砌体结构砌体局部受压计算

小结 ➢ 砌体受拉、受弯构件的承载力按材料力学公式
进行计算，受弯构件的弯曲抗拉强度的取值应 根据构件的破坏特征取其相应的设计强度。 ➢ 受剪构件（实际是剪压复合构件）承载力计算 采用变系数的“剪摩理论”。
作业 补充习题1、2、3、4
当梁发生弯曲变形时梁端有脱离砌体的趋势，梁端底面没有离开砌体
的长度称为有效支承长度 a0 。
梁端局部承压面积则为Al＝a0b（b为梁截面宽度）。
一般情况下a0小于梁在砌体上的搁置长度a，但也可能等于a。
令
Nl l a0b
为梁端底面压应力图形完整系数；
l 为边缘最大局压应力。
按弹性地基梁理论有： l kymax
基本上是偏心受压公式。
1 垫块外砌体面积的有利影响系数，1 0.8
但不小于1.0， 为砌体局部抗压强度提高系数，以Ab
代替Al； Ab 垫块面积（mm2）；
ab 垫块伸入墙内的长度（mm）；
bb 垫块的宽度（mm）。
2. 刚性垫块应符合下列要求：
1）刚性垫块的高度不宜小于180mm，自梁边算起的垫块 挑出长度不宜大于垫块高度 tb ；
1120
250 A 0
A
490 740
250 120 240
1120
250 A 0
250 120 240
解： 设梁端刚性垫块尺寸
ab=370mm, bb=490mm, tb=180mm
Ab=abbb=370×490＝181300mm2
A0=490×740＝362600mm2
0
240
245000 1120＋250
梁端砌体的内拱作用
将考虑内拱作用上部砌体传至局部受压面积Al上的压力用ψN0表示， 试验表明内拱作用的大小与A0 /Al比值有关： 当A0 /Al≥2时，内拱的卸荷作用很明显； 当A0 /Al<2，内拱作用逐渐减弱； 当A0 /Al=1时，内拱作用消失，即上部压力N0应全部考虑。
3. 梁端砌体局部受压计算
370 2
0.4118.8
117.48mm
由各力对截面形心轴取矩的平衡条件，可得
（N0 Nl )e Nlel e 110117.48 62.16mm 207.9
e 62.16 0.168 ab 370
查表4-2， ≤3 =0.747
1 0.35 A0 1 1 0.35 362600 1 1.35
1 刚性垫块的影响系数。
系数
值表
1
0.2 0.4 0.6 0.8
5.7 6.0 6.9 7.8
➢ 在现浇梁板结构中，有时将梁端沿梁整高加宽或梁端局部 高度加宽，形成整浇垫块(如图)。
➢ 整浇垫块下的砌体局部受压与预制垫块下砌体的局部受压 有一定的区别，但为简化计算，也可按照预制垫块下砌体 的局部受压计算。
《规范》规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式 计算：
N0 Nl fAl
(4-22)
a0 10
hc f
Al a0b
o N / A
N0 0 Al
1.5 0.5 A0
Al
a0 10
hc f
N0 Nl fAl
Al a0b
o N / A
上部荷载的折减系数，当A0/Al大于等于3时，应取 等于0； N0 局部受压面积内上部轴压力设计值； Nl 梁端支承压力设计值； 0 上部平均压应力设计值（N/mm2）； 梁端底面压应力图形完整系数，可取0.7，对于过梁和墙梁可取1.0； a0 梁端有效支承长度（mm），当a0大于a时，应取a0等于a ； a 梁端实际支承长度； b 梁的截面宽度； hc 梁的截面高度；
2 当荷载沿厚度方向均匀分布时 2取1.0，不均匀分布时 2 取0.8;
h0 垫梁折算高度; Eb , Ib 分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩; hb 垫梁的高度(mm) ； E 砌体的弹性模量； h 墙厚（mm）
梁端支承处砌体局部受压例题
钢筋混凝土大梁截面尺寸b×h=250mm×600mm, l0=6.5m， 支承于带壁柱的窗间墙上。窗间墙截面上的上部荷载值为 Nu=245 kN, Nl=110kN。墙体用MU10烧结多孔砖、M5混合 砂浆砌筑。经验算，梁端支承处砌体的局部受压承载力不 满足要求，试设计混凝土刚性垫块。
梁端现浇整体垫块示意图
四、梁下设有垫梁的局部受压承载力计算
梁下设有长度大于 h0 垫梁下的局部受压承载力计算:
N0 bbh0 0 / 2
N0 Nl 2.42 fbbh0
(4-27)
N0 Nl 2.42 fbbh0
N0 bbh0 0 / 2
h0 23
Eb Ib Eh
N0 垫梁上部轴向力设计值（KN）； bb 垫梁在厚度方向的宽度（mm）；
➢ 沿通缝或阶梯截面破坏时受剪构件的承载力应按下式计算 :
式中:
V ( fv 0)A
(4-38)
V——剪力设计值；
A——构件水平截面面积。当有孔洞时，取砌体净截面面积；
fv ——砌体抗剪强度设计值，对灌孔的混凝土砌块砌体取 fvG ;
——修正系数;
当 G 1.2 时，砖砌体取0.60，混凝土砌块砌体取0.64；
当 G 1.35 时，砖砌体取0.64，混凝土砌块砌体取0.66；
——剪压复合受力影响系数；
当 G 1.2 时， ＝0.26 0.0820 /f 当 G 1.35 时， ＝0.23 0.0650 /f
0 ——永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力；
f ——砌体抗压强度设计值；
0 /f ——轴压比，且不大于0.8。
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
梁端支承处砌体局部受压是砌体结构中最常见的局部受压 情况。梁端支承处砌体局部受压面上压应力的分布与梁 的刚度和支座的构造有关。
多层砌体结构中的墙梁或钢筋混凝土过梁，由于梁与其上 砌体共同工作，形成刚度很大的组合梁，弯曲变形很小， 可认为梁底面压应力为均匀分布[图（a）]；
I——截面惯性矩；
S——截面面积矩；
h——矩形截面高度。
4.3.3 受剪构件承载力计算 在无拉杆拱的支座截面处，由于拱的水平推力，将使支座 沿水平灰缝受剪。在受剪构件中，除水平剪力外，往往还 作用有垂直压力。
拱式砖过梁示意图 (验算拱座截面1－1的受剪承载力)
因此，砌体沿水平灰缝的抗剪承载力，取决于沿砌体灰缝 截面破坏时的抗剪承载力和作用在截面上的垂直压力所 产生摩擦力的总和。试验研究表明，当构件水平截面上 作用有压应力时，砌体抗剪承载力有明显地提高，计算 时应考虑剪压的复合作用。
2）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，而不应该计算翼缘部分，同时 壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm;
3）当现浇垫块与梁整体浇筑时，垫块可以在梁高度范围 内设置。
3. 梁端设有刚性垫块时，梁端的有效支承长度按下式 计算：
a0 1
h f
0 / f 0
1
5.4
桁架或大跨度的梁的支座处为了传力可靠及受力合理，常 在支座处设置中心传力构造装置[图（b）]，其压应力 分布也可视为均匀分布。
梁端砌体均匀受压
当梁端支承处砌体处于均匀受压时，其局部受压承载力
按下式计算： Nl f Al
二、梁端支承处砌体非均匀局部受压承载力
1.梁端有效支承长度 a0
支承在砌体墙或柱上的普通梁，由于其刚度较小，在上部荷载作用下 均发生明显的挠曲变形。下面讨论梁端下砌体处于不均匀受压状态 时的局部受压承载力的计算问题。
Ab
181300
1 0.8 1.08 2.0
垫块下局压承载力按下列公式验算
N0 Nl 207.9N 1Ab f 0.7471.081813001.5
219.40kN
满足要求
4.3 砌体受拉、受弯及受剪承载力计算
4.3.1 轴心受拉构件承载力计算
➢ 对圆形水池或筒仓，在液体或松散
材料的侧压力下，壁内只产生环向
f 砌体的抗压强度设计值。
三、垫块下砌体的局部受压 1. 梁下设置刚性垫块
N0 Nl 1Ab f
(4-23)
N0 垫块面积Ab上由上部荷载设计值产生的轴压力，
N0 0 Ab

Ab abbb
N0 Nl 1Ab f
Ab abbb
N0 0 Ab
垫块上N0和Nl合力的影响系数，不考虑纵向弯曲影 响，取 3的 值。
1．受弯构件承载力计算公式为
式中 ：
M ftm W
（4-31）
M——弯矩设计值；
ftm ——砌体弯曲抗拉强度设计值；
W——截面抵抗矩；
2．受弯构件的受剪承载力计算
其计算公式为
式中：
V fv bz
（4-32）
V——剪力设计值；
fv ——砌体抗剪强度设计值；
b——截面宽度；
z——内力臂(z＝I／S，对于矩形截面,取z=2h／3);
4.2 砌体局部受压计算
局部受压是砌体结构常见的受力形式之一。
一、 截面局部均匀受压
局部受压承载力计算公式如下：
Nl f Al
1 0.35 A0 1
Al 式中，Nl 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。
(4-16) (4-17)
拉力时，可采用砌体结构(如图)。
轴心受拉构件承载力应按下列公式
计算：
Nt ft A
(4-30)
式中：Nt ——轴心拉力设计值； ft ——砌体的轴心抗拉强度
设计值。
圆形水池壁受拉示意图