砌体结构砌体局部受压计算
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砌体结构局部受压计算问题分析高 智江苏沪宁钢机股份有限公司,北京 100125摘 要:由于《砌体结构设计规范》(GB 50003—2011)在砌体局部受压承载力计算方法上存在一些不足,因此文章通过具体结构例题的计算,给出《砌体结构设计规范》(GB 50003—2011)中各个公式计算参数的合理取值,并建议在梁端增设梁垫,以此来提高砌体结构局压能力。
关键词:砌体结构;局部受压;梁垫中图分类号:TU364文献标志码:A文章编号:2096-2789(2021)02-0034-021 概述砌体结构因其技术成熟、应用广泛、工程造价较为低廉,目前仍然在一些多层建筑中应用。
局部受压(以下简称“局压”)是砌体结构中的主要受力状态之一,由于局压造成的破坏在工程实际中并不少见,且后果严重,修复困难,甚至曾出现过因砌体局部抗压强度不足而发生房屋倒塌的事故,因此正确计算砌体局压承载力很有必要。
局压计算按其相对位置不同又可分为下列几种受荷情况:中心局压、中部或边缘局压、端部局压和角部局压。
试验表明,局压相对位置是影响局压承载力很重要的因素之一[1]。
文章选取2个算例来说明,算例平面布置如图1所示(见图1中节点1和节点2)。
(2)梁下砌体的局压面积上受到的是均匀压力。
《规范》第5.2.1条指出,砌体截面中受局部均匀压力时的承载力应满足下式的要求:(1)式中:N l 为局压面积上的轴向力设计值,由于为中间节点,因此应为左右两侧次梁梁端剪力之和,此处与节点2类型的梁端情况不同,节点2只考虑单侧梁端的剪力。
γ为砌体局部抗压强度提高系数,实际是考虑局部压力存在力的扩散以及周围砌体对局压范围内的砌体施加约束作用,使强度得以提高。
《规范》在计算γ时给出4种情况,如图2所示。
其中,(a)为四面约束;(b )为三面约束;(c)为两面约束;(d )为单面约束。
可见约束得越多,强度提高得越多,而此例中实际情况虽然和图2(b )情况很像,但应按图2(c)情况计算,即都属于两面约束,γ≤1.5。
第三章 无筋砌体构件承载力的计算3.1柱截面面积A=0.37×0.49=0.1813m 2<0.3 m 2砌体强度设计值应乘以调整系数γa γa =0.7+0.1813=0.8813查表2-8得砌体抗压强度设计值1.83Mpa ,f =0.8813×1.83=1.613Mpa7.1037.06.31.10=⨯==h H βγβ 查表3.1得:ϕ= 0.8525 kN N kN N fA 1403.249103.249101813.0613.18525.036=>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ满足要求。
3.2(1)沿截面长边方向按偏心受压验算 偏心距mm y mm N M e 1863106.06.03210350102.1136=⨯=<=⨯⨯== 0516.062032==h e 548.1362070002.10=⨯==h H βγβ 查表3.1得:ϕ= 0.6681 柱截面面积A=0.49×0.62=0.3038m 2>0.3 m 2 γa =1.0查表2-9得砌体抗压强度设计值为2.07Mpa , f =1.0×2.07=2.07 MpakN N kN N fA 35015.4201015.420103038.007.26681.036=>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ满足要求。
(2)沿截面短边方向按轴心受压验算14.1749070002.10=⨯==h H βγβ 查表3-1得:φ0= 0.6915因为φ0>φ,故轴心受压满足要求。
3.3(1)截面几何特征值计算截面面积A=2×0.24+0.49×0. 5=0.725m 2>0.3m 2,取γa =1.0 截面重心位置m y 245.0725.025.024.05.049.012.024.021=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯+⨯⨯= y 2=0.74-0.245=0.495m截面惯性矩()()232325.0495.05.049.0125.049.012.0245.024.021224.02-⨯⨯+⨯+-⨯⨯+⨯=I =0.02961m 4截面回转半径 m A I i 202.0725.002961.0=== T 形截面折算厚度h T =3.5i=3.5×0.202=0.707m(2)承载力m y m N M e 147.0245.06.06.01159.0630731=⨯=<=== 164.0707.01159.0==T h e 22.12707.02.72.10=⨯==T h H βγβ 查表3-1得:ϕ= 0.4832 查表2-7得砌体抗压强度设计值f =2.07Mpa则承载力为 kN kN N fA 63016.7251016.72510725.007.24832.036>=⨯=⨯⨯⨯=ϕ3.4(1)查表2-8得砌体抗压强度设计值f =1.83 Mpa砌体的局部受压面积A l =0.2×0.24=0.048m 2影响砌体抗压强度的计算面积A 0=(0.2+2×0.24)×0.24=0.1632m 2(2)砌体局部抗压强度提高系数 5.1542.11048.01632.035.01135.010>=-+=-+=l A A γ 取5.1=γ (3)砌体局部受压承载力kNN kN N fA l 13576.1311076.13110048.083.15.136=≈=⨯=⨯⨯⨯=γ%5%46.2%10076.13176.131135<=⨯- 承载力基本满足要求。
一、结构平面布置1、该楼结构平面布置图如图1所示:2、确定板、支撑梁的截面尺寸①板厚:双向板板厚:h=3900/50=78㎜,选取h=100㎜②支撑梁:截面高度:h=(1/10~1/15)L0=(1/10~1/15)×6600=(660~440)㎜,取h=500㎜截面宽度:b=(1/2~1/3)h=(1/2~1/3)×500=(250~167)㎜取b=250㎜其中,梁伸入墙240mm。
墙厚240mm。
另,构造柱的设置:构造柱的设置见图。
除此以外,构造柱的根部与地圈梁连接,不再另设基础。
在柱的上下端500mm 范围内加密箍筋为φ6@150。
圈梁设置:各层、屋面均设置圈梁,外纵墙和内纵墙也做圈梁。
二、结构内力的计算(一)双向板楼盖的计算1、板恒荷载,活荷载的计算:30mm厚水磨石地面:0.65KN/㎡20mm厚混合砂浆抹灰:0.02×17KN/㎡=0.34 KN/㎡100mm厚钢筋混凝土:0.1×25 KN/㎡=2.5 KN/㎡故g k=0.65+0.34+2.5 KN/㎡=3.49 KN/㎡则恒荷载设计值:g=1.2×3.49 KN/㎡=4.19 KN/㎡教室活荷载设计值:q1=1.4×2.0KN/㎡=2.8 KN/㎡走廊、楼梯、厕所活荷载设计值:q2=1.4×2.5 KN/㎡=3.5 KN/㎡由于取1米板带为计算单位,则教室板活荷载设计值为:g+q1=4.19+2.8=6.99 KN/㎡走廊、楼梯、厕所的板活荷载设计值为:g+q2=4.19+3.5=7.69 KN/㎡2、梁恒荷载、活荷载的计算①:L1梁荷载设计值:恒荷载设计值g:由板传来: 4.19×3.90mkN/=16.34mkN/梁自重: 1.2×0.25×(0.5-0.1)×25mkN/=3.00mkN/梁侧抹灰: 1.2×0.02×(0.5-0.1)×2×17kn/m=0.33mkN/所以恒荷载设计值:g=16.34+3.00+0.33=19.67mkN/活荷载设计值q:由板传来: q=1.4×2.0×3.90mkN/=10.92mkN/则p=g+q=30.59mkN/②L2梁荷载设计值:恒荷载设计值g:由板传来: 4.19×3.60mkN/=15.08mkN/梁自重: 1.2×0.25×(0.5-0.1)×25mkN/=3.00mkN/梁侧抹灰: 1.2×0.02×(0.5-0.1)×2×17kn/m=0.33mkN/恒荷载设计值:g=15.08+3.00+0.33=18.14mkN/活荷载设计值q:由板传来: q=1.4×2.0×3.60m kN /=10.08m kN / 则p=g+q=28.22m kN / 3、双向板的内力计算(1)B1是两邻边固定、两邻边简支的板 长边与短边之比269.13900660012<==l l ,按双向板计算。
程序适用于12层以下任意平面布置的砌体结构及底框-抗震墙砌体结构的计算。
底框-抗震墙砌体结构层数为1或2。
一、砌体结构抗震验算(1)砌体结构抗震验算的计算过程用底部剪力法计算各层地震力——按楼面刚度和墙体侧向刚度分配地震剪力到每个墙段——导算楼面荷载和墙体自重计算墙体压应力——按墙体截面的抗震受剪承载力计算公式验算个墙段的受剪承载力。
(2)砌体结构抗震验算的计算内容验算每一大片墙体的抗震受剪承载力,计算对象包括门窗洞口在内的大片墙体,求出每一片墙体在抗震受剪时考虑压力影响的沿阶梯形截面坡坏的抗震抗剪强度。
计算结果是抗力与效应的比值。
验算各门窗间墙段的抗震受剪承载力,当墙段的抗震受剪承载力不满足时,将计算出墙段所需水平配筋的总截面面积。
(3)参数输入地下室结构嵌固高度(mm)<3层:当有地下室或者有半地下室时,输入地下室或半地下室至计算水平地震力的地平面的高度,该高度值小于房屋3层高度。
(当输入的嵌固高度大于0时,在计算基底总地震力时不计算地平面以下结构部分的重力荷载代表值,在计算各层的地震力和地震剪力时,结构总高度将减去高高度值)。
施工质量控制等级:1,2,3级对砌体的强度作相应的调整系数为1.05,1.00,0.89。
砂浆类型:选择水泥砂浆对砌体的抗压强度(*0.9)、抗剪强度(*0.8)。
(4)计算结果黄色数据:是个大片墙包括门窗洞口的抗震验算结果,数值结果是抗力与荷载效应的比值,标注方向与该片墙的轴线垂直。
计算结果小于一,不满足抗震强度要求,用红色显示。
兰色数据:是个门窗间墙段的验算结果。
标注方向与该墙段平行。
不满足用红色显示,旁边括号给出层间竖向截面中所需水平钢筋的总截面面积(mm*mm)。
白色数据:为混凝土剪力墙的剪力设计值(kn),可以根据次值对墙体进行配筋。
(5)墙体剪力设计值计算结果各大片墙剪力设计值垂直于该墙比标注,各墙段平行标注,都为白色。
二、底框-抗震墙结构的计算(1)底框-抗震墙结构的计算过程和内容1.计算底框-抗震墙的填充墙和其他各层砖墙的抗震承载力,以及底框结构中的混凝土剪力墙的剪力设计值。