得：，对于 矩形截面，将上式代至（3.8），有：其中：,3.1 受压构件的承载力计算,式中为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；砂浆强度为0时，=0.009。,3.1.4 计算受压构件承载力的统一公式1.计算受压构件承载力的统一公式：即可以表达为：,3.1 受压构件的承载力计算,：荷载设计值产生的轴向力：影响系数，由表查出。由公式可知，越大，构件的承载力越大。：砌体的抗压强度设计值,由表查出：截面面积,2.公式适用范围：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承载力进行验算。3.偏心距较大时的处理办法 当 时，可采取以下措施：（1）增大截面尺寸，使y值增大。（2）在梁端或屋架端部支承处设置带中心装置的垫块或带缺口的垫块，以减小偏心距。（3）采用组合砖砌体构件，提高构件的承载力。,3.1 受压构件的承载力计算,截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离,课堂练习,例3.1一轴心受压砖柱，截面尺寸为370mmX490mm，采用MU10烧结普通砖及M2.5混合砂浆砌筑，荷载引起的柱顶轴向压力设计值为N=155kN，柱的计算高度为H0=4.2m。试验算该柱的承载力是否满足要求。,解：考虑砖柱自重后，柱底截面的轴心压力最大，取砖砌体重力密度为19kN/m3，则砖柱自重为,柱底截面上的轴向力设计值,砖柱高厚比,查附表，项，得,2023/7/11,16,因为，砌体设计强度应乘以调整系数,查附表，MU10烧结普通砖，M2.5混合砂浆砌体的抗压强度设计值,该柱承载力不满足要求。,课堂练习,2023/7/11,17,当轴向压力仅作用于砌体的部分截面上时，称为局部受压。局部受压的分类和破坏形态 1.局部受压的分类,3.2 局部受压承载力计算,局部受压,局部均匀受压,局部非均匀受压,局部受压面上压应力分布情况,18,。,3.2 局部受压承载力计算,（1）局部均匀受压：砌体在局部受压面积上的压应力均匀分布。实际实例：支撑墙或柱的基础顶面的受压，洞口过梁，墙梁下砌体局部受压。（2）局部非均匀受压：砌体在局部受压面积上的压应力分布不均匀。实际实例：梁端和屋架端部支撑处的砌体受压。,2023/7/11,19,2.局部受压的破坏形态,3.2 局部受压承载力计算,局部受压破坏形态,由于竖向裂缝发展引起的破坏,劈裂破坏,局部受压砌体倍压碎,（a)由于竖向裂缝发展引起的破坏,（b)劈裂破坏,（c)局部受压面积上的砌体被压碎,局部受压压应力图,3.2 局部受压承载力计算,（1）因纵向裂缝发展而引起的破坏,当A0/Al不大时，在局部压力作用下，当横向拉应力出现达到砌体抗拉强度时，第一批纵向裂缝发生在12皮砖以下的砌体内（最大横向拉应力位置），随荷载的增加，裂缝向上下发展，同时出其他纵向裂缝和斜裂缝，最后砌体被压碎，破坏时形成一条主裂缝。,3.2 局部受压承载力计算,（2）劈裂破坏,当A0/Al较大时，随着压力到一定数值，砌体沿纵向发生突然的脆性劈裂破坏。破坏时，纵向裂缝往往仅有一条，犹如刀劈，而且开裂荷载几乎等于破坏荷载，破坏突然而无先兆。,3.2 局部受压承载力计算,当砌体强度较低或局部压面积Al很小时，在荷载作用下，局压面积下压应力很大，破坏时构件侧面无纵向裂缝，而是Al面积内的砌体压碎而引起砌体破坏。,（3）局部压碎,3.2 局部受压承载力计算,3.2.2.局部受压时的砌体强度 局部受压时的砌体强度高于砌体全截面受压时的强度。其提高值与局部受压的位置及 有关。1.强度提高的原因(1)套箍强化作用 未直接承受压力的外围砌体 对直接受的的砌体横向变形具有 约束作用，使受压部分砌体处于 三向受压状态，形如套箍。,2023/7/11,24,(2)应力扩散作用 砌体局部受压时，力向未直接受压的砌体内扩散，因而使单位面积上作用的压应力迅速变小。局部压应力在破坏截面处的分布要比受压接触处面积要大，因而局部抗压强度得到提高。2.局部抗压强度的提高系数 局部受压时的砌体抗压强度记为,f为砌体全截面的抗压强度值。根据试验结果：局部受压面积；影响局部抗压强度的计算面积。,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,25,影响局部抗压强度的计算面积 其中 按“厚度延长”原则取值，即从局部受压边缘延长墙厚或柱的短边。,中部受压,边部受压,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,26,角部受压,端部受压,对多孔砖砌体，以及未设圈梁或混凝土垫块的梁、屋架、挑梁、楼板支承面下的灌孔混凝土砌块砌体，有孔的混凝土砌块砌体，取,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,27,3.2.3 局部受压承载力计算 砌体局部受压承载力计算同样以验算的形式出现。1.局部均匀受压 或,式中，Nl 局部受压面积上的轴向力设计值；砌体局部抗压强度的提高系数，此时不需考虑；f 砌体的抗压强度设计值；Al 局部受压面积，mm2，Al=ab。,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,28,例3.5 截面为240mm宽的钢筋混凝土过梁，支承在240mm厚砖墙上，支承长度为150mm。砖墙采用MU10烧结普通砖、M2.5混合砂浆砌筑(f=1.30Mpa)；过梁传至墙上的支承压力设计值为4.5kN。验算过梁支承处砖墙的局部受压是否满足要求？解：过梁端部下砌体按局部均匀受压考虑：Al=150240=36000mm2 A0=(150+240)240=93600mm2 则有 取=1.25，则 故满足要求,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,29,2.局部非均匀受压（1）梁端支撑处砌体局部受压 梁端有效支承长度a0 无垫块梁端支承处砌体的局部受压梁端有效支承长度a0-梁的截面高度（mm）-砌体的抗压强度设计值 则梁端下砌体局部受压面积，b为梁截面宽度。,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,30,作用在局部受压面积上的压力 梁端底部砌体承受的荷载由两部分组成：梁传来的局部压力Nl；上部砌体传来的压应力,传递的内拱作用,内拱作用对砌体局压有利。传到梁下支承面的应力 可表达为：式中-上部荷载的折减系数，当 时，取=0,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,31,非均匀局部受压计算 从以上分析可知，作用于砌体局部受压面积上的平均压应力是，但是压应力分布是不均匀的，其最大的压应力值 可表达为：-梁端底面压应力图形的完整系数，一般取0.7(过梁和墙梁可假定压应力均匀分布,取1.0)则梁端支承处砌体的局部受压承载力表达式为:(3.21),3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,32,例3.6 某钢筋混凝土梁截面尺寸=200mm450mm，支承在240mm厚的窗间墙上，支承长度a=240mm,窗间墙截面尺寸为240mm1240mm，采用MU10烧结普通砖、M2.5混合砂浆砌筑(f=1.3MPa)，梁端支承反力设计值NL=50kN,上部荷载设计值产生的轴力为145kN。试验算梁端支承处砌体的局部受压承载力是否满足要求。解：（1）梁端有效支承长度（2）几何特征,2023/7/11,33,（3）求相关系数（4）由验算公式 故满足要求,2023/7/11,34,(2)梁端下设置刚性垫块 刚性垫块：垫块高度较大、弯曲变形和剪切变形可忽略不计的垫块。垫块可分为两种：一是预制刚性垫块；另一种是与梁端现浇成整体的刚性垫块。,3.2 局部受压承载力计算,刚性垫块的构造 高度tb不宜小于180mm，宽度不宜大于，即自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度；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，而不应计算翼缘部分，同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm；当现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置（垫块底面与梁底面平齐）。,3.2 局部受压承载力计算,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,37,刚性垫块下砌体局部受压的计算 刚性垫块下砌体的局部受压可按以垫块面积为受力面积的受压短柱进行计算，并可考虑垫块以外的砌体对砌体局部受压的有利影响。第一步：确定作用在受压短柱上的轴向力和作用位置 轴向力包括两部分：一是梁端支承压力设计值Nl，二是上部轴向力设计值N0。其中：,上部平均压应力设计值；为刚性垫块面积，为垫块伸入墙内方向的长度，为垫块的宽度。作用在垫块截面的形心位置(轴心压力)。,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,38,由梁端传下的支承压力设计值Nl的作用点位置可取为0.4a0，设有刚性垫块时的梁端有效支承长度a0应按下式确定：式中-刚性垫块的影响系数，按表3.4采用。第二步，求垫块外的砌体面积的有利影响系数 由于垫块外砌体对砌块范围内砌体的约束作用和应力扩散作用，可取，且，其中 第三步，求刚性垫块下的砌体局部受压承载力 在N0和Nl作用下，以垫块面积Ab为受力面积的砌体受压短柱()，其受压承载力参照受压构件的承载力计算公式，有,3.2 局部受压承载力计算,2023/7/11,39,例3.7 某窗间墙截面尺寸为240mm1600mm，采用MU15烧结普通砖、M7.5混合砂浆砌筑(f=2.07MPa)；墙上支承有250mm宽、700mm高的钢筋混凝土梁。梁上荷载设计值产生的支承压力设计值Nl=205kN,上部荷载值在窗间墙上的轴向力设计值N0=290kN。试验算梁端支承处砌体局部受压承载力。解：(1)假定梁直接支承在墙上，a=240mm。有效支承长度a0及局部受压面积Al，影响面积A0,2023/7/11,40,求 验算不满足要求。,2023/7/11,41,(2)梁下设置预制刚性垫块，取则,2023/7/11,42,由表3.4，刚性垫块的影响系数 为 求 值,2023/7/11,43,验算由式(3.23b)仍不满足要求。(3)调整刚性垫块尺寸，取tb=450mm,ab=240mm,bb=1100mm(250+2450=1150mm),此时采用现浇垫块较为适宜：垫块与梁一并浇筑，其底面标高与梁的底面标高一致。则有,2023/7/11,44,由式(3.23b),计算式,bb、hb分别为垫梁在墙厚方向的宽度和垫梁的高度（mm）；2当荷载沿墙厚方向均匀分布时，2取1.0，不均匀分布时2可取0.5；h0垫梁的折算高度(mm)；Eb、Ib分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩；E砌体的弹性模量；H 墙厚(mm)。,3.2 局部受压承载力计算,（3）梁下设有长度大于h0的垫梁,