砌体结构第四章1)

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由于偏心受压时砌体极限变形值较轴心受压大,故 此时极限强度较轴心受压时有所提高。
8
航天与建筑工程学院
由于砌体结构受压的上述特点,用材料力学公式计算砌体偏心 受压承载力是不适用的,它将偏低地估计砌体的承载力,特别 是偏心距较大时。
9
航天与建筑工程学院
我国规范GBJ3-73根据国内的试验结果,规定不分 大小偏心受压情况,而按统一公式计算。公式分别 引入偏心影响系数、稳定系数,对偏心受压较大的 构件还引入稳定系数的修正系数。
1
ei i
1
0
当砂浆强度等级≥M5时,α=0.0015
纵向弯曲系数
0
1
1
2
ei
h 12
1 1
0
矩形截面
当砂浆强度等级为M2.5时,α=0.002 当砂浆强度为零时,α=0.009
α——与砂浆强度等级有关的系数
规范中考虑纵向弯曲 和偏心距影响的系数:
1
12
e h
1
1
2
2
1 12
(航10 天1) 与建1 筑12工he 程 学12院 31
解:
1、求底部截面上的荷载
查设计规范可知190mm空心混凝土砌体双面石灰粗砂粉
矩形截面:
1
1 1 12(e / h)2
hT代替h
T形或其他形状截面:
1
1 1 12(e /
hT
)2
h —— 截面长边
hT —— 折算厚度, hT 3.5i 30 航天与建筑工程学院
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
1
1 ( e ei )2
i
e=0
0
1 1 ( ei )2 i
1
0
1
得 到 :ei i
1 1
0
得 到 :
1
1
(e
ei)2 i2
1
e
1
i
1
0
i2
1
2 1
2
18
航天与建筑工程学院
矩形截面:i h 12
影响系数:
1
12
e
h
1
2
1 12
1
0
1
当 3时,取0 1,则
影响系数: 1
112( e )2 h
19
航天与建筑工程学院
公式较为复杂,规范中根据不同砂浆强度等级给出3个系数表。 砂浆强度等 级≥M5
11
航天与建筑工程学院
1.受压短柱的承载力计算公式
N e fA
N —荷载设计值产生的轴向力;
A—砌体的毛截面面积;
f —砌体抗压强度设计值;
e —高厚比和偏心距e对受压构件承载能力的影响系数
对于短构件( 3),不考虑偏心,则
=1 e 1+(e
/
i)2
式中:e M ,其中M,N为弯矩和轴力设计值。 N
对矩形截面构件,当轴向力偏心方向的边长大于另一边长时,除按偏心 受压计算时,还应对较小边长方向按轴心受压进行验算。
27
航天与建筑工程学院
4.1.4 双向偏心受压
规范GB50003 2001中配筋砌体矩形截面 偏心受压构件,承载力按下式计算:

1
1 12
eb
b
eib
2
eh
eih h
2
eib、eih- 轴 向 力 在 截 面 重 心x轴 、y轴 方 向 的附加偏心距。
当一个方向偏心率小于另一个方向偏心率的5%时,可简化为单向偏心。
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航天与建筑工程学院
0
1
1
12
2
2
1
1 2
0b
1
1
12
2
b2
1
1
b
2
0h
1
1
12
2
h2
1
1
h
2
b H0 b h H0 h
29
航天与建筑工程学院
减小。
7
航天与建筑工程学院
偏心受压,对出现裂缝后的剩余受力截面来说,纵 向力的偏心距将减小,所以裂缝不会无限制发展, 而是在剩余受力截面和减小的偏心距作用下达到新 的平衡,这时虽然压应力较大,但构件承载力仍未 耗尽而可继续承受荷载。
裂缝开展,旧平衡不断被打破而形成新平衡,压应 力不断增大。
当剩余受力截面减小到一定程度,砌体受压边出现 竖向裂缝,最后导致构件破坏。
15
航天与建筑工程学院
4.1.3 基本公式
受压极限状态计算公式:
N fA
N- 轴 向 力 设 计 值 ;
- 构 件 高 厚 比和 轴 向 力 的 偏 心 距e对 受 压 构 件 承 载 力 的 影响 系 数 ;
f- 砌 体 的 抗 压 强 度 设 计值 ; A- 受 压 截 面 面 积 , 按 毛截 面 计 算 。
(1) 烧 结 普 通 砖 、 烧 结 多孔 砖 砌 体 - -1.0; (2) 混 凝 土 及 轻 骨 料 混 凝土 砌 块 砌 体 - -1.1; (3) 蒸 压 灰 砂 砖 、 蒸 压 粉煤 灰 砖 、 细 料 石 、 半 细料 石 - -1.2; (4) 粗 料 石 和 毛 石 砌 体 --1.5; (5)灌孔混凝土砌块砌体- -1.0。
规范GBJ3-88和GB50003-2001、2011中偏心影响 系数仍继续使用,但与稳定系数合为一个系数,采用 一个系数来综合考虑高厚比和轴向力偏心距对受压构 件承载力的影响。
10
航天与建筑工程学院
常遇矩形、T形、十字形和环行截面的偏心受压结果。
偏心影响系数和偏心距 e i 或 e h大致成某种曲线关系。
本节教学目标:
1、掌握无筋砌体受压构件计算公式和计算方法。 2、掌握砌体局压承载力计算 3、了解受拉、受弯、受剪构件的承载力计算 4、了解配筋砌体承载力计算
3
航天与建筑工程学院
重点 掌握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。
4
航天与建筑工程学院
第4章砌体结构的承载力计算
4.1 受压构件

4.2 局部受压
体 结
第4章
4.3 轴心受拉、受弯和受剪

4.4 配筋砖砌体构件
4.5 配筋砖砌体简述
5
航天与建筑工程学院
4.1 受压构件
受压构件承载力计算的分类
1、分类
轴心受压
受 压 构 件
偏心受压
Ny
x
x
y
Ny
x
x
y
Ny
x
x
y
2、截面形式 3、计算类型
墙、柱 矩形 T形
单向偏心受压 双向偏心受压
二、无筋砌体受压构件承载力计算(复习)
wenku.baidu.com
1、受压短柱的承载力分析
随着偏心距的增大.构件所 能承担的纵向压力明显下降
引进偏心 影响系数
Nu 1 Af
A —— 砌体截面面积
f —— 砌体抗压强度设计值
1
—— 偏心影响系数
1
1
1 (e
/
i)
2
e —— 轴向力偏心矩
i —— 截面的回转半径, i
I A
I ——截面沿偏心方向的惯性矩 A ——截面面积
26
航天与建筑工程学院
其他砌体的修正系数:
高 厚 比:
对 矩 形 截 面 : H0 h ;
T形 截 面 :
H0
。 hT

f st b
E st
fst 砌 体 的 强 度 设 计 值 ;
b 弹性特征值;
Est 砌 体 的 弹 性 模 量 ;
H0 受压构件的计算高度, hT T形截面的折算厚度,按hT 3.5i计算,i为截面回转半径。
cri
2 E
i H0
2
H0 (柔度或长细比)
i
砌 体 弹 性 模 量 为 变 数 ,随 应 力 增 大 而 降 低 ;
弹 性 模 量 计 算 公 式 :E
d d
fm 1
fm
14
航天与建筑工程学院
cri
2
2
E
'
i H0
2f m
1 2
cri
fm
E'
d d
fm 1
fm
E' 达到临界应力时砌体的弹性模量。
Harbin Engineering University
砌体结构 (Masonry Structure)
航天与建筑工程学院
第4章砌体结构的承载力计算
4.1 受压构件

4.2 局部受压
体 结
第4章
4.3 轴心受拉、受弯和受剪

4.4 配筋砖砌体构件
4.5 配筋砖砌体简述
2
航天与建筑工程学院
第4章砌体结构的承载力计算
eb
eib
b 12
1
0b
1
eb
b
eh
b h
eh
eih
h 12
1
0h
1
eb
h
eh
b h
eb、eh- 轴 向 力 在 截 面 重 心x轴 、y轴 方 向 的 偏 心 距 , 分 别 不 大 于0.5 x 和0.5 y;
x、y- 自 截 面 重 心 沿x 轴 、y轴 至 轴 向 力 所 在 偏心方向截面截面边缘 的距离;
全截面受压计算
局部受压计算
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航天与建筑工程学院
4.1.1 偏心影响系数
e Nu
e Nu
e Nu
受压 短柱
Nu/A
f m
f m
f m
(1)受压砌体,偏心距不大时,全截面受压,应力图形 成曲线分布,即丰满程度较直线分布时为大。
(2)偏心距加大,一旦截面受拉边的拉应力达到砌体沿
通缝的弯曲抗拉强度,即将出现水平裂缝,实际受压面积
当一个方向偏心率小于另一个方向偏心率的5%时,可简化为单向偏心。
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航天与建筑工程学院
例题1 截面为490mm×620mm的砖柱,采用强度等级为
MU15的蒸压灰砂砖和M5砂浆砌筑,柱的计算长度 H0=7m,承受轴心压力N=360kN。试验算柱截面是 否安全。
33
航天与建筑工程学院
解:
1、求f值
对矩形截面,当偏心方向的截面尺寸大于另一方向的边
长时,还应对较小的边长方向按轴心受压验算。
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航天与建筑工程学院
4.1.2稳定系数
由于构件轴线的弯曲,截面材料的不均匀和荷载作用偏离重心 轴,在柔度较大的受压构件内,即使轴心受压,也往往产生一 定的挠度,因而产生相应的附加(弯曲)应力。
根 据 欧 拉 公 式 , 临 界 应力 为 :
12
航天与建4.1筑受工压构程件学院
当偏心距较大时,构件的刚度和承载力将进一步降低,因此, 规范规定上式中的e不得超过0.6y,当超过时,应采取减小 偏心距的措施。y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边 缘的距离。
对于矩形截面,将i换为 h ,带入上式得: 12
=1 e 1+1(2 e
/
h)2
h—偏心方向所在的边长,当为轴心受压时,为较小边长
从表3 5查得砌体抗压强度设计值为
f=1.83MPa
A=0.49x0.62=0.3038m2 0.3m2
a 1
2、 求 值
kN
=
H0 h
1.2x
7000 490
17.2
查表4 (1 a)得
=0.69
3、验算
fA 0.69x0.3038x1.83x103=383.6kN>360kN(安全)
长柱承载力:
e o时, 0
N
1
fA
e ei i2
2
1
1
e ei i2
2
fA
0 轴心受压时的稳定系数;
0
1
1
12
2
2
1
1 2
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航天与建筑工程学院
附 加 偏 心 距 可 根 据 下 列边 界 条 件 确 定 , 当e
0时 ,

0

1
1
ei 2 i2
0
,
ei i
2
轴 心 受 压 时 的 稳 定 系 数:
0
cri
fm
2 2
10
从 而 得 到 :0
1
1
1
2
2
矩 形 截 面 :2=12 2,0
1
1
12
2
2
1
1 2
H0 h 构件高厚比;
与砂浆强度有关系数:
12
2
M M 5, 0.0015;
M M 2.5, 0.002;
砂 浆 强 度f2 0时 , 0.009。
b h
eb、eh- 轴 向 力 在 截 面 重 心x轴 、y轴 方 向 的 偏 心 距 , 分 别 不 大 于0.5 x 和0.5 y;
x、y- 自 截 面 重 心 沿x 轴 、y轴 至 轴 向 力 所 在 偏心方向截面截面边缘 的距离;
eib、eih- 轴 向 力 在 截 面 重 心x轴 、y轴 方 向 的附加偏心距。
20
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21
航天与建筑工程学院
砂浆强度等 级M2.5
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砂浆强度为0
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航天与建筑工程学院
在 计 算 影 响 系 数或 查 用 上 述 表 时 , 应 先对 构 件 高 厚 比值 按 砌体 种 类乘 以修 正 系数 :
双向偏心受压
规 范GB50003 2001中 无 筋 砌 体 矩 形 截 面 偏 心 受 压 构 件 , 承 载 力按 下 式 计 算 :

1
1 12
eb
eib
2
eh
eih
2
b h
eb
eib
b 12
1
0b
1
eb
b
eh
b h
eh
eih
h 12
1
0h
1
eb
h
eh
:考虑在偏心荷载下长柱纵向弯曲引起的挠度(轴向力的附加偏
心距)来确定的。
3时 ,0=1, 影 响 系 数就 是 偏 心 影 响 系 数;
1 1 e
2
i
当 长 柱 时 , 偏 心 距 为 :e' e ei
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航天与建筑工程学院
新规范GB50003 2011规定轴向力的偏心距e按内力设计值计算: 而且要求e 0.6 y; y-截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。
例题2
某一刚性方案的多层房屋中,一厚190mm的承重 内横墙,采用MU5单排孔且对孔砌筑的小型混凝土空 心砌块(390mm×190mm×190mm)和Mb5砂浆 砌筑;双面石灰粗砂粉刷墙。已知作用在底层墙顶的 荷载设计值为118kN/m,纵墙间距s=6.8m,横墙间 距3.4m,横墙的计算高度为H=3.42m。试验算其承 载力。
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