砌体结构第四章

c

——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 。

bc c 1 l
bc 0.05 0.25 l
18
bc c 1 l
式中，
bc 0.05 0.25 l
——不同块材修正系数；
f g f 0.6 fc 2.67 N / mm 2f 5.0N / mm
2
2
Nu f A 0.276 2.67 668600 492.7kN
>155 kN 该墙安全。
4.2
无筋砌体的局部受压
砌体局部受压应力
42
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。
43
44
2、破坏机理
45
二、局部均匀受压
1、局部抗压强度提高系数－－套箍强化作用
A0 1 0.35 1 Al
允许高厚比 计算高度
9
2）矩形截面墙、柱高厚比验算
[ ] ——墙、柱的高厚比限值；
1——非承重墙的修正系数
H0 1 2 [ ] h
中间按线性差值
h 240: 1 1.2 h 90 : 1 1.5
2 ——有门窗洞口时修正系数。 1 0.4 bs 2
22
砌体偏心受压时截面应力分布
23
N e N ee Ne ey max ymax (1 2 ) f A I A i ey max N e fA /(1 2 ) i 按材料力学公 ey max 式计算的偏心 1 1 /(1 2 ) i 影响系数
矩形截面：
1 1 1 6e / h
39
e/h
T
144.77 0.277 522.55
7000 ＝ 14.74 522.55
高厚比
＝1.1
，查附表2.2，
＝＝0.35 0.33＝0.116

＝0.276
4．承载力计算 灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值
＝＝0.35 0.33＝0.116
40
灌孔砌体的抗压强度设计值
1.5
对未灌孔的混凝土砌块砌体：
1.0
49
三、梁端支承处砌体局部非均匀受压
1.梁端有效支撑长度a0
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。
hc
f
hc a0 10 f
——梁的截面高度 ——砌体抗压强度设计值
力设计值 N=155kN,M=22.44 kN.m, 荷载偏向
肋部。试验算该窗间墙。
35
图4－6 （单位：mm）
36
解：1．截面几何特征 截面面积 A＝2200×240＋370×380＝ 668600mm2=0.67m2>0.3m2 截面形心位置
2200 240 120 370 380 (240 190) y1 185.2mm 668600
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。
29
这种纵向弯曲的影响可用轴心受压稳定系数 0 反映：
0
1 1
2
——考虑砂浆等级的影响系数。

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
3
3．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。
A0/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。
55
N0——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。 56
2、局部均匀受承载力计算
A0
计算底面积。
Al
局压面积。
46
Nl fAl
3、影响局部抗压强度的计算面积
（1）
2.5
（ 2）
2.0
47
A0 a h h b h1 h h
A0 a h h
（3）
1.5
（4）
1.25
48
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：
f 2 5MPa, 0.0015
f 2 2.5MPa, 0.002
f 2 0, 0.009
30
2）偏心受压长柱

长柱单向偏心受压时，将产生 侧向变形 ei 。 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。

1 e ei 1 i
T形截面砌体
单向偏心受压 短柱承载力公 式为：
1 2 1 12e / hT hT 3.5i
N fA
27
1 2 1 12e / h
28
2、单向偏心受压长柱
1）轴心受压长柱

3
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
2
长柱单向偏心受压承载力
N fA
33
注意：

还应对较小边按轴压验算；


构件高厚比修正：
H0 h(hT )
满足轴力偏心距的限值。
e 0.6 y
y
——截面重心到轴力所在偏心方向截面 边缘的距离。
34
【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=9.6 N/mm2),混凝土砌 块孔洞率δ=35%,砌体灌孔率ρ＝33%.承受轴
y2 620 185.2 434.8mm
37
惯性矩
2200 240 370 380 2 I 2200 240 (185.2 120) 12 12 380 2 10 4 370 380 (434.8) 1.49 10 mm 2
3 3
回转半径
i
14
（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
H0 hT
hT
——折算厚度
hT 3.5i i
I A
15
②确定计算高度H0时，墙长s取相邻横墙间的距离。 ③ T形截面（带壁柱墙）的计算翼缘宽度bf

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;
S
10
11
2 0.7 柱与墙的比值[β]近似为0.7，有
门窗洞口时，极限情况为柱。
2 1.0
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。
12
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。
13
3）带壁柱墙和带构造柱的高厚比验算
2


31
e0
0
ei i 1 / 0 1
1

e i 1 / 0 1 1 i
2
矩形截面构件
i h / 12
32
经整理后得：

1 e 1 1 1 12 1 h 12 0

2)计算高度
4
砌体受压构件的计算高度H0
5
4．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
6
7
（2）横墙间距
s
（3）支承条件
稳定性
计算高度
结构整体刚度
稳定性
计算高度
8
惯性矩
稳定性 允许高厚比
（4）截面型式
洞口 （5）构件的重要性和房屋使用情况 次要构件 有振动的房屋 稳定性要求 稳定性要求
2 0.75 1.5e / h
不考虑截面拉应力 的偏心影响系数 24
1 3 2 1 e / i
2( y e ) 4 h
25
规范中的偏心影响系数 主要依据大量的试验资 料，经统计而得。
1 2 1 e / i
26
矩形截面砌体
1 2 1 12e / h
砌体结构
Masonry Structure
东北农业大学水利与建筑学院
第四章 无筋砌体结构构件的 承载力和构造
4.1 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
4.1
1、验算原因

受压构件
一、墙、柱的高厚比验算
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。
16

（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。
17
52
3、梁端支承处砌体局部受压承载力计算
max f
max 0 l
'
l Nl / Al
0 Nl /Al f
'
梁端支承处砌 体的应力
53
Al 0 Nl Alf 0
'
' 0
0 Al Nl fAl
梁端支承处砌体局部不均匀受压承载力：
N0 Nl fAl
N0 0 Al
1.5 0.5 A0 / Al
Al a0b
54
1.5 0.5 A0 / Al
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 A0 / Al 的增大而减小。 一定都传到 Al 上，随着
I 1.49 1010 149.3mm A 668600
38
折算厚度
hT 3.5i 3.5 149.3 522.55mm
2．确定偏心矩 <0.6y=0.6×434.8=260.88mm 3． 确定系数
M 22.44 1000 e 144.77mm N 155
20
二、无筋砌体受压承载力
1、单向偏心受压短柱
3
21
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。
50
2.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。
51
影响结果：



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 l ；上部墙体传来 的竖向压应力 0 ； 注意：计算时，不能简单叠加 2. 0 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 0 的增加，内拱卸荷作用消弱，有利效应减 小。
bc ——构造柱沿墙长度方向的宽度；
l
——构造柱的间距
19
4）相邻两横墙的距离很小的墙
s 12 [ ]h 时，H可不受[β]的限制
s H时，Leabharlann BaiduH 0 0.6s
5）变截面柱高厚比验算


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。
例题
57
58
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
1、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：