1、13.5 无筋砌体受压构件无筋砌体受压构件第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件一、砌体结构的基本设计原理一、砌体结构的基本设计原理 砌体结构设计规范（砌体结构设计规范（GB 50003-2011GB 50003-2011）采用以近似）采用以近似概概率理论率理论为基础的为基础的极限状态极限状态设计方法，用设计方法，用可靠度可靠度指标来度量结指标来度量结构构件的构构件的可靠度可靠度，并采用以，并采用以分项系数分项系数的设计表达式进行计算。的设计表达式进行计算。1.1.结构功能的极限状态结构功能的极限状态 极限状态：结构能完成预定功能的可靠状态与其不能完极限状态：结构能完成预定功能的可靠状态
2、与其不能完成预定功能的失效状态的界限，称为极限状态。或者说，整成预定功能的失效状态的界限，称为极限状态。或者说，整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。 结构的计算状态分为：结构的计算状态分为：承载能力极限状态承载能力极限状态和和正常使用极正常使用极限状态限状态。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件（1）承载能力极限状态）承载能力极限状态 当结构或其构件达到最大承载力，或达到不适于继续承载当结构或其构件达到最大承载力，或达
3、到不适于继续承载的变形时，称该结构或其构件达到承载能力极限状态。的变形时，称该结构或其构件达到承载能力极限状态。 当结构或其构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载当结构或其构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：能力极限状态： 1 1）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；坏），或因过度变形而不适于继续承载； 2 2）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；等）； 3 3）结构转变为机动体系；）结构转变为机动体系； 4 4）结构
4、或结构构件丧失稳定（如压屈等）；）结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）； 5 5）结构因局部破坏而发生连续倒塌。）结构因局部破坏而发生连续倒塌。 6 6）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件（2）正常使用极限状态）正常使用极限状态 当结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值时，当结构或其构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值时，称该结构或其构件达到正常使用极限状态。称该结构或其构件达到正常使用极限状态。 当结构或其构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常当结构或其构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极
5、限状态：使用极限状态： 1 1）影响正常使用或外观的变形；）影响正常使用或外观的变形； 2 2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏；）影响正常使用或耐久性能的局部损坏； 3 3）影响正常使用的振动；）影响正常使用的振动； 4 4）影响正常使用的其他特定状态；）影响正常使用的其他特定状态； 按正常使用极限状态设计时，变形过大或裂缝过宽虽影按正常使用极限状态设计时，变形过大或裂缝过宽虽影响正常使用，但危害程度不及承载力引起的结构破坏造成的响正常使用，但危害程度不及承载力引起的结构破坏造成的损失那么大，所以可适当降低对可靠度的要求。计算时取荷损失那么大，所以可适当降低对可靠度的要求。计算时取荷载标准值
6、，不需乘分项系数，也不考虑结构重要性系数载标准值，不需乘分项系数，也不考虑结构重要性系数0 0。 第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件2.2.结构的可靠度结构的可靠度可靠性：可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的的能力能力。可靠度：可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的的概率概率。建筑结构的可靠性包括建筑结构的可靠性包括安全性安全性、适用性适用性和和耐久性耐久性三项要求。三项要求。（1 1）安全性）安全性 在正常设计、施工、正常使用情况下，结构能承受可
7、能出现在正常设计、施工、正常使用情况下，结构能承受可能出现的各种荷载、变形而不发生破坏；的各种荷载、变形而不发生破坏； 在偶然事件发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不在偶然事件发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏。应发生倒塌或连续破坏。（2 2）适用性）适用性 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。（3 3）耐久性）耐久性 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件3.3.作用、作用效应、抗力作用、作用效应、抗力结构
8、功能的表达结构功能的表达S R 失效失效F作用作用 使结构产生内力和变形的原因使结构产生内力和变形的原因第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件4.4.可靠状态可靠状态 f(Z)zzPfZ = R - S结构功能函数结构功能函数 Z = R - - S Z=R-S0： 处于可靠处于可靠状态；状态； Z=R-S33时，应考虑构件的纵向弯时，应考虑构件的纵向弯曲引起的附加偏心距曲引起的附加偏心距e ei i对构件承载能力的影响。对构件承载能力的影响。;iee构件纵向弯曲引起的附加偏心距此时 中已经含有高厚比 和偏心距 对受压构件承载力的影响。Nueei 对于矩形截面对于矩形截面2i1e1)hh
9、e12（00e当， ，代入上式得01112ihe0轴心受压构件的稳定系数第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件021150.0015;2.50.002;00.009MMMMM构件的高厚比；与砂浆强度有关的系数：，。201111 12112eh 矩形截面受压构件承载力影响系数计算式为：矩形截面受压构件承载力影响系数计算式为： 对对T T形或十字形截面受压构件，将上式中的形或十字形截面受压构件，将上式中的h h用用h hT T代替。代替。03=1当时，上式与短柱承载力影响系数公式相同第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件 为计算方便，受压构件承载力的影响系数为计算方便，受压构件承载力的
10、影响系数已制成表格。已制成表格。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件3.3.注意的问题注意的问题 (1) (1)对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面尺寸大于对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面尺寸大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小的边另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小的边长方向按轴心受压验算。验算公式为：长方向按轴心受压验算。验算公式为：0NfA 0 0可查影响系数可查影响系数表中表中e=0e=0一栏。一栏。 (2) (2)由于砌体材料种类不同，构件的承载能力有较大差异，由于砌体材料种类不同，构件的承载能力有较大差异，因此计算影响系数因此计算影响系数
11、时，构件高厚比按下列公式确定：时，构件高厚比按下列公式确定：0THh0Hh对矩形截面对矩形截面对对T T形截面形截面0H不同砌体材料构件的高厚比修正系数；受压构件的计算高度：第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件11.021.131.241.551.0高厚比修正系数按以下规则确定：（）烧结普通砖、烧结多孔砖砌体；（ ）混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土及轻集料混凝土砌块；（ ）蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石；（ ）粗料石和毛石砌体；（ ）灌孔混凝土砌块砌体。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件房房 屋屋 类类 别别柱柱带壁柱墙或周边拉结的墙带壁柱墙或周边拉结的墙排架排
12、架方向方向垂直排垂直排架方向架方向s2H2H sHs H有吊有吊车的车的单层单层房屋房屋变截面变截面柱上段柱上段弹性方案弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性方案、刚刚性方案、刚弹性方案弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊无吊车的车的单层单层或多或多层房层房屋屋单跨单跨弹性方案弹性方案1.5H1.0H1.5H刚弹性方案刚弹性方案1.2H1.0H1.2H多跨多跨弹性方案弹性方案1.25H1.0H1.25H刚弹性方案刚弹性方案1.10H1.0H1.10H刚性方案刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4 s+0.2H0.6 s注：1、
13、表中Hu为变截面柱的上段高度，Hl 为变截面柱的下段高度。 2、对于上端为自由端的构件， H0 =2H； 3、独立砖柱，柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用。 4、s-房屋横墙间距。受压构件的计算高度受压构件的计算高度H H0 0第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件 (3) (3)当偏心距较大时，构件的刚度和承载力将进一步降低，当偏心距较大时，构件的刚度和承载力将进一步降低，因此，规范规定上式中的因此，规范规定上式中的e e不得超过不得超过0.6y0.6y，y y为截面重心到轴为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。当超过时，应采取减小向力所在偏心方向
14、截面边缘的距离。当超过时，应采取减小偏心距的措施（采用组合砖砌体构件等）。偏心距的措施（采用组合砖砌体构件等）。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件例例13-113-1：某房屋中高度：某房屋中高度H=3.6mH=3.6m、截面尺寸、截面尺寸400mm400mm600mm600mm的柱，的柱，采用采用MU10MU10的混凝土小型空心砌块和的混凝土小型空心砌块和Mb5Mb5的砂浆砌筑，柱底承受的砂浆砌筑，柱底承受的轴心压力标准值的轴心压力标准值N Nk k=220kN=220kN（其中由永久荷载产生的为（其中由永久荷载产生的为170kN170kN，已包括柱自重）。该房屋结构的安全等级为二级
15、，设计使用已包括柱自重）。该房屋结构的安全等级为二级，设计使用年限为年限为50a50a。试验算柱的承载力。试验算柱的承载力。第十三章 砌体结构13.5 无筋砌体受压构件例例13-213-2：某单层厂房带壁柱的窗间墙截面尺寸如下图所示，：某单层厂房带壁柱的窗间墙截面尺寸如下图所示，计算高度计算高度H H0 0=5.1m=5.1m，采用，采用MU10MU10烧结普通砖和烧结普通砖和M7.5M7.5水泥砂浆砌筑，水泥砂浆砌筑，当承受轴向力设计值当承受轴向力设计值N=250kNN=250kN，弯矩设计值，弯矩设计值M=20kN.mM=20kN.m，试验算，试验算其截面承载力是否满足要求。其截面承载力是否满足要求。
