砌体结构1第三章_无筋砌体结构构件承载力计算_(2)砌体结构.pptVIP

第三章 无筋砌体结构构件承载力计算 专业名称：土木工程 年 级：2010 级 任课教师：刘 凤 利 3.1 受压构件 3.1.1轴心受压短柱 试验结果表明：无筋砌体短柱在轴心压力作用下，截面压应力均匀分布。随着压力增大，首先在单砖上出现垂直裂缝，继而裂缝连续、贯通，将构件分成若干竖向小柱，最后竖向砌体小柱因失稳或压碎而发生破坏。轴心受压短柱的承载力计算公式为： 式中： A——构件的截面面积； f——砌体的抗压强度设计值。 3.1.2轴心受压长柱 当构件的 β＞3 时称为长柱。对长柱的受压承载力不仅与截面和材料有关，还需要考虑构件高厚比β的影响。 由于荷载作用位置的偏差、砌体材料的不均匀及施工误差，使轴心受压构件产生附加弯矩和侧向挠曲变形。当构件的高厚比较小时，附加弯矩引起的侧向挠曲变形很小，可以忽略不计。当构件的高厚比较大时，由附加弯矩引起的侧向变形不能忽略，因为侧向挠曲又会进一步加大附加弯矩，进而又使侧向挠曲增大，致使构件的承载力明显下降。当构件的长细比很大时，还可能发生失稳破坏。 为此，在轴心受压长柱的承载力计算公式中引入稳定系数 ，以考虑侧向挠曲对承载力的影响，即： 3.1.3偏心受压短柱 偏心受压短柱是指 的偏心受压构件。大量偏心受压短柱的加荷破坏试验证明，当构件上作用的荷载偏心距较小时，构件全截面受压，由于砌体的弹塑性性能，压应力分布图呈曲线形[下页图3-2（a）]。 图3-2 偏心受压短柱截面应力分布 注意： 偏心受压短柱随偏心距的增大，构件边缘最大压应变及最大压应力均大于轴心受压构件，但截面应力分布越不均匀，以及部分截面受拉退出工作，其极限承载力较轴心受压构件明显下降。 在大量试验研究的基础上提出偏心受压短柱的承载力计算公式如下 式中： ——偏心影响系数[偏心受压短柱承载力与轴心受压短柱承载力（fA）的比值]。 我国所作的矩形截面、T形截面及环形截面短柱偏心受压破坏试验的散点图见图3-3。图3-3中纵坐标为构件偏心受压承载力与轴心受压承载力（fA）比值 ，横坐标为偏心率，即偏心距e和截面回转半径 之比，由图可以明显看出受压承载力随偏心距增大而降低，即 是小于1的系数，称为偏心距e对受压短柱承载力的影响系数。 图3-3 偏心距影响系数与偏心率的关系图 为了建立 的计算公式，假设偏心受压构件从加荷至破坏截面应力呈直线分布，按材料力学公式计算截面边缘最大应力为 式中： y——截面形心至最大压应力一侧边缘的距离； i——截面的回转半径； I——截面沿偏心方向的惯性矩； A——截面面积。 若设截面边缘最大应力为强度条件，则有 （1） 图3-3中虚线为按式（1）计算 的值。可以看出，按材料力学公式计算，考虑全截面参加工作的偏心受压构件承载力，由于没有计入材料的弹塑性性能和破坏时边缘应力(局压)的提高，计算值均小于试验值。 图3-3 偏心距影响系数与偏心率的关系图 当偏心距较大时，尽管截面的塑性性能表现得更为明显，但由于随偏心距增大受拉区截面退出工作的面积增大，使按式（1）算得的承载力与试验值逐渐接近。为此，《砌体规范》对式（1）进行修正，假设构件破坏时在加荷点处的应力为f，即： （2） 图3-3中实线为按式（2）计算 的值。可以看出，它与试验结果符合较好。式（2）可用于任意形式截面的偏心受压构件。 对于矩形截面， 代入式（2），得 （3） 式中，h为矩形截面荷载偏心方向的边长。 对于T形截面偏心受压短柱， 计算公式为 （4） 3.1.4偏心受压长柱 高厚比