砌体结构构件的承载力(受压构件).ppt

二、受压构件
受压构件是砌体结构中应用最为广泛的构件,如墙、柱等构件。
按轴向压力在截面上作用位置的不同,受压构件分为轴心受压、偏心受压;按墙柱高厚比β的不同,分为受压短柱、受压长柱。
受压构件承载力计算公式系半经验半理论公式,其形式非常简洁:
N=φfA
其中系数φ称为承载力影响系数,由实验统计资料得到,是受压构件承载力计算的关键。
本节将着重对φe、φ0、φ进行分析。

(1)试验研究
轴心受压短柱的受力性能与破坏机理在第一章已作讨论,对于偏压短柱,其受力机理有以下特点:
1)随偏心距e的增大,截面上的应力分布不断发生变化。
e较小时,如e<h/6,全截面受压。()
e较大时,如e>h/6,截面上出现拉应力,当拉应力达到沿通缝的弯曲抗拉强度ftm时,出现水平裂缝。()
随e的进一步增大,水平裂缝不断开展,受压面积不断减小,边缘压应力与压应变迅速增大。当压应变达到极限值时,砌体受压破坏。()
——(1)试验研究
2)偏压砌体截面上的应力呈曲线形分布。当砌体受压接近破坏时,由于砌体的塑性性质,截面应力出现了重分布。因此砌体偏压时,不能采用材料力学公式进行计算。
3)偏压对砌体的承载力具有不利和有利双重影响,其影响因素目前尚不能分别予以确定,而采用一个综合性系数,即砌体偏心影响系数φe加以考虑。
不利影响:砌体开裂后,截面受压区面积减小,截面上应力分布的不均匀等,都会对砌体的承载力产生不利的影响。
有利影响:另一方面,由于受压区截面面积的形心与荷载作用线之间的距离减小,以及局部受压面积上砌体抗压强度有所提高,这些都会对砌体的承载力产生有利的影响。
——(1)试验研究
4)以轴心受压时的应力分布为基础,考虑偏心影响系数的不利影响后,可以得出砌体偏压短柱承载力的基本计算公式:
N≤φeAf
Nl
e Nl
e Nl
e Nl
fm’>fm
(2)偏心影响系数φe
1)我国试验统计回归公式(四川省建筑科学研究院)
e
h
b
N
(2)偏心影响系数φe
2) 按材料力学概念,压应力图形呈直线分布
从理论上来说,如果已知截面上的应力分布及应力--应变关系,偏心影响系数φe是可以直接推求的。对于弹性范围内的砌体偏心受压,受压区应力分布可假定为直线分布,由材料力学公式得:
σ=fm
(2)偏心影响系数φe——按材料力学概念
(e≤h/6),全截面受压,边缘最大压应力为
y
h
e Nl
σ
(2)偏心影响系数φe——按材料力学概念
(e>h/6),受拉区开裂,部分截面退出工作,假设不计截面的拉应力(拉应力很小),按力的平衡条件(矩形截面)可得:
h’
σ
h
e N
(2)偏心影响系数φe——按材料力学概念——
若将受压区视为轴心受压,应力图形为矩形(如图),对于截面为矩形的偏压构件,根据力的平衡可得:
此即前苏联规范(CHИЛII-22-81)所采用
N
e0 y-e0
(2)偏心影响系数φe——压应力图形按曲线分布
3)湖南大学公式——适合于矩形截面
砌体的应力-应变关系为
忽略砌体抗拉强度,根据平截面假定,可以推得偏心受压构件截面的应力图形为曲线分布。根据内外力平衡条件可求得:

进行修正后,近似有