自己写的砌体结构教案Word下载.docx
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1、砌体结构是指用砖、石或砌块为块材,用砂浆砌筑的结构
2、分类:
砖砌体
石砌体
砌块砌体
二、我国砌体结构发展概况
1、应用范围扩大
2、新材料、新技术和新结构的不断研制和使用
3、砌体结构计算理论和计算方法的逐步完善
三、国外砌体结构发展简介
第二节砌体结构的优缺点及其应用范围
优点:
1、砌体结构材料来源广泛,易于就地取材。
2、砌体结构有很好的耐火性和较好的耐久性。
3、砖砌体的保温、隔热性能好,节能效果明显。
4、可以节约水泥、钢材和木材。
5、当采用砌块或大型板材作墙体时,可以减轻结构自重,加快施工进度,进行工业化生产和施工。
缺点:
1、砌体结构自重大
2、无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度低,抗震及抗裂性能较差。
3、砌体结构砌筑工作繁重。
4、砖砌体结构的粘土砖用量很大,往往占用农田,影响农
业生产。
必须大力发展砌块、煤矸石砖、粉煤灰砖等粘土砖的替代产品。
二、砌体结构的应用范围
1、主要用于承受压力的构件,如基础、内外墙、柱等。
2、砌筑围护墙和填充墙等。
3、桥梁、隧道工程等
第三节砌体结构发展展望
1、积极发展新材料。
2、积极推广应用配筋砌体结构。
3、加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究。
4、加强对砌体结构理论的研究。
5、提高砌体结构的施工技术水平和施工质量
2砌体及其基本材料力学性能
4学时
基本要求
熟悉砌体材料及其等级,熟悉砌体的种类,掌握砌体的受压性能
1、砌体结构中块体与砂浆的作用
2、砌体的受压性能
3、影响砌体抗压强度的因素
难点是讲述砌体的受压破坏特征及受压应力状态;
习题2-1,6
0.5学时
第一节砌体材料及其强度等级
一、砖
烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖四种。
二、砌块
三、石材:
料石和毛石
四、砂浆
1、砂浆的作用:
将砌体中的块体连成一个整体,并因抹平块体表面而促使应力的分布较为均匀。
同时砂浆填满块体间的缝隙,减少了砌体的透气性,提高砌体的保温性能与抗冻性能。
纯水泥砂浆
混合砂浆
非水泥砂浆(石灰砂浆、粘土砂浆和石膏砂浆)
对砌体所用砂浆的基本要求为:
1、在强度及抵抗风雨侵蚀方面,砂浆应符合砌体强度及建筑物耐久性要求。
2、砂浆的可塑性,应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开,以提高砌体强度和施工劳动效率。
3、砂浆应具有足够的保水性。
砂浆的强度等级为M15、M10、M7.5、M5和M2.5。
五、对砌体材料的耐久性要求
砌体结构所用块体材料和砂浆,除考虑承载力要求外,还应根据建筑对耐久性、抗冻性的要求及建筑物全部或个别部位正常使用时的客观环境要求来决定。
环
第一节砌体的种类
第二节
砖砌体砌块砌体石砌体配筋砌体墙板
第三节砌体的受压性能
第三节
一、砌体的受压破坏特征
1、第一阶段:
50%~70%的
破坏荷载
2、第二阶段:
80%~90%的
3、第三阶段:
100%的破坏荷载
二、砌体的受压应力状态
1、砖本身的形状不完全规整
平整、灰缝的厚度和密实性不均匀,使得单块砖处于受
弯和受剪状态。
2、砌体横向变形时砖和砂浆存在交互作用。
3、弹性地基梁作用。
4、竖向灰缝上的应力集中
三、影响砌体抗压强度的因素
1、块体与砂浆的强度等级
2、块体的尺寸与形状
3、砂浆的流动性、保水性及弹性模量的影响
4、砌筑质量与灰缝的厚度
三、砌体抗压强度计算公式
ƒm砌体轴心抗压强度平均值
ƒ1ƒ2分别为块体、砂浆的抗压强度平均值
第四节砌体的受拉、受弯、受剪性能
一、砌体的轴心受拉性能
砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值
二、砌体的受弯性能
砌体沿齿缝与沿通缝截面受弯破坏的弯曲抗拉强度平均值
三、砌体的受剪性能
1、砌体的受剪破坏与抗剪强度砌体的抗剪强度平均值
第4页
2、影响砌体抗剪强度的主要因素
(1)、块体与砂浆的强度
(2)、垂直压应力
(3)、砌筑质量
(4)、试验方法
第五节砌体的变形和其他性能
第六节
一、砌体的弹性模量
二、砌体的剪变模量
--材料的泊松系数,一般为0.1~0.2。
近似取G=0.4E
三、砌体的干缩变形和线膨胀系数
四、摩擦系数
3砌体结构构件承载力的计算
掌握无筋砌体结构受压、局部受压、受拉、受弯、受剪承载力计算
1、无筋砌体受压承载力的计算
2、无筋砌体局部受压承载力的计算
难点是验算砌体局部受压承载力
学习题3-3,4
第一节以概率理论为基础的极限状态设计方法
一、极限状态设计方法的基本概念
1、结构的功能要求
安全性适用性耐久性
2、结构的极限状态:
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能的要求时,此特定状态称为该功能的极限状态。
结构的极限状态分为:
承载能力极限状态--对应于结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形。
正常使用极限状态--对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定限值。
3、结构上的作用、作用效应和结构抗力
(1)、结构上的作用--指使结构产生内力、变形、应力或应变的所有原因。
(2)、作用效应S--指各种作用施加在结构上,使结构产生的内力和变形。
(3)、结构抗力R--是指整个结构或构件承受内力或变形的能力
4、结构的可靠度与可靠指标
令Z=R-S
Z<
0结构可靠。
Z>
0结构失效。
Z=0结构处于极限状态。
5、砌体结构按承载能力极限状态
(1)、当可变荷载多于一个时:
ccc
(2)、当仅有一个可变荷载时:
γ0-结构重要性系数,对安全等级为一级或设计使用年限为50年以上的结构构件不应小于1.1;
对安全等级为二级或设计;
使用年限为50年的结构构件不应小于1.0;
对安全等级为三级或设计使用年限为5年以下的结构构件不应小于0.9。
(3)、当砌体结构作为一个刚体,需要验证整体稳定性时,例如:
倾覆、滑移、漂浮等。
SG1K--起有利作用的永久荷载内力标准值
SG2K--起有利作用的永久荷载内力标准值
二、砌体的强度标准值和设计值
1、砌体的强度标准值
2、砌体的强度设计值
γf砌体结构的材料性能分项系数,一般情况下,宜按施工质量控制等级为B级考虑,取1.6(目前一般施工质量水平);
当为C级时,取1.8(配筋砌体不能采用C级)。
砌体强度设计值的调整系数:
当需要验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性时,可按砂浆强度为零进行验算。
第二节受压构件
一、受压短柱的承载力分析
砌体受压时的偏心距影响系数
二、轴心受压长柱的受力分析
三、偏心受压长柱的受力分析
规范中考虑纵向弯曲和偏心距影响的系数。
四、受压构件承载力的计算
无筋砌体受压构件的承载力计算公式N<
φƒA
φ:
高厚比和轴向力偏心距对受压构件承载力的影响系数
减小偏心距的措施(图3.6)
例题3.1、例题3.3
第三节局部受压
1.
一、局部受压分类
1、局部均匀受压
2、局部不均匀受压
3、砌体局部受压的破坏形
态
(1)、因纵向裂缝发展而
引起的破坏
(2)、劈裂破坏
(3)、与垫板直接接触的砌
体局部破坏
二、砌体局部均匀受压
砌体的局部抗压强度
提高系数
三、梁端局部受压
1、梁端有效支承长度
(3.40)
(3.42)
2、上部荷载对局部
抗压强度的影响
3、端支承处砌体的局部
受压承载力计算
四、梁下设有刚性垫块
四、
梁下设有长度大于πh0的钢筋混凝土垫梁垫梁是柔性的,当垫梁置于墙上,在屋面梁或楼面梁的作用下,相当于承受集中荷载的“弹性地基”上的无限长梁
计算例题:
例题3.43.5
梁垫:
1.垫块截面面积按计算确定;
厚度不宜小于180,每侧挑出长度不宜大于垫块的厚度.
2.混凝土强度不宜低于C20,配双层焊接钢筋网片
3.位于柱顶的垫块,截面必须覆盖整个柱截面
4.当圈梁与垫块相遇时应浇为整体
第四节轴心受拉、受弯和受剪构件
第五节
一、轴心受拉构件
Nt<
ƒtA
二、受弯构件
受弯承载力:
M<
ƒtmW
受剪承载力:
V<
ƒVbz
三、受剪构件:
沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件的
承载力
第六节配筋砖砌体构件
:
一、网状配筋砖砌体构件间接钢筋
二、组合砖砌体构件
第七节配筋砌块砌体构件
在砌体配置一定数量中的竖向和水平钢筋
4混合结构房屋墙体设计
6学时
掌握墙柱高厚比验算及单、多层房屋墙体计算
1、静力计算方案
2、墙柱高厚比验算
3、单、多层房屋墙体计算
带壁柱墙高厚比验算
习题4-1,3
0.5学时
讲授内容
备注
第一节混合结构房屋的组成及结构布置方案
一、混合结构房屋的组成
由板、梁、屋架等构件组成的楼(屋)盖是混合结构的水平承重结构;
墙、柱和基础组成混合结构的竖向承重结构。
二、混合结构房屋的结构布置方案
1、纵墙承重方案
无内横墙或横墙间距很大,由纵墙直接承受楼面、屋面荷载。
2、横墙承重方案
房屋开间不大,横墙间距较小,将楼(或屋面)板直接搁置在横墙上的结构布置。
3、纵横墙承重方案
4、内框架承重方案
外墙与内柱同时承重。
楼板铺设在梁上,梁两端支承在外纵墙上,中间支承在柱上
第二节房屋的静力计算方案
一、混合结构房屋的空间工作
熟悉结构布置方案
第12页
空间性能影响系数
:
值愈大,表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近,即房屋空间作用愈小;
值愈小,房屋的水平侧移愈小,房屋的空间作用愈大。
横墙间距是影响房屋刚度或侧移大小的重要因素
二、静力计算方案的分类
考虑屋盖刚度和横墙间距两个主要因素的影响,按房屋空间刚度大小,将混合结构房屋静力计算方案分为三种:
1、刚性方案
2、弹性方案
3、刚弹性方案
三、刚性方案和刚弹性方案的横墙应符合下列要求:
1、横墙中开有洞口,洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%。
2、横墙厚度不宜小于180mm。
3、单层房屋的横墙长度不宜小于其高度,多层房屋的横墙长度,不宜小于H/2(H为横墙总高度)
第三节墙柱高厚比验算
第四节
高厚比验算包括两方面:
1、允许高厚比的限值
2、墙柱实际高厚比的确定
一、
允许高厚比及影响高厚比的因素
1、砂浆强度等级
2、砌体截面刚度
3、砌体类型
4、构件重要性和房屋使用情况
5、构造柱间距及截面
6、横墙间距
7、支承条件
二、高厚比验算
1、一般墙柱的高厚比验算
掌握基本概念
掌握高厚比验算的方法
强调影响因素
第13页
重墙的高厚比的修正系数:
有门窗洞口墙允许高厚比修正系数:
2、带壁柱墙高厚比验算
(1)、整片墙高厚比验算
带壁柱墙截面的折算厚度,
带壁柱面的回转半径
(2)、壁柱间墙的高厚比验算高厚比验算
将壁柱视为壁柱间墙的不动铰支座,计算Ho时,s取壁柱间距离,不论带壁柱墙体的房屋的静力计算时属何种计算方案,Ho均按刚性方案考虑。
3、带构造柱墙高厚比验算
(2)、构造柱间墙高厚比验算
第四节单层房屋墙体计算
一、单层刚性方案房屋承重纵墙的计算
1、假定:
(1)、纵墙、柱下端在基础顶面处固接,上端与屋面大梁(或屋架)铰接。
(2)、屋盖结构可作为纵墙上端的不动铰支座
2、作用于结构上的荷载及内力
(1)、屋面荷载作用
强调说明
绘制计算简图
掌握计算方法
第14页
(2)、风荷载作用
(3)、墙体自重
(4)、控制截面及内力组合
二、单层弹性方案房屋承重纵墙的计算
(1)、屋架(或屋面梁)与墙柱顶端铰接,下端嵌固于基础顶面。
(2)、屋架(或屋面梁)视作为刚度无限大的系杆,在轴力作用下无伸缩变形,在荷载作用下,柱顶水平位移相等。
单层弹性方案计算简图
第15页
三、单层刚弹性方案房屋承重纵墙的计算
第五节多层房屋墙体计算
一、多层刚性方案房屋承重纵墙的计算
1、选取计算单元
2、
计算简图及内力分析
3、
对于刚性方案多层房屋外墙,当符合下列要求时,
静力计算可不考虑风荷载的影响:
(1)、洞口水平截面面积不超过全截
面面积的2/3。
(2)、层高和总高不超过表4.6的规定。
(3)、屋面自重不小于0.8kN/m2。
第16页
3、选择控制截面进行承载力计算
Ⅰ-Ⅰ截面:
墙体顶部位于大梁(或板)底的砌体截面;
Ⅱ-Ⅱ截面:
墙体下部位于大梁(或板)底面上的砌体截面。
二、多层刚性方案房屋承重横墙的计算
1、选取计算单元和计算简图
控制截面的承载力验算
三、多层刚弹性方案房屋
的计算
1、多层刚弹性方案房屋的静力计算方案
(1)、在平面计算简图的多层横粱与柱联结处加一水平铰支杆,计算其在水平荷载作用下无侧移时的内力和支杆反力;
(2)、考虑房屋的空间作用,将支杆反力乘以η,反向施加于节点上,计算出排架内力;
(3)、叠加上述两种情况求得的内力,即可得到所求内力。
第17页
2、上柔下刚多层房屋的计算
下面各层横墙间距较密,顶层横墙较少,如顶层横墙间距超过刚性方案限值,而下面各层均符合刚性方案的房屋,称为上柔下刚的多层房屋。
3、上刚下柔多层房屋的计算
底层横墙间距超过刚性方案限值,而上面各层均符合刚性方案的房屋,称为上刚下柔的多层房屋。
第六节地下室墙
一、概述
地下室墙顶板是现浇或装配式钢筋混凝土楼盖,地下室是现浇素混凝土地面,地下室墙体为砌体结构。
地下室墙体的计算特点:
1、地下室墙体静力计算一般为刚性方案。
2、墙体较厚,一般可不进行高厚比验算。
3、地下室墙体计算时,作用于外墙上的荷载,除上部墙体传来的荷载,顶板传来的荷载和地下室墙自重以外,还有土侧压力,水压力,有时还有室外地面荷载。
了解计算特点
第18页
5过梁、圈梁、墙梁、悬挑构件及墙体的构造措施
掌握各类构件的作用、计算及设置原则
1、过梁的荷载计算
2、圈梁的主要构造要求
3、挑梁的破坏形态和计算
难点1.确定过梁的荷载
2.挑梁抗倾覆验算时的荷载计算
习题5-1,3
第一节过梁
一、过梁的分类及应用范围
砖砌过梁:
砖砌平拱、钢筋砖过梁
钢筋混凝土过梁
1、
二、过梁上的荷载
1、梁、板荷载
对于砖和小型砌块砌体,当梁、板下的墙体高度hw<
ln时,应计入梁、板传来的荷载;
当梁、板下的墙体高度hw>
ln时,可不考虑梁、板传来的荷载。
2、墙体荷载
对砖砌体,当过梁上的墙体高度hw<
ln/3时,应按墙体的均布自重计算;
当墙体高度hw>
ln/3时,应按高度为ln/3墙体的均布自重计算。
对混凝土砌块砌体,当过梁上的墙体高度hw<
ln/2时,应按墙体的均布自重计算;
ln/2时,应按高度为ln/2墙体的均布自重计算。
掌握荷载的选取原则
第19页
三、过梁的计算
1、砖砌过梁的破坏特征
(1)、过梁跨中截面因受弯承载力不足而破坏;
(2)、过梁支座附近截面因受剪承载力不足,沿灰缝产生45°
方向的阶梯形裂缝扩展而破坏;
(3)、外墙端部因端部墙体宽度不够,引起水平灰缝的受剪承载力不足而发生支座滑动破坏。
2、砖砌平拱的计算
砖砌平拱应进行跨中正截
面的受弯承载力和支座斜
截面的受剪承载力计算。
砖砌平拱允许的均布
荷载设计值
3、钢筋砖过梁的计算
钢筋砖过梁应进行跨中正截面的受弯承载力和支座斜截面的受剪承载力计算。
4、钢筋混凝土过梁
钢筋混凝土过梁,应按钢筋混凝土受弯构件计算。
在验算过梁下砌体局部受压承载力时,可不考虑上层荷载的影响。
第三节圈梁
一、圈梁的设置
砌体房屋结构中,在墙体内水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁称为圈梁。
圈梁的作用:
1、增强房屋的整体性和空间刚度;
2、防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。
3、设置在基础顶面部位和檐口部位的圈梁对抵抗不均匀沉降作用最为有效。
4、
当房屋中部沉降较两端为大时,位于基础顶面部位的圈梁作用较大;
当房屋两端沉降较中部为大时,檐口部位的圈梁作用较大
5、
二、圈梁的构造要求
1、圈梁宜连续地设在同一水平面上,
并形成封闭状。
2、纵横墙交接处的圈梁应有可靠
的连接。
刚弹性和弹性方案房屋,
圈梁应与屋架、大梁等构件可靠
连接。
熟悉主要作用及构造要求
第20页
3、钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同,当墙厚h>
240mm
时,其宽度不宜小于2h/3。
圈梁高度不应小于120mm。
纵向钢筋不宜少于4
10,绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑,箍筋间距不应大于300mm。
4、圈梁兼作过梁时,过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配
第三节墙梁
墙体不仅作为荷载作用在托梁上,而且作为结构的一部分与托梁共同工作,这种由钢筋混凝土托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件,称为墙梁。
1、分类:
按承受荷载分类:
承重墙梁、自承重墙梁
按支承条件分类:
简支墙梁、连续墙梁、框支墙梁
2、墙梁的一般规定
二、墙梁的受力特点和破坏形态
1、简支墙梁的破坏形态
(1)、弯曲破坏
(2)、剪切破坏:
斜拉破坏和斜压破坏、劈裂破坏
(3)、局压破坏
第21页
2、框支墙梁的破坏形态
(2)、剪切破坏
(3)、弯剪破坏
(4)、局压破坏
3、连续墙梁的破坏形态
(1)、斜拉破坏
(2)、斜压破坏
(3)、剪压-局压破坏
三、墙梁的计算
1、计算内容与计算简图
(1)、墙梁的计算简图
(2)、墙梁的计算内容
考虑托梁与墙体的组合作用,墙梁应分别进行使用阶段正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和托梁支座上部砌体局部受压承载力计算,以及施工阶段托梁承载力验算。
自承重墙梁可不验算墙体受剪承载力和局部受压承载力。
2、墙梁荷载计算
使用阶段墙梁上的荷载:
(1)、承重墙梁
A:
托梁顶面的荷载设计值Q1、F1取托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载。
B:
墙梁顶面的荷载设计值Q2取托梁以上各层墙体自重、墙梁顶面以上各层楼(屋)盖的恒荷载和活荷载;
集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载。
(2)、自承重墙梁
墙梁顶面的荷载设计值Q2取托梁自重及托梁以上墙体自重。
施工阶段托梁上的荷载:
托梁自重及本层楼盖的恒荷载
B:
本层楼盖的施工荷载
C:
墙体自重可取高度为l0max/3的墙体自重(l0为各计算跨度的最大值),开洞时应按洞顶以下实际分布的墙体自重复核。
3、墙梁的托梁正截面承载力计算
在墙梁顶面荷载作用下,墙梁如同组合深梁一样受弯,而托梁为偏心受拉构件。
4、墙梁的托梁斜截面受剪承载力计算
托梁的剪切破坏一般都发生在墙体剪切破坏之后,仅当托梁混凝土强度等级较低,箍筋较少时才先于墙体发生剪切破坏
了解计算步骤
第22页
5、墙梁的墙体受剪承载力计算
试验表明,墙梁的墙体剪切破坏发生于hw/l0<
0.75~0.80,
托梁较强,砌体相对较弱的情况下,当hw/l0<
0.35~0.40
时发生承载力较低的斜拉破坏,否则将发生斜压破坏。
6、托梁支座上部砌体局部受压承载力计算
试验表明,当hw/l0>
0.75~0.80,且无翼墙、砌体强度较
低时,易发生托梁支座上方因竖向正应力集中而引起的砌体局部受压破坏。
7、托梁在施工阶段的承载力验算
墙梁是在托梁上砌筑墙体而逐渐形成的。
应按钢筋混凝土受弯构件进行托梁在施工阶段受弯和受剪承载力验算。
四、墙梁的构造要求
1、材料
(1)、托梁的混凝土强度等级不应低于C25。
(2)、纵向钢筋宜采用HRB335、HRB400或RRB400级钢筋。
(3)、承重墙梁的块材强度等级不应低于Mu1
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