《砼结构与砌体结构设计》演示稿-第5章第四讲

1、 混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计第第5章章 砌体结构砌体结构第四讲第四讲中南大学土木工程学院建筑工程系中南大学土木工程学院建筑工程系 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压l梁端支承在梁端支承在墙、柱顶面墙、柱顶面，只作用有梁端传来的荷载Nl；l梁端支承在梁端支承在墙、柱高度中部墙、柱高度中部，作用有梁端传来的荷载Nl和上部结构传来的轴向压力N0。(2) 梁端支承处砌体的局部受压梁端支承处砌体的局部受压 梁的挠曲变形梁的挠曲变形和支承处砌体的压缩

2、变形，使梁端发生转动支承处砌体的压缩变形，使梁端发生转动 支承处砌体局部受压面上呈现不均匀分布压应力不均匀分布压应力。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 砌体边缘的位移：砌体边缘的位移： max0tanya 相应的最大压应力：相应的最大压应力： maxmax0tankyka 根据静力平衡条件：根据静力平衡条件： 假定假定梁端砌体的压缩变形与压应力成梁端砌体的压缩变形与压应力成正比正比；并令并令梁端挠曲变形时的转角转角为，梁端支承处砌体的压缩刚度压缩刚度为k。

3、 梁的挠曲变形梁的挠曲变形和支承处砌体的压缩变形，支承处砌体的压缩变形，使梁端发生转动使梁端发生转动 梁的有效支承长度有效支承长度a0小于搁置长度搁置长度a；砌体局部受压面积Al=a0b。lNdA20tanlNka baa0Nlmax0.4a0hc 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 假定假定梁端砌体的压缩变形与压应力成梁端砌体的压缩变形与压应力成正比正比；并令并令梁端挠曲变形时的转角转角为，梁端支承处砌体的压缩刚度压缩刚度为k。 梁的挠曲变形梁的挠曲变形和支

4、承处砌体的压缩变形，支承处砌体的压缩变形，使梁端发生转动使梁端发生转动 梁的有效支承长度有效支承长度a0小于搁置长度搁置长度a；砌体局部受压面积Al=a0b。aa0Nlmax0.4a0hc10.687k fmm取 c010haaf 简化规范公式简化规范公式：038/tan laNbf上两式中，上两式中，f 的单位为的单位为MPa，Nl的单位的单位为为kN，a0、b、hc的单位为的单位为mm。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 梁端荷载 增加 梁底砌体压缩变形

5、增大。 若上部荷载N0产生的平均压应力0较小时，梁顶与砌体接触面积减少，甚至脱开、开裂砌体形成内拱传递上部荷载内拱传递上部荷载N0，引起内力重分布内力重分布。 试验表明，当梁端A0/Al2( 规范偏安全取规范偏安全取A0/Al3)时，内拱卸载作用内拱卸载作用就可以形成，即可不考虑上部荷载对梁端砌体局压的影响。但随着A0/Al的减少，内拱卸荷作用将逐渐减小。 N0存在和扩散对下部砌体有横向约束作用横向约束作用，局部抗压强度略有提高。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局

6、部受压 规范规范采用上部荷载折减系数上部荷载折减系数来考虑这种内拱卸荷作内拱卸荷作用用，即01.5 0.5lAAl当A0/Al3时，取0，即不考虑上部荷载作用；l当A0/Al1时，1，即上部荷载全部作用在梁端局部受压面上。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 应满足：应满足：max0lf 0000011llllllNNAAAa bNA其中， 0llNNfA 梁端支承处局压承载力计算公式：梁端支承处局压承载力计算公式：问题：梁端支承砌体局压承载力不足时如何处理？

7、问题：梁端支承砌体局压承载力不足时如何处理？0 、0上部荷载实际产生的平均应力和计算平均应力； 压应力图形完整系数，对过梁和墙梁可取过梁和墙梁可取1.0，其它取，其它取0.7。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 高度tb180mm，且其挑出梁边的长度不大于其高度的垫块。 解决梁端支承砌体局部受压承载力不足的有效措施：解决梁端支承砌体局部受压承载力不足的有效措施：l设置垫块：设置垫块：包括 (a) 预制预制刚性垫块；刚性垫块； (b) 与梁端整体与梁端整体现浇

8、的现浇的垫块垫块l设置设置垫梁：垫梁：长度长度h0的混凝土的混凝土垫梁垫梁(圈梁) 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 作用：作用： 增大局部受压面积；增大局部受压面积； 将梁端压力较好地传至砌体截面上。将梁端压力较好地传至砌体截面上。 垫块底面积以外的砌体同样对局压砌体的垫块底面积以外的砌体同样对局压砌体的横向变形横向变形具有具有套箍作用套箍作用，对砌体局部抗压强度产生有利影响有利影响。 考虑到垫块底面压力的不均匀性垫块底面压力的不均匀性，偏安全取垫块外砌体

9、面积的有利影有利影响系数响系数1为砌体局部抗压强度提高系数的的0.8倍倍。即即 1= 0.8 刚性垫块下砌体的局部受压可借用砌体偏心受压短柱偏心受压短柱承载力公式进行计算。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压10blNANf bb01bb0.810.351a bAAA l按偏心短柱的偏心影响系数确定(3)；l10.8，以Ababbb代替Al计算，ab为垫块伸入墙内的长度，bb为垫块的宽度；l壁柱壁柱内设置预制刚性垫块时，计算A0时不考虑翼缘部分不考虑翼缘部分的

10、影响的影响，但壁柱上垫块伸入墙内的长度不少于120mm。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压l刚性垫块刚性垫块上表面上表面梁端梁端有效支承长度有效支承长度：c01ahf 刚性垫块影响系数刚性垫块影响系数1的取值的取值0 / f00.20.40.60.815.45.76.06.97.810blNANf bb01bb0.810.351a bAAA 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体

11、结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 垫块与梁端现浇成整体后，垫块与梁端共同变形，与预制刚性垫块时垫块时的受力特点有区别。 但为了简化计算，仍可按预制刚性垫块预制刚性垫块进行局压承载力计算，但应以Aba0bb代替代替Al。梁端与垫块现浇成整体梁端与垫块现浇成整体 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压h0 梁、屋架支承处的圈梁可起垫梁圈梁可起垫梁作用。 当垫梁长度h0(垫梁的折算高度垫梁的折算高度)时，即可视为承受集中荷载的“弹性地基弹性地基”上的

12、无限长梁。 采用弹性力学平面应力理论弹性力学平面应力理论，梁下的最大压应力最大压应力为：3ymaxbbb0.306lNEhE Ib 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 为简化计算，近似用三角形三角形应力图形代替实际曲线应力图形，并取折算应力的分布长度为h0，由静力平衡条件可由静力平衡条件可得：得：0bymax12lNh b 3ymaxbbb0.306lNEhE Ib又又33b bb b02.082E IE IhEhEh 垫梁折算高度垫梁折算高度h0 ： 中中南

13、南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局部受压 研究表明，砌体临近破坏时，其实际最大应力比上述弹性分析的结果大得多，其ymax/f远大于远大于1.5。现偏安全取：ymax1.5 f 同时，考虑到垫梁bbh0/2范围内上部荷载设计值产生的轴力N0，则b0b0b001.52.3562.42lb hfb h fbfNNh 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.2 局

14、部受压30b0b00bb0202.422lNNbhfb hE INhEh 2沿墙厚方向荷载类型调整系数沿墙厚方向荷载类型调整系数，当荷载均匀分布时取1.0，不均 匀分布时取0.8。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.3 轴心受拉、受弯和受剪构件5.4.3 轴心受拉、受弯和受剪构件轴心受拉、受弯和受剪构件ttNfA 承载力计算公式承载力计算公式： 砌体抗拉强度很低抗拉强度很低，工程上很少采用砌体轴心受拉构件。 但容积较小的圆形水池或筒仓圆形水池或筒仓，在液体或松散物料的侧压

15、力作用下，壁内只产生环向拉力只产生环向拉力时，可采用砌体结构。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.3 轴心受拉、受弯和受剪构件 砖砌平拱过梁、挡土墙以及偏心受压墙体砖砌平拱过梁、挡土墙以及偏心受压墙体，在弯矩作用下可能沿齿缝截面沿齿缝截面或沿砖和竖向灰缝截面沿砖和竖向灰缝截面或沿通缝截面沿通缝截面因弯曲受拉破坏。tmMWf v0v0=IVb ZbSff 受弯受弯承载力计算：承载力计算： 受剪受剪承载力计算：承载力计算： 中中南南大大学学Design of Concrete

16、 & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.3 轴心受拉、受弯和受剪构件 当无拉杆拱支座无拉杆拱支座采用砖和砌块砌体，可能产生沿水平通缝沿水平通缝截面截面的受剪破坏。 v00VfA 受剪承载力取决于砌体抗剪强度砌体抗剪强度和作用在截面上的正应力正应力所产生的摩擦力所产生的摩擦力之和。沿通缝受剪承载力沿通缝受剪承载力计算公式： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.3 轴心受拉、受弯和受剪构件0001.20.260.

17、0821.350.23 0.06()()()(51.20.60.641.350.648.606)0.GGGGffff砖砌体混凝土砌块砌体砖砌体混凝土砌块砌体轴压比，应当时，；当时，。当时，。当时，。满足。 v00VfA 剪压复合受力影响系数，剪压复合受力影响系数，修正系数修正系数（为什么？）（为什么？） 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.4 网状配筋砖砌体构件 当砌体结构构件承载力不足，而截面尺寸不能增大截面尺寸不能增大、材料材料强度也无法提高强度也无法提高时，可采用网状

18、配筋砖砌体。 在水平灰缝内每隔每隔3-5皮砖皮砖设置一层横向钢筋网的配筋砌体。5.4.4 网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.4 网状配筋砖砌体构件5.4.4 网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件 横向钢筋网分为：横向钢筋网分为： 方格钢筋网：在方格钢筋网：在同一水平灰缝同一水平灰缝内形成钢筋网内形成钢筋网 连弯钢筋网：交错置于连弯钢筋网：交错置于两相邻灰缝两相邻灰缝内形成网状配筋内形成网状配筋 中中南南大大学学Design of Co

19、ncrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.4 网状配筋砖砌体构件 按裂缝开展可分为三个阶段：按裂缝开展可分为三个阶段： 阶段：阶段： 从开始加载至第一条裂缝出现。从开始加载至第一条裂缝出现。 单砖内产生细小裂缝单砖内产生细小裂缝，与无筋砌体相同与无筋砌体相同，处于弹性弹性受力阶段。此时，N=(60-75%)Nu 。 阶段：阶段： 随着压力增加，裂缝不断发展。随着压力增加，裂缝不断发展。 裂缝数量增多，但开展缓慢，竖向裂缝因受横向钢筋网约束产生在钢筋网片之间，不会不会形成贯通裂缝形成贯通裂缝。 阶段：阶段： 压力增加至砌

20、体完全破坏。压力增加至砌体完全破坏。 破坏时，不能形成独立小柱，部分砖因严重开裂或压碎开裂或压碎而脱落，砖的强度得到较为充分发挥，砌体抗压强度提高较大。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.4 网状配筋砖砌体构件 网状配筋砌体受压承载力提高的原因：网状配筋砌体受压承载力提高的原因： l 砌体受压时，在产生竖向变形竖向变形的同时还产生横横 向变形向变形。l 钢筋网与灰缝砂浆之间的摩擦力和粘结力钢筋网与灰缝砂浆之间的摩擦力和粘结力 网状钢筋与砌体共同工作并能承受较大的横向 拉应

21、力。l 钢筋弹性模量远高于砌体弹性模量钢筋弹性模量远高于砌体弹性模量 从而约 束了砌体的横向变形，减少砖中的水平拉力。l 横向钢筋网的约束作用横向钢筋网的约束作用 砌体竖向裂缝一般 出现在钢筋网之间，砌体无法形成独立小柱而 失稳破坏， 砖的强度得到较为充分的发挥。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.4.4 网状配筋砖砌体构件(3) 网状配筋砖砌体受压构件承载力计算网状配筋砖砌体受压构件承载力计算nnAfN ln高厚比高厚比、配筋率配筋率以及轴向力偏心距轴向力偏心距e对网状 配筋砌体承载力的影响系数影响系数：2n1=1+12+0.0015