砌体结构承载力计算

第18章砌体结构构件承载力计算§18-1受压构件承载力计算§18-2砌体局部受压承载力计算§18-3轴心受拉、受弯及受剪承载力计算§18-4配筋砖砌体的承载力计算§18-1受压构件一、受压短柱不考虑纵向弯曲，但考虑弯矩（偏心距）18.1

按弹性材料计算：

偏压构件截面应力分布18.1

按材料力学公式计算得到的值偏小，即承载力偏小。有以下几个原因：材料力学假定的是弹性材料，而砌体是弹塑性材料，其截面的实际应力分布不是直线而是曲线；当截面存在应变梯度时，砌体抗压强度会提高；对于偏心距较大的情况，截面开裂后，实际的偏心距减小了。18.1

在试验研究的基础上，砌体规范提出下列不分偏心距大小、统一的偏心距影响系数计算公式：任意截面

矩形截面18.1

构件发生纵向弯曲时，其效果相当于截面在原始偏心距的基础上增加了一个附加偏心距，当偏心距e=0时，二、受压长柱18.1

当偏心距e=0时，稳定系数矩形截面：回代：18.1

式中：与砂浆强度等级有关。

砂浆强度等级≥M5M2.5

0α0.00150.0020.00918.1

高厚比高厚比修正系数反映不同砌体受压性能有差异计算高度计算厚度：非矩形截面采用折算厚度。18.1

高厚比修正系数1）烧结普通砖、烧结多孔砖：1.02）混凝土小型空心砌块：1.13）蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石和半细料石：1.24）粗料石和毛石砌体：1.518.1

一般的偏心受压构件，同时受到偏心距的影响和高厚比的影响。规范采用一个系数来综合考虑两者对承载力的影响。根据规范，当≤3时，可仅考虑附加偏心距的影响。18.1

影响系数注意：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，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。18.1

偏心矩轴向力偏心距较大时，截面在使用阶段就会过早出现裂缝，影响正常使用。为了保证使用质量，规范要求：轴向力偏心距，其中y是截面形心到轴向力偏心方向截面边缘的距离。18.1

【例4-1】截面尺寸为370mm×490mm的轴心受压砖柱，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，柱高3.2m，两端为固定铰支座。若在柱顶截面上作用有恒载80kN和活载产生的轴向力标准值均为20kN，试验算柱底截面承载力。37049018.1

【解】(1)柱底截面承受的轴向力设计值：活载起控制作用的组合：N=1.2×80+1.4×20=124kN恒载起控制作用的组合：N=1.35×80+1.4×0.7×20=127.6kN

(2)影响系数：采用M5砂浆，α=0.0015。高厚比18.1

(3)抗压强度设计值：查P34表3-3，抗压强度设计值为1.50N/mm2截面面积：A=0.37×0.49=0.1813m2<0.3m2调整系数：γa=0.7+A=0.8813调整后的抗压强度设计值：f=0.8813×1.50=1.32N/mm2

(4)承载力计算：Nu=0.90×1.32×181300=215703N=215.70KN >N=127.6KN承载力满足要求。18.1

【综合例4-2，4-3】某食堂带壁柱的窗间墙，截面尺寸见下图，壁柱高5.4m，采用MU10混凝土小型空心砌块和Mb5混合砂浆砌筑。柱顶截面上作用有轴向力N=320kN和弯矩M=41kN-m（外侧受压）。试验算墙体承载力。（计算采用刚弹性方案）18.1

【解】(1)截面几何特征：截面面积：A=2000×240+490×380=666200kNY1=（2000×240×120+490×380×（240+190））/666200 =207mmY2=620-207=413mm截面惯性距：I=174.4×108mm回转半径：i=162mm截面折算厚度：hT=3.5×162=567mm

(2)偏心距：

e=M/N=128mm。18.1

(3)高厚比： 采用M5砂浆，α=0.0015

(4)影响系数：

18.1

(5)抗压强度设计值： 查P35表3-5，抗压强度设计值为2.22N/mm2

折减系数：T形截面乘以0.85

折减后的抗压强度设计值：f=0.85×2.22=1.89N/mm2 (6)承载力计算：Nu=0.383×1.89×666200=482242N=482.242KN >N=320KN

承载力满足要求。18.1

三、无筋砌体矩形截面双向偏心受压构件18.1

§18.2砌体局部受压承载力计算一、砌体截面局部均匀受压1.按局部面积计算的抗压强度大大超过轴心抗压强度，这种提高作用通常称为“套箍作用”。

——影响局部抗压强度的计算面积，见图4-6；

——局部受压面积2.力的扩散：未直接受荷面积不同程度提高局部均匀受压承载力。18.2

(a)砌体中应力分布(b)先裂后坏(c)一裂就坏18.2

砌体局部抗压强度提高系数18.2

均匀局部受压承载力的计算公式如下：f----可不考虑强度调整系数γa的影响

18.2

二、梁端有效支承长度18.2

三、梁端砌体局部受压卸载拱

卸载拱的形成——上部荷载的折减系数在局部承压面上还有上部荷载产生的的作用。η——梁端底面受压应力图形的完整性系数，一 般可取0.7，对于过梁和墙梁取1.0。18.2

四、垫块下砌体局部受压

(a)预制刚性垫(b)现浇刚性垫块(c)壁柱上的刚性垫块18.2

预制刚性垫块但考虑到垫块底面压应力分布不均匀，偏于安全取

18.2

五、柔性垫梁下砌体局部受压柔性垫梁长度大于 ,按半无限长梁求解

18.2

N0——垫梁πbbh0/2范围内由上部荷载产生的轴向力设计值。18.2

§18.3轴心受拉、受弯及受剪承载力计算一、轴心受拉构件二、受弯构件18.3

【例4】试验算外墙上梁端砌体局部受压承载力。已知梁截面尺寸bxh=200X400,梁支承长度a=240mm。墙体采用MU10砖、M2.5混合砂浆砌筑。18.3

【解】(1)有效支承长度：

(2)局压提高系数：

18.3

(3)上部荷载折减系数：

(4)局部压力： （5）验算：

18.3

【例5】试验算外墙上梁端砌体局部受压承载力。已知梁截面尺寸bxh=200X400,梁支承长度a=240mm。墙体采用MU10砖、M2.5混合砂浆砌筑。18.3

【解】梁端设刚性垫块。验算垫块下砌体局部抗压。

(1)有效支承长度：

18.3

(2)局压提高系数：（3）影响系数（只考虑偏心影响，不考虑纵向弯曲）

18.3

18.3

(4）验算：18.3

三、受剪构件1.破坏形态:跟压应力与剪应力之比有关 较小时， ，剪切滑移破坏(剪摩破坏）

较大时， ，剪压破坏 更大时， ，斜压破坏2.强度理论:主拉应力破坏理论剪摩理论通缝18.3

一、网状配筋砖砌体图6-1网状配筋又称间接配筋

§18.4配筋砖砌体的承载力计算18.4

破坏特征

（1）在水平灰缝内配置网状钢筋可以阻止砌体横向变形的发展，提高砌体承载力。这是因为钢筋与砖砌体粘结牢固并能共同工作，而钢筋的弹性模量大于砌体的弹性模量，砌体的横向变形受钢筋约束，这相当于对受压砖砌体横向加压，使砌体产生三向应力状态。（2）网状钢筋延缓了砖块的开裂及其发展，阻止了竖向裂缝的上下贯通，避免了将砖柱分裂成半砖小柱导致的失稳破坏。砌体和钢筋的共同工作可延续到整体砖层被压碎，砌体完全破坏。18.4

18.4

下列情况不宜采用网状配筋砖砌体：

(a)偏心距e超过截面核心范围，对于矩形截面即e/h>0.17时

当偏心距e较大时，砌体截面上会出现拉应力，网状筋与砂浆间的粘结力受到破坏，钢筋约束横向变形的作用会大大降低以致完全丧失。试验表明，当e>0.5y时，网状钢筋对砌体承载力提高的作用甚微，故应使网状配筋砌体截面处于无拉应力状态，才能发挥其提高承载力的作用。

(b)偏心距e虽未超过截面核心范围，但构件高厚比β>16时

一般网状配筋砖砌体应力较高，灰缝较厚(12mm左右)，受压后变形大，即网状配筋砖砌体的弹性模量较无筋砌体的弹性模量小，故影响系数φn减低。若网状配筋砖砌体的高厚比过大，影响系数过低，网状配筋的作用将不能发挥。适用范围：e/h≤0.17，β≤1618.4

构造要求1）钢筋：直径≤8mm，采用3~4mm；钢筋网间距a不应大于120mm，也不