当梁支承在长度大于πh0的圈梁时,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。
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。
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(5.2.5⁃4)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 (5.2.6⁃1)
N0=πbbh0σ0/2 (5.2.6⁃2)
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):
E——砌体的弹性模量;
h——墙厚(mm)。
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。
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A—A),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3.2.1⁃1,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+2h)h=(200+2×370)×370=347800mm2
(3)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.4⁃5):
hc=500mm
Al=a0b=182.6×200=36520mm2
(4)根据《砌体结构设计规范》5.2.2条:
,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B—B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3.2.5⁃1,普通砖,M5砂浆。
E=1600f=1600×1.5=2400MPa
圈梁的惯性矩
(3)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.6⁃3)垫梁的折算高度为
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(4)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.6⁃1):
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。
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3.2.1⁃3,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3.2.5⁃1:
砌体弹性模量E=1060f=1060×1.83=1940MPa
垫梁惯性矩
(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:
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
(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
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?
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3.2.1⁃1和表3.2.5⁃1(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
(3)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.6⁃3):
(4)根据《砌体结构设计规范》式(5.2.6⁃1),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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