建筑師復(fù)習(xí)講義之砌體結(jié)構(gòu)(四)


三、無(wú)筋砌體構(gòu)件承載力計(jì)算
(一)受壓構(gòu)件
(1)在工程中無(wú)筋砌體受壓構(gòu)件是最常遇到的,如混合結(jié)構(gòu)房屋的窗間墻和磚柱,它們承受上部傳來(lái)的豎向荷載和自身重量。《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50003―2001)(本節(jié)以下均簡(jiǎn)稱《砌體規(guī)范》)對(duì)不同高厚比β=H0/h和不同偏心率 e/h(e/hT或)的受壓構(gòu)件承載力采用下式計(jì)算:
式中N――軸向力設(shè)計(jì)值;
φ――高厚比β和軸向力的偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù);
f―砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,應(yīng)按《砌體規(guī)范》第3.2.1條采用;
A――截面面積,對(duì)各類砌體均應(yīng)按毛截面計(jì)算;對(duì)帶壁柱墻,其翼緣寬度可按《砌體規(guī)范》第4.2.8條采用。
注: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―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。
(2)計(jì)算影響系數(shù)φ或查φ表時(shí),構(gòu)件高厚比β應(yīng)按下列公式確定:
(3)受壓構(gòu)件的計(jì)算高度H0,應(yīng)根據(jù)房屋類別和構(gòu)件支承條件等按表11―16采用。表中的構(gòu)件高度H應(yīng)按下列規(guī)定采用:
1)在房屋底層,為樓板頂面到構(gòu)件下端支點(diǎn)的距離。下端支點(diǎn)的位置,可取在基礎(chǔ)頂面;當(dāng)埋置較深且有剛性地坪時(shí),可取室外地面下500mm處;
2)在房屋其他層次,為樓板或其他水平支點(diǎn)間的距離;
3)對(duì)于無(wú)壁柱的山墻,可取層高加山墻尖高度的1/2;對(duì)于帶壁柱的山墻可取壁柱處的山墻高度。
(4)對(duì)有吊車的房屋,當(dāng)荷載組合不考慮吊車作用時(shí),變截面柱上段的計(jì)算高度可按表1l―16規(guī)定采用;變截面柱下段的計(jì)算高度可按下列規(guī)定采用:
注:①表中Hu為變截面柱的上段高度;H¬l為變截面的下段高度;
②對(duì)于上端為自由端的構(gòu)什,Ho=2H:
③獨(dú)立磚柱,當(dāng)無(wú)柱間支撐時(shí),柱在垂直排架方向的H0應(yīng)按表中數(shù)值乘以1.25后采用;
④s一房屋橫墻間距;
⑤自承重墻的計(jì)算高度應(yīng)根據(jù)周邊支承或拉接條件確定。
1)當(dāng)Hu/H≤1/3時(shí),取無(wú)吊車房屋的H0;
2)當(dāng)1/3
Iu為變截面柱上段的慣性矩,Il為變截面柱下段的慣性矩;
3)當(dāng)Hu/H≥1/2時(shí),取無(wú)吊車房屋的Ho。但在確定β值時(shí),應(yīng)采用上柱截面。
注:本條規(guī)定也適用于無(wú)吊車房屋的變截面柱。
(5)軸向力的偏心距e按內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算,并不應(yīng)超過(guò)0.6y。y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。
(二)局部受壓
砌體的局部受壓按受力特點(diǎn)的不同可以分為局部均勻受壓和梁端局部受壓兩種。
1.砌體截面局部均勻受壓
當(dāng)荷載均勻地作用在砌體局部受壓面積上時(shí),就屬于這種情況,其承載能力按下列公式計(jì)算:
式中 Nl――局部受壓面積―卜的軸向力設(shè)計(jì)值;
γ――砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù),由于局部受壓砌體有套箍作用存在,其抗壓強(qiáng)度的提高通過(guò)γ來(lái)考慮;
計(jì)算所得的γ值,尚應(yīng)符合下列規(guī)定:
1)在圖11-20(a)的情況下,γ≤2.5;
2)在圖11-20(b)的情況下,γ≤2.0;
3)在圖11-20(c)的情況下,γ≤1.5;
4)在圖11-20(d)的情況下,γ≤1.25;
5)對(duì)多孔磚砌體和按《砌體規(guī)范》第6.2.13條的要求灌孔的砌塊砌體,在1)、2)、3)款的情況下,尚應(yīng)符合γ≤1.5。未灌孔混凝土砌塊砌體,γ≤1.0。
At――局部受壓面積;
A0―影響砌體局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積,按圖11-20計(jì)算。即按下列規(guī)定采用:
1)在圖11-20(a)的情況下,
2)在圖11-20(b)的情況下,
3)在圖11-20(c)的情況下,
4)在圖ll-20(d)的情況下,
式中 a、b――矩形局部受壓面積Al的邊長(zhǎng);
h、hl――墻厚或柱的較小邊長(zhǎng),墻厚;
c――矩形局部受壓面積的外邊緣至構(gòu)件邊緣的較小距離,當(dāng)大于h時(shí),應(yīng)取 h。
2.梁端局部受壓
當(dāng)梁支承在砌體上時(shí),由于梁的彎曲,使梁端有脫開(kāi)砌體的趨勢(shì),所以梁端受壓屬于非均勻局部受壓,見(jiàn)圖11-21。梁端支承處砌體的局部受壓承載力按公式(10-26)計(jì)算:
式中 Ψ ――上部荷載的折減系數(shù),
N0――局部受壓面積內(nèi)上部傳來(lái)軸向力設(shè)計(jì)值(N)
Nl――梁端支承壓力設(shè)計(jì)值(N);
η――梁端底面壓應(yīng)力圖形完整系數(shù),一般可取0.7,對(duì)于過(guò)梁和墻梁可取 1.0;
Al――局部受壓面積,A1=a0b,b為梁的截面寬度,a0為梁端有效支承長(zhǎng)度。
a0可按公式(11-27)計(jì)算
式中 ao――梁端有效支承長(zhǎng)度,當(dāng)ao>o時(shí),應(yīng)取ao=a;
a――梁端實(shí)際支承長(zhǎng)度(1tlln);
hc――梁的截面高度(mill);
f――砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)。
當(dāng)梁端局部受壓承載力不滿足要求時(shí),可以通過(guò)在梁端加鋼筋混凝土墊塊(預(yù)制剛性墊塊,與梁端現(xiàn)澆成整體的墊塊,或?qū)⒘憾朔旁阡摻罨炷翂|梁(如圈梁)上來(lái)解決,具體計(jì)算方法可參見(jiàn)《砌體規(guī)范》有關(guān)條款。
(三)軸心受拉構(gòu)件
軸心受拉構(gòu)件的承載力,應(yīng)按公式(1l―28)計(jì)算:
式中 Nt――軸心拉力設(shè)計(jì)值;
ft――砌體軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,應(yīng)按表1l―11采用。
(四)受彎構(gòu)件 •
(1)受彎構(gòu)件的抗彎承載力,應(yīng)按公式(11―29)計(jì)算:
式中 M――彎矩設(shè)計(jì)值;
ftm――砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,按表11―11采用;
W――截面抵抗矩。
(2)受彎構(gòu)件的受剪承載力,應(yīng)按公式(11―30)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,應(yīng)按表11―11采用;
b――截面寬度;
z――內(nèi)力臂,z=I/S,當(dāng)截面為矩形時(shí),z=2h/3;
I、S、h――分別為截面的慣性矩、截面面積矩和截面高度。
(五)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,應(yīng)按公式(11-31)計(jì)算:
式中符號(hào)及有關(guān)計(jì)算見(jiàn)《砌體規(guī)范》第5.5.1條。
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