理论教育 垫梁下砌体局部受压承载力计算-结构工程师考试专题精讲

垫梁下砌体局部受压承载力计算-结构工程师考试专题精讲

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:在分析垫梁下砌体的局部受压时,由于设置于墙上的垫梁是柔性的,在楼(屋)面梁支反力的作用下,可将垫梁视为承受集中荷载的弹性地基梁,而砌体墙为支承弹性地基梁的弹性地基。前者如等跨连续梁中支座下的砌体局部受压;后者如单跨简支梁或连续梁端支座下砌体的局部受压。试问,作用于垫梁下砌体局部受压的压力设计值N0+Nl,与下列何项数值最为接近?

垫梁下砌体局部受压承载力计算-结构工程师考试专题精讲

当梁支承在长度大于πh0圈梁时,可利用与梁同时现浇的钢筋混凝土圈梁作为垫梁,垫梁可将梁端传来的压力分散到较大范围的砌体墙上。在分析垫梁下砌体的局部受压时,由于设置于墙上的垫梁是柔性的,在楼(屋)面梁支反力的作用下,可将垫梁视为承受集中荷载的弹性地基梁,而砌体墙为支承弹性地基梁的弹性地基。为了能用弹性理论,故将钢筋混凝土垫梁折算成砌体,垫梁的折算高度h0如图4.2.23所示。

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图4.2.23 垫梁受力示意图

如图4.2.24所示,垫梁受有集中局部荷载Nl和上部墙体传来的均布荷载,将垫梁中间πh0/2部分的上部墙体传来的均匀荷载集中起来同集中局部荷载Nl共同作用在垫梁上。

作用在垫梁上的局部荷载可分为沿垫梁宽度(砌体墙厚)均匀分布和不均匀分布两种情况。前者如等跨连续梁中支座下的砌体局部受压;后者如单跨简支梁或连续梁端支座下砌体的局部受压。

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图4.2.24 垫梁局部受压时竖向压应力分布

《砌体结构设计规范》规定:

5.2.6 梁下设有长度大于πh0的垫梁时,垫梁上梁端有效支承长度a0可按式(5.2.54)计算。垫梁下的砌体局部受压承载力,应按下列公式计算:

N0+Nl≤2.4δ2fbbh0 (5.2.61)

N0bbh0σ0/2 (5.2.62)

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式中 N0——垫梁上部轴向力设计值(N);

bb——垫梁在墙厚方向的宽度(mm):

δ2——垫梁底面压应力分布系数,当荷载沿墙厚方向均匀分布时可取1.0,不均匀分布时可取0.8;

h0——垫梁折算高度(mm):

EcIc——垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩

E——砌体的弹性模量;

h——墙厚(mm)。

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图5.2.6 垫梁局部受压

真题 【4.2.25】~【4.2.26】 (2005年一级考题)

某房屋顶层采用MU10烧结普通砖、M5混合砂浆砌筑,砌体施工质量控制等级为B级;钢筋混凝土梁(200mm×500mm)支承在墙顶,详见图4.2.25。

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图 4.2.25

提示:不考虑底面以上高度的墙体重量。

真题 【4.2.25】 (2005年一级考题)

当梁下不设置梁垫时(见剖面AA),试问,梁端支承处砌体的局部受压承载力(kN),与下列何项数值最为接近?

(A)66 (B)77 (C)88 (D)99

【答案】 (B)

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》表3.2.11,MU10烧结普通砖,M5混合砂浆,f=1.5MPa

(2)根据《砌体结构设计规范》5.2.3条:

A0=(b+2hh=(200+2×370)×370=347800mm2

(3)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.45):

hc=500mm

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Al=a0b=182.6×200=36520mm2

(4)根据《砌体结构设计规范》5.2.2条:

978-7-111-49250-4-Chapter04-209.jpg,取γ=2.0

(5)根据《砌体结构设计规范》5.4.2条,由于不计梁上的墙体质量,N0=0,η=0.7

Nc=ηγfAl=0.7×2×1.5×36520N=76.69kN

真题 【4.2.26】 (2005年一级考题)

假定梁下设置通长的现浇钢筋混凝土圈梁,如图4.2.25中剖面BB所示;圈梁截面尺寸为240mm×180mm,混凝土强度等级为C20。试问,梁下(圈梁底)砌体的局部受压承载力(kN),与下列何项数值最为接近?

(A)192 (B)207 (C)224 (D)246

【答案】 (B)

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》表4.1.5,C20混凝土Ec=2.55×104MPa

(2)根据《砌体结构设计规范》表3.2.51,普通砖,M5砂浆。

E=1600f=1600×1.5=2400MPa

圈梁的惯性矩 978-7-111-49250-4-Chapter04-210.jpg

(3)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.63)垫梁的折算高度为

978-7-111-49250-4-Chapter04-211.jpg(www.daowen.com)

(4)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.61):

N0+Nl=2.4δ2fbbh0=2.4×0.8×1.5×240×299.24=206836N=206.8kN

真题 【4.2.27】~【4.2.29】 (2008年二级考题,因规范改版,本题的有关参数已作相应调整)

一钢筋混凝土简支梁,截面尺寸为200mm×500mm,跨度6m,支承在240mm厚的窗间墙上,如图4.2.26所示。墙长1500mm,采用MU15蒸压粉煤灰砖、M5混合砂浆砌筑,砌体施工质量控制等级为B级。在梁下、窗间墙墙顶部位,设置宽240mm、高180mm、长1500mm的垫梁(实际上是钢筋混凝土圈梁的一段),其混凝土的强度等级为C20。梁端的支承压力设计值Nl=100kN,上层传来的轴向压力设计值为300kN。

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图 4.2.26

真题 【4.2.27】 (2008年二级考题,因规范改版,本题的有关参数已作相应调整)

试问,垫梁的折算高度h0(mm),与下列何项数值最为接近?

(A)210 (B)270 (C)370 (D)400

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》表3.2.13,MU15蒸压粉煤灰砖、M5砂浆,f=1.83MPa。

(2)根据《砌体结构设计规范》表3.2.51:

砌体弹性模量E=1060f=1060×1.83=1940MPa

垫梁惯性矩978-7-111-49250-4-Chapter04-213.jpg

(3)根据《砌体结构设计规范》表4.1.5,C20混凝土,圈梁混凝土Ec=2.55×104MPa,h=240mm

(4)根据《砌体结构设计规范》5.2.6条:

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真题 【4.2.28】 (2008年二级考题,因规范改版,本题的有关参数已作相应调整)

假设垫梁的折算高度h0=360mm。试问,作用于垫梁下砌体局部受压的压力设计值N0+Nl(kN),与下列何项数值最为接近?

(A)110 (B)180 (C)210 (D)240

【答案】 (C)

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》5.2.6条:

πh0=3.14×360=1130mm<1500mm

已知上部传来的轴向压力设计值N=300kN,窗间墙截面面积为240mm×1500mm,则上部平均压应力设计值978-7-111-49250-4-Chapter04-215.jpg

(2)根据《砌体结构设计规范》5.2.6条,垫梁上部轴向力设计值

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N0+Nl=113+100=213kN

真题 【4.2.29】 (2008年二级考题,因规范改版,本题的有关参数已作相应调整)

假设垫梁的折算高度h0=360mm,荷载沿墙厚方向不均匀分布。试问,垫梁下砌体最大局部受压承载力设计值(kN),与下列何项数值最为接近?

(A)200 (B)250 (C)305 (D)350

【答案】 (C)

【解答】 根据《砌体结构设计规范》5.2.6条,荷载沿墙厚方向不均匀分布,δ2=0.8

2.4δ2fbbh0=2.4×0.8×1.83×240×360=303575N≈303.6kN

真题 【4.2.30】 (2001年二级考题,原题为连锁题中的一道子题,现改写为一道独立题)

某建筑物如图4.2.27所示。墙体采用MU10普通机砖、M5混合砂浆砌筑,纵墙厚度为370mm。山墙及底层每隔三开间有道横墙,厚度240mm,二层为全空旷房间(无内横墙及内纵樯)。屋面采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖系统,楼面采用装配式梁板结构。屋架端承面下设圈梁b×h=370mm×120mm,采用C20混凝土,Ⅰ级钢筋,现浇。屋架反力设计值R=81.1kN。圈梁下砖墙内产生的应力近似取σ0=0。试计算该梁垫下砌体局部受压承载力与下列何项数值相近?

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图 4.2.27

(A)250kN (B)324kN (C)431kN (D)473kN

【答案】 (A)

【解答】

(1)根据《砌体结构设计规范》表3.2.11和表3.2.51(MU10,M5),f=1.5MPa。

E=1600f=1600×1.5=2400MPa

(2)根据《混凝土结构设计规范》表4.1.5:

混凝土C20,Ec=2.55×104MPa

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(3)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.63):

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(4)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.61),σ0=0,N0=0,δ2=0.8。

2.4δ2fbbh0=2.4×0.8×1.5×370×230.5N=245.6kN>81kN

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