无筋砌体结构
《砌体结构》第3章 无筋砌体构件承载力计算

• 3.3.3 受剪构件计算 • 沿通缝或齿缝受剪构件的承载力,应按下式计
算。
• 3.3.4 计算示例
• 2)在确定影响系数 时,考虑到不同种类砌体 在受力性能上的差异,应先对构件高厚比分别 乘以下列系数:
• ①粘土砖、空心砖、空斗墙砌体和混凝土中型 空心砌块砌体1.0;
• ②混凝土小型空心砌块砌体1.1;
• ③粉煤灰中型实心砌块、硅ห้องสมุดไป่ตู้盐硅、细料石和 半细料石砌体1.2;
• ④粗料石和毛石砌体1.5。
• 图3.7 局部均匀受压
• 根据试验研究,砌体局部受压可能出现以下三 种破坏形式。
• (1)因纵向裂缝的发展而破坏
• [图3.9(a)] • (2)劈裂破坏 • [图3.9(b)]
• 图3.9 砌体局部均匀受压破坏 • (3)局压面积下砌体的压碎破坏
• 3.2.2 砌体局部均匀受压 • (1)局部抗压强度提高系数 • 砌体的抗压强度为f,局部抗压强度可取为γf,
• (3)梁端支承处砌体局部受压承载力计算
• 根据局部受压承载力计算的原理,梁端砌体局 部受压的强度条件为
• 由梁端支座反力N1在局部受压面上引起的平均 应力为σ= ,于是,(3.28)式可表达为:
• 因此可得梁端支承处砌体的局部受压承载力计 算公式为:
• (4)梁端下设有垫块时砌体的局部受压承载力计 算
• ②当0.7y<e≤0.95y时,除按式(3.16)验算受 压构件的承载力外,为了防止受拉区水平裂缝 的过早出现及开展较大,尚应按下式进行正常 使用极限状态验算。
• ③当e>0.95y时,直接采用砌体强度设计 值计算偏心受拉构件的承载力:
• 3.1.6 计算示例 • 3.2 局部受压 • 3.2.1 概述
砌体结构--第四章(无筋砌体)

0
1 ei 1 i
2
ei i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
0
1
h 对于矩形截面 i 12
代入可推出:
1 e 1 1 1 12 ( 1) 12 0 h
2
1 e 1 1 1 12 ( 1) 12 0 h
2
由上式可以看出: *当e/h=0, 0 1.0时,为轴压短柱; 1.0 *当e/h=0, 0 1.0时,为轴压长柱; 0 (稳定系数) *当e/h≠0, 0 1.0 时,为偏压短柱; e (偏心影响系数) *当e/h≠0, 0 1.0 时,为偏压长柱; (综合影响系数)
2. 计算
1 e 1 1 1 12 ( 1) 12 0 h
2
当偏心受压长柱时,其偏心 距为荷载作用偏心距e和纵向挠曲 引起的附加偏心距ei之和,则影响 系数为 1
e N
e ei 1 i
2
ei
附加偏心距ei可由临界条件确定, 即当e=0时,应有 0 ,则
砌 体 结 构
Masonry Structure
王志云 结构教研室
第4章 砌体结构的承载力计算(无筋)
(Bearing capacity of masonry structure) 学习要点:
√了解无筋砌体受压构件的破坏形态和影响受压承载力 的影响因素; √熟练掌握无筋砌体受压构件的承载力计算方法; √了解无筋砌体局部受压时的受力特点及其破坏形态;
多层房屋:当有门窗洞口时,可取窗间墙宽度;当 无门窗洞口时,每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3; ※ 单层房屋:可取壁柱宽加2/3墙高,但不大于窗间墙 宽度和相邻壁柱间距离; ※ 计算带壁柱墙的条形基础:可取相邻壁柱间的距离。
无筋砌体构件的承载力计算

(1)先裂后坏
A Al 适中时,首先在
加载垫板1~2皮砖以下 的砌体内出现竖向裂缝, 随荷载增加,裂缝数量 增多,最后出现一条主 要裂缝贯穿整个试件, 导致砌体破坏。
A —试件截面面积 Al —局部受压面积 10
(2)劈裂破坏
A Al 较大时,横向拉
应力在一段长度上分布 较均匀,当砌体压力增 大到一定数值,试件将 沿竖向突然发生脆性劈 裂破
' 0
内拱卸荷作用
23
24
' 0
0
试验表明,这种内拱卸荷作用与 A0 有关。当
Al
A0 2 时,卸荷作用十分明显,墙上 主A要l 通过拱作用向梁两侧传递;当 A0
的应力 0 将
2 时,上述
有利影响将逐渐减弱。
Al
上部荷载折减系数: 0.5(3 A0 )
Al
为偏于安全,《规范》规定,当
• 砌体结构构件按受力情况分为受压、受拉、受 弯和受剪;
• 按有无配筋可分为无筋砌体构件和配筋砌体构 件;
• 采用极限状态设计方法; • 一般不进行正常使用极限状态验算,采用构造
措施来保证正常使用要求; • 在进行承载力极限状态计算时,也往往是先选
定截面后进行计算,属于截面校核。
1
一、受压构件的承载力计算 无筋砌体的抗压承载力远远大于它的抗拉、
抗弯、抗剪承载力,因此,在实际工程中,砌体 结构多用于以承受竖向荷载为主的墙、柱等受压 构件,如混合结构中的承重墙体、单层厂房的承 重柱、砖烟囱的筒身等。
2
计算公式
N f A
式中: N ——轴向压力设计值;
——高厚比 和轴向力的偏心距 e 对受压
砌体结构是什么意思

砌体结构是什么意思砌体结构(masonry structure)是由块材和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。
它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。
分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。
由于砌体的抗压强度较高而抗拉强度很低,因此,砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力,而很少受拉或受弯,一般民用和工业建筑的墙、柱和基础都可采用砌体结构。
在采用钢筋混凝土框架和其他结构的建筑中,常用砖墙做围护结构,如框架结构的填充墙。
在一般的工程建筑中,砌体占整个建筑物自重的约1/2,用工量和造价约各占1/3,是建筑工程的重要材料。
长期以来,我国占主导地位的砌体材料烧结钻土砖已有二千多年的历史,与黏土瓦并称为“秦砖汉瓦”。
但是,这种砌体材料需要大量黏土作原材料,为有效地保护耕地,国家要求尽量不用黏土砖。
砌体材料正朝着充分利用各种工业废料,轻质、高强、空心、大块、多功能的方向发展。
砌体结构在我国应用很广泛,这是因为它可以就地取材,具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性,有较好的保温隔热性能。
较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材,砌筑时不需模板及特殊的技术设备,可节约木材。
砌体结构的缺点是自重大、体积大,砌筑工作繁重。
由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱,因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。
由于其组成的基本材料和连接方式,决定了它的脆性性质,从而使其遭受地震时破坏较重,抗震性能很差,因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。
此外,砖砌体所用粘土砖用量很大,占用农田土地过多,因此把实心砖改成空心砖,特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料,以及利用工业废料,如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。
砌体结构02

Nu =γaϕA = 0.928×0.25×2.22×1200×190 =117.4kN f <170kN,不 全 安
用 隔孔 筑 b 0 凝 , 灌 率 3 改 每 2 灌 C 2 混 土 则 孔 ρ =3 %
α =δρ= 0.46×0.33 = 0.16
C 20: fc = 9.6M b Pa
N0
ψ 0 + Nl ≤ηγfA N l
上 荷 0 =σ0A 部 N l
部 面l 局 截 A = a0b
梁端有效支承长度a 梁端有效支承长度a0 --梁端底面没有离开砌体的长度 --梁端底面没有离开砌体的长度
h a0 =10 c < a f
上部荷载的折减系数(内拱卸荷) 上部荷载的折减系数(内拱卸荷) 大于等于3时 应取ψ等于 等于0 当A0/Al大于等于 时,应取 等于
A γ =1+0.35 0 −1 A l
γ ≤ 2.5
A0 = (a + c + h)h
γ ≤ 2.0
A0 = (b + 2h)h
γ ≤ 1.5
A γ =1+0.35 0 −1 A l
A0 = (a + c )h + (a + h1 − h)h1
γ ≤ 1.25
A0 = (a + h)h
局部不均匀受压---梁端砌体局部受压 ② 局部不均匀受压--梁端砌体局部受压
240 620
I 1.744×1010 i= m = =162m A 666200 h = 3.5i = 567m m T
2.承载力计算 2.承载力计算
H 6500 0 β =γβ =1.0× =11.5 h 567 T e 124 e 124 = = 0.219 = = 0.599< 0.6 h 567 y 207 T
砌体结构

2.5
A0 (a c h)h
2.0
A0 (b 2h)h
1.5
A0 (a h)h (b h1 h)h1
1.25
A0 (a h)h
3.2.2 梁端支承处砌体的局部受压
1.梁端有效支承长度 a0
的砌体采用水泥砂浆砌筑时,仅对砌体的强度 的设计值乘以调整系数 a ; • 当施工质量控制等级为C级时, a 为0.89; • 当验算施工中的房屋时, a 为1.1;
第三章 无筋砌体结构构件的计算 3.1 无筋砌体受压构件
当压力作用于构件截面的重心时为轴心受压构,不 作用于重心时为偏心受压构件。 M
h H 0 hT
轴心受压长柱稳定系数:
0
1 1
2
与砂浆强度f2有关的系数,当 f2 ≥5MPa时, 0.0015;当 f2 =2.5MPa时,0.002;当 f2 = 0MPa时,0.009。
偏心受压长柱影响系数:
1 e 1 1 1 1 12 h 12 0
130 10 N
3
安全
3.2 局部受压
局部受压是砌体结构常见的受力形式之一。 3.2.1 砌体截面局部均匀受压 局部受压承载力计算公式如下:(3-23)(3-21)
N l f Al
1 0.35
A0 1 Al
式中, N l 局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力 Al 局部受压面积; 局部抗压强度提高系数; A0 影响局部抗压强度的计算面积。
i 1
n
0
结构的重要性系数:一级或设计年限50年以上 的不应小于1.1;二级或设计年限50年的,不应 小于1.0;三级或设计年限1-5年的,不应小于 0.9;
砌体结构无筋砌体构件承载力的计算

H0 h
1.2 3.3 0.37
10.7
查表3-1得:
= 0.853
fA 0.853 1.612 0.181 106 248 .88 103 N
248.88kN N 246.4kN
满足要求。
第18页/共80页
(3)施工质量控制等级为C级的承载力验算
当施工质量控制等级为C级时,砌体抗压强度设计值 应予降低,此时
应力扩散现象:砌体内存在未直接承受压力的面积,就有应力扩散的现象, 可在一定程度上提高砌体的抗压强度。
解:1沿截面长边方向按偏心受压验算
偏心距
M 15 10 6
e
125 mm 0.6 y 0.6 310 186 mm
N 120 10 3
第25页/共80页
e 125 0.202 h 620
H0 h
1.2 6000 620
11.61
查表3-1得: = 0.433
柱截面面积A=0.37×0.62=0.229m2<0.3 m2 γa=0.7+0.229=0.929 查表2-9得砌体抗压强度设计值为1.83Mpa, f=0.929×1.83=1.70 Mpa
73.67kN N 71.85kN 满足要求。
第23页/共80页
点评:本例也是轴心受压柱,还需注意以下两点:① 施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性,可按 砂浆强度为零进行验算;②注意多个强度设计值调整系数 γa的采用。
第24页/共80页
例3-3一矩形截面偏心受压柱,截面尺寸为 370mm×620mm,计算高度H0=6m,采用MU15蒸压粉 煤灰普通砖和M5混合砂浆砌筑,施工质量控制等级为B级。 承受轴向力设计值N=120kN,沿长边方向作用的弯矩设计 值M=15kN·m,试验算该偏心受压砖柱的承载力是否满足 要求?
砌体结构复习资料

砌体结构复习资料砌体结构复习资料第⼀章1、由块体和砂浆砌筑⽽成的整体材料称为砌体。
根据砌体受⼒性能分为⽆筋砌体结构、约束砌体结构和配筋砌体结构。
2、⽆筋砌体结构分为:砖砌体、砌块砌体、⽯砌体结构。
3、配筋砌体结构有下列三类:⽹状配筋砖砌体构件、组合砖砌体构件、配筋混凝⼟砌块砌体构件4、块体MU,砂浆M,砌筑砂浆Mb/Ms,其灌孔混凝⼟Cb5、⽆孔洞或孔洞率⼩于25%的砖,称为实⼼砖;孔洞率等于或⼤于25%,孔的尺⼨⼩⽽数量多的砖,称为多孔砖。
6、砌体中常⽤的砂浆有⽔泥混合砂浆和⽔泥砂浆。
7、砂浆的分层度是评判砂浆施⼯时保⽔性的主要指标。
8、普通砖砌体受压破坏的三个阶段:(1)第⼀阶段:从砌体开始受压,随压⼒的增⼤⾄出现第⼀批裂缝。
此时压⼒约为破坏压⼒50%~70%。
(2)第⼆阶段:随压⼒的增⼤,砌体内裂缝增多,单块砖内裂缝不断发展,并沿竖向通过若⼲⽪砖,逐渐形成⼀段⼀段的裂缝。
此时压⼒约为破坏压⼒的80%~90%。
(3)压⼒继续增加⾄砌体完全破坏。
9、砌体抗压强度的影响因素:(1)砌体材料的物理⼒学性能(2)砌体⼯程施⼯质量(3)砌体强度试验⽅法及其他因素。
10、砌体局部受压三种破坏形态:(1)因竖向裂缝的发展⽽破坏(2)劈裂破坏(3)局部受压⾯积附近的砌体压坏11、砌体轴⼼受拉三种破坏形态:(1)砌体沿齿缝截⾯轴⼼受拉(2)砌体沿块体截⾯轴⼼受拉(3)砌体沿⽔平通缝截⾯轴⼼受拉第⼆章1、结构可靠度是指在规定的时间和条件下,⼯程结构完成预定功能的概率,是⼯程结构可靠性的概率度量。
2、结构的极限状态分为承载能⼒极限状态和正常使⽤极限状态。
3、作⽤效应S和结构抗⼒R,Z=R-S称为安全裕度当Z>0,结构处于可靠状态;当Z<0,结构处于极限状态;当Z=0,结构处于失效状态。
4、公式2-10,2-11,表2-3,P55,表2-14,5、出于环境类别3~5等有侵蚀性介质的砌体材料,应符合下列要求:(1)不应采⽤蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖。
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i—截面回转半径; e—偏心距
对于矩形截面(b×h):
1
1 e 1 12 h
2
对于“T”形和“+”字形截面 折算厚度 :
hT 12i 3.5i
1
1 e 1 12 h T
2
3.1.2
轴心受压长柱的承载力分析
长柱受压 → 侧向变形 → 纵向弯曲 → 严重者破坏 → N长< N短
1 460
2
取 H0 h
i 2 fm ( ) H0
可得
h ,当为矩形截面时 i 12
2
1 370
fm
1
2
则轴心受压时的稳定系数可表示为: 1 1 1 0 2 1 1 1 2 1 1 1 1 370 f m
0 稳定系数表示长柱与短柱轴心受压承载力之比,
第 3章
学习要点
无筋砌体结构构件
• 了解无筋砌体受压构件的破坏形态和影响受压承 载力的主要因素。 • 熟练掌握无筋砌体受压构件的承载力计算方法。 • 了解无筋砌体受弯、受剪及受拉构件的破坏特征 及承载力的计算方法。
3.1
受压构件
受压短柱的承载力分析
受压短柱
无筋砌体的抗压承载力远远大于它的抗拉、抗弯、抗
a'
对于偏心距较大,受拉边缘已经开裂的情况,不考虑砌体 受拉,则矩形截面受压区的面积减小,承载力降低。 N
6e 1 h
e1 N
e2 N
e3
N
1 f
2 1
3 2
可以看出,受压构件随着偏心距的增大,尽管 3 2 1 f
,局部受压强度有所提高,但截面应力分布越来越不均匀,甚 至部分截面因开裂退出工作,使受压构件的承载力随偏心距的 增大而明显降低,即: N N N N
2
1
e 1 12 h 12
2
1 0.0015 1 120.158 20.84 12
2
0.352
0
是什么?
a fA 0.89 0.352 2.22 0.19103 132.1kN 125kN
承载力满足要求
i
0
1
解得:ei
i
0
1
对矩形截面:i 代入可推出:
h h 1 e , i 12 1 12 0
1 e 1 1 1 12 ( 1) 12 0 h
2
• 从上式可以看出:
e 当 h 0 , 0 1.0 时,为轴压短柱 —— 1.0 e 0 , 1.0 时,为轴压长柱 —— 0 当 0 h
e ——轴向压力的偏心距
y
——受压边缘到截面形心轴的距离 当偏心距不大,全截面受压或者受拉边缘没有开裂的情况 下,当受压边缘的应力达到砌体的抗压强度时,短柱所能承受
的压力为:
1 Nu Af m a ' Af m ey 1 2 i
对于矩形截面柱,若h为沿轴向力偏心方向的边长, 1 则有:
1 a' ey 1 2 i
214 .1kN 205 .5kN 承载力满足要求
【例3-3】截面尺寸为1000190mm2的窗间墙,采用MU10单排 孔混凝土小型空心砌块对孔砌筑、Mb5混合砂浆,柱顶轴向力 设计值为125kN,偏心距为30mm,墙的计算高度为3.6m。试验 算该窗间墙的承载力。
【解】
1.基本参数:
u1 u2 u3 u4
讨论:轴心受压时,e=0,a’=1;当偏心受压时,a’<1; a’称为按材料力学计算的砌体偏心距影响系数。 大量的砌体构件受压试验表明,按材料力学公式计算的 承载力远低于试验结果。规范规定砌体受压时的偏心距影响系数 按下列公式计算:
1 1 2 e 1 i
(柱底截面承载力满足要求) 若用计算方法求 值:当 f 2 2.5MPa
0.002
1 0 0.841 2 2 1 1 0.002 9.73
1
【例3-2】截面尺寸为370490mm2的砖柱,采用MU10粘土 砖、M5混合砂浆砌筑,柱的计算高度为 H 0 3.2m 。柱顶
式中: N ——轴向压力设计值; ——高厚比β和轴向力偏心距e对受压构件承载 • 力的影响系数。 计算得到(公式3-10) 、e 或 e 、砂浆强度等级) 查表(三个参数:
h
hT
f ——砌体抗压强度设计值;
A ——截面面积,对各类砌体均可按毛面积计算。
(注意调整系数 a 的适用条件)
二、注意问题
f 2.22MPa
A 1 0.19 0.19 m2 0.3 m2
a 0.7 A 0.7 0.19 0.89
H0 3.6 1.1 20.84 3 h 0.19
不同砌体材料的高厚比修 正系数,砌块砌体取1.1
2.柱顶面为弯矩最大截面,沿墙厚方向承受弯矩。
根据第一章知识,取 E 460 f m
f m (1
fm
)
代入公式,则相应的临界应力为:
cri 460 f m
2
i 2 f m (1 )( ) fm H
2
cri
则轴心受压时的稳定系数为:
0
令
cri
fm
460
i 2 f m (1 )( ) fm H0
cri
• 对 乘以系数
:
P65表3-1
对砖砌体,取 1.0 ;
对混凝土小型空心砌块砌体,取 1.1 。
当 e 0.6 y 时,应采用配筋砌体或采取一定的构造措 施减小偏心距。
如:在梁或屋架端部设置垫块以调整力的作用位置, 或改变截面尺寸以减小偏心距。
【例3-1】截面尺寸为370490mm2的砖柱,采用MU10粘土砖、
计算出的结果会不安全。
e e (or ) 0 h hT
查表得出的值),
轴心力的偏心距e按内力设计值计算。偏心受压构件的 偏心距过大,使构件的承载力明显下降,还可能使截面受 拉边出现过大的水平裂缝,因而不宜采用。 为此, 要求e≤0.6y
y——截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。
为了考虑不同类型砌体在受压性能上的差异,
• 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(即弯矩偏向于长边时),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。
H0 H0 2 原因:设长边为 h1 ,短边为h2 ,1 , h1 h2
(长边,偏心距较小)有可能大于 (短边,按 1 2
轴压考虑,即按
若用查表方法求 值:需三次内插
当施工质量控制等级降为C级时,砌体抗压
强度设计值应予以降低,
此时,
f 2.22 0.89 1.9758 MPa
a f A 0.89 0.3521.9758 0.19103 117.6 kN 125 kN
承载力不满足要求
高厚比和偏心距对 承载力的影响系数 3-10计算
x 0.89 0.83 0.89 9.73 8 10 8 x 0.838
3 f A 0 . 881 0 . 838 1 . 30 0 . 181 10 4. a
173 .72 kN 165 .83kN
e 30 0.158 h 190
e 30 mm 0.6 y 0.6 190 57 mm 2
若用计算方法求 值:当 f 2 5MPa , 0.0015
1 e 1 1 1 12 1 h 12 0
和纵向挠曲引起的附加偏心距 ei 之和,则受压
构件的影响系数 为:
1 e ei 2 1 ( ) i
N
e
式中: ——高厚比 和轴向力的 偏心距
ei
e
对受压构件
承载力的影响系数
当
0 e 0 时,
1 e 1 ( i )2 i
则, ( ei ) 2 1 1
轴心受压长柱承载力计算中一般是采用稳定系数0 考虑纵向弯曲的影响。根据欧拉公式,长柱发生纵向 2 2 弯曲破坏的临界应力为: EI 2 i cri E 2 AH0 式中: H0 E——弹性模量
H0——柱的计算高度
砌体的弹性模量是随应力的增加而降低,当应力达到 临界应力时,弹性模量已经有较大程度的降低,此时的 弹性模量可取临界应力时处的切线模量。
(稳定系数)
e 0 , 1.0 时,为偏压短柱 —— 当 0 h e 0 , 0 1.0 时,为偏压长柱 —— 当 h
(偏心影响系数)
(综合影响系数)
对于T形截面构件,用折算厚度 hT 代替 h ,仍可用 公式计算。
3.1.4
受压构件承载力计算
一、计算公式
N f A
f 1.50MPa
A 0.37 0.49 0.181m2 0.3 m2
a 0.7 A 0.7 0.181 0.881
高厚 比
3 .2 8.65 0.37
考虑 了吗?
P55页,砌体强 度设计值调整系 数
查表得: 0.90
a f A 0.881 0.901.50 0.18106 214.1103 N
a 0.7 A 0.7 0.181 0.881
H0 3.6 1.0 9.73 3 h 0.37
高厚比修正系 数,表3-1
2. 柱底截面所承受的轴力最大,因此验算此截面。