建筑結(jié)構(gòu)砌體構(gòu)件承載力的計(jì)算

10.1受壓構(gòu)件

墻、柱是砌體結(jié)構(gòu)中最常用的受壓構(gòu)件。砌體受壓構(gòu)件的承載力：構(gòu)件的截面面積、砌體的抗壓強(qiáng)度、軸向壓力的偏心距及構(gòu)件的高厚比。

構(gòu)件的高厚比：構(gòu)件的計(jì)算高度H0與相應(yīng)方向邊長(zhǎng)h的比值，用β表示，即β=H0/h。

β≤3時(shí)稱為短柱，β>3時(shí)稱為長(zhǎng)柱。對(duì)短柱的承載力可不考慮構(gòu)件高厚比的影響。

10.1.1受壓構(gòu)件的受力分析1.受壓短柱的受力分析軸心壓力，較小偏心壓力。2.軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析材料不均勻、初彎曲在受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算中要考慮穩(wěn)定系數(shù)φ的影響。3.偏心受壓長(zhǎng)柱的受力分析附加偏心距ei?！镀鲶w規(guī)范》根據(jù)不同的砂漿強(qiáng)度等級(jí)和不同的偏心距及高厚比計(jì)算出φ值，見表10-1~表10-3，供計(jì)算時(shí)查用。10.1.2受壓構(gòu)件承載力的計(jì)算規(guī)范規(guī)定無(wú)筋砌體受壓構(gòu)件的承載力按下式計(jì)算

式中N——軸向力設(shè)計(jì)值；

——高厚比β和軸向力偏心矩e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)；

f——砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A——截面面積，對(duì)各類砌體均應(yīng)按毛截面計(jì)算?！?/p>

計(jì)算影響系數(shù)或查

值表時(shí)，構(gòu)件高厚比β應(yīng)按下式計(jì)算對(duì)矩形截面對(duì)T形截面式中H0——受壓構(gòu)件的計(jì)算高度；

h——矩形截面軸向力偏心方向的邊長(zhǎng)，當(dāng)軸心受壓時(shí)取截面較小邊長(zhǎng)；

hT——T形截面的折算厚度，可近似按3.5i計(jì)算；

i——截面回轉(zhuǎn)半徑；

γβ——不同砌體材料的高厚比修正系數(shù)，查表10-4。

對(duì)矩形截面構(gòu)件，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長(zhǎng)大于另一方向的邊長(zhǎng)時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)較小邊長(zhǎng)方向按軸心受壓進(jìn)行驗(yàn)算。式中y——截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。

圖10-2減小偏心距的措施受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式的適用條件是e≤0.6y圖10-3砌體的局部受壓

砌體局部受壓的特點(diǎn)

∵承壓面積小∴局部砌體抗壓強(qiáng)度有較大提高！

∴一般（全截面）抗壓承載力計(jì)算滿足，并不能說局部承壓的承載力計(jì)算也滿足，故還應(yīng)對(duì)局壓專門計(jì)算！局部承壓的類型：均勻受壓；非均勻受壓（梁或屋架端受壓）；10.2局部受壓1.砌體局部均勻受壓的破壞形態(tài)試驗(yàn)研究表明，局部受壓有三種破壞形態(tài)：（1）因豎向裂縫發(fā)展引起的破壞（2）劈裂破壞（3）與墊板直接接觸的砌體局部破壞10.2.1砌體局部均勻受壓圖10-4砌體局部均勻受壓破壞形態(tài)ALA0注意：在數(shù)值上，A0中還包含AL。常見“套箍強(qiáng)化效應(yīng)”的情況：

應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象：砌體內(nèi)存在未直接承受壓力的面積，就有應(yīng)力擴(kuò)散的現(xiàn)象，可在一定程度上提高砌體的抗壓強(qiáng)度。

套箍強(qiáng)化效應(yīng)：砌體縱向局部受壓后，若橫向變形受到約束，則呈三向或雙向受壓狀態(tài)，使砌體抗壓強(qiáng)度明顯提高，稱為套箍強(qiáng)化效應(yīng)。

砌體局部均勻受壓時(shí)的抗壓強(qiáng)度可取為γ?，?為砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，γ為砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)。按下式計(jì)算式中γ——砌體的局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)；

A0——影響砌體的局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積；

Al——局部受壓面積。2.砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)γ的限值：

（1）在圖10-5（a）的情況下，γ≤2.5；（2）在圖10-5（b）的情況下，γ≤2.0；γ的限值：

（3）在圖10-5

（c）的情況下，γ≤1.5；（4）在圖10-5

（d）的情況下，γ≤1.25；γ的限值：

（5）對(duì)混凝土砌塊灌孔砌體，在（1）、（2）的情況下，尚應(yīng)符合γ≤1.5；未灌孔混凝土砌塊砌體，γ=1.0。（6）對(duì)多孔磚砌體孔洞難以灌實(shí)時(shí)，應(yīng)按γ=1.0取用；當(dāng)設(shè)置混凝土墊塊時(shí)，按墊塊下的砌體局部受壓計(jì)算。砌體截面中受局部均勻壓力時(shí)的承載力計(jì)算公式為式中

Nl——局部受壓面積上的軸向力設(shè)計(jì)值；

γ——砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)；

f——砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，局部受壓面積小于0.3m2

，可不考慮強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)γa的影響；

Al——局部受壓面積。3.局部均勻受壓承載力計(jì)算10.2.2梁端支承處砌體局部受壓1.梁端有效支承長(zhǎng)度梁的擱置長(zhǎng)度為a，有效支承長(zhǎng)度為a0，砌體局部受壓面積Al=a0b（b為梁寬）。a0的取值主要取決于梁的剛度、砌體強(qiáng)度、局部受壓荷載的大小等。圖10-6梁端局部受壓式中a0——梁端有效支承長(zhǎng)度（mm），當(dāng)a0大于a時(shí)，應(yīng)取a0等于a；

hc——梁的截面高度（mm）；

?——砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）。《規(guī)范》給出梁端有效支承長(zhǎng)度的計(jì)算公式為2.上部荷載對(duì)局部抗壓的影響①梁端支承壓力Nl；②上部砌體傳至梁端下面砌體局部面積上的軸向力N0。但由于梁端底部砌體的局部變形而產(chǎn)生“拱作用”，使上部砌體傳至梁下砌體的平均壓力減小為ψN0。上部荷載對(duì)局部抗壓強(qiáng)度的影響《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)A0/Al≥3時(shí)，不考慮上部荷載的影響。梁端下面砌體局部面積上受到的壓力包括兩部分：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，局部受壓承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中N0——局部受壓面積內(nèi)的上部軸向力設(shè)計(jì)值；

ψ——上部荷載的折減系數(shù)，當(dāng)時(shí)，取ψ=0；

η——梁端底面應(yīng)力圖形的完整系數(shù)，可取η=0.7，對(duì)于過梁和墻梁可取η=1.0。3.梁端支承處砌體局部受壓承載力計(jì)算10.2.3梁下設(shè)有剛性墊塊的砌體局部受壓剛性墊塊定義：

若局壓不滿足時(shí)，可設(shè)墊塊解決。目的：局壓面積擴(kuò)大，應(yīng)力減小。類型：預(yù)制鋼筋混凝土墊塊；預(yù)制素混凝土墊塊；墊塊與梁端同時(shí)現(xiàn)澆。

試驗(yàn)還表明：剛性墊塊下砌體的局部受壓可采用砌體偏心受壓的公式計(jì)算。

在梁端下設(shè)有預(yù)制或現(xiàn)澆剛性墊塊的砌體局部受壓承載力按下列公式計(jì)算圖10-8壁柱上設(shè)有墊塊時(shí)梁端局部受壓圖10-9與梁端現(xiàn)澆成整體的剛性墊塊梁端設(shè)有剛性墊塊時(shí)，梁端有效支承長(zhǎng)度a0按下式計(jì)算式中δ1——?jiǎng)傂詨|塊的影響系數(shù)。墊塊上Nl合力點(diǎn)位置可取0.4a0處。σ0/?00.20.40.60.8δ15.45.76.06.97.8表10-5系數(shù)δ1值表10.2.4梁下設(shè)有長(zhǎng)度大于h0鋼筋混凝土墊梁圖10-10墊梁局部受壓

按照彈性力學(xué)的平面應(yīng)力問題求解，可得到梁下最大壓應(yīng)力為

當(dāng)墊梁長(zhǎng)度>h0時(shí)，稱為柔性墊梁；當(dāng)柔性墊梁置于磚墻上，相當(dāng)于承受集中荷載的“彈性地基”上的無(wú)限長(zhǎng)梁。因此，規(guī)范建議，墊梁應(yīng)滿足下式：試驗(yàn)指出：當(dāng)采用鋼筋混凝土墊梁時(shí)：=1.5~1.6用三角形近似代替實(shí)際壓應(yīng)力圖形墊梁下的砌體局部受壓承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算

式中N0——墊梁上部軸向力設(shè)計(jì)值；

bb——分別為墊梁在墻厚方向的寬度；

δ2——當(dāng)荷載沿墻厚方向均勻分布時(shí)δ2取1.0，不均勻時(shí)δ2取0.8；

h0——墊梁的折算高度（mm）；10.3軸心受拉、受彎和受剪構(gòu)件10.3.1軸心受拉構(gòu)件砌體軸心受拉構(gòu)件的承載力應(yīng)按下式計(jì)算式中Nt——軸心拉力設(shè)計(jì)值；

?t——砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。圖10-13圓形水池壁受拉≤

10.3.2受彎構(gòu)件

圖10-14受彎構(gòu)件

沿齒縫截面計(jì)算：受彎承載力和受剪承載力沿通縫截面受彎構(gòu)件的受彎承載力計(jì)算公式≤式中M——彎矩設(shè)計(jì)值；

ftm——砌體彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

W——截面抵抗矩。1.受彎承載力計(jì)算受彎構(gòu)件的受剪承載力應(yīng)按下式計(jì)算2.受剪承載力計(jì)算式中V——剪力設(shè)計(jì)值；

fV——砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；≤b、h——截面的寬度和高度；

I——截面慣性矩；

S——截面面積矩。z——內(nèi)力臂,，當(dāng)截面為矩形時(shí)取；10.3.3受剪構(gòu)件

沿通縫或沿階梯形截面破壞時(shí)受剪構(gòu)件的承載力的計(jì)算公式當(dāng)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γG=1.2時(shí)當(dāng)永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γG=1.35時(shí)式中A——水平截面面積，當(dāng)有孔洞時(shí)，取凈截面面積；圖10-15拱支座截面受剪?V——砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表2-14采用，對(duì)灌孔的混凝土砌塊砌體取?