梁端支座处局部受压承载力计算.docx
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梁端支座处局部受压承载力计算
梁端支座处砌体局部受压承载力计算分析
梁端支座处砌体局部受压承载力计算分析
概述
砌体结构系指其承重构件的材料是由块材和砂浆砌筑而成的结构。
砌体结构建筑物中的竖向结构体系为纵向和横向的由砖石或砌块和砂浆砌筑而成的承重墙，水平结构体系为屋盖和楼盖，屋盖和楼盖一般由板.次梁及主梁
组成，主要用于承受楼面竖向荷载，是土木与建筑工程中应用最广泛的一种结构型式。
砌体结构中支承钢筋混凝土梁的砖墙的支承面均属局部受压状态，其特点是局部受压截面存在有未受压或受有较小压力的砌体，限制了局部受压砌体在竖向压力作用下的横向变形，从局部受压砌体的受力状态分析，该砌体在竖向压力作用下的横向变形受到周围砌体的箍束作用产生的侧向横向压力，使局部受压砌体处于三向受压的应力状态，因而能在较大程度上提高其抗压强度。
但当砌体受到局部压力时，压力总要沿着一定扩散线分布到砌体构件较大截面或者全截面上，这时如果按较大截面或全截面受压进行构件承载力计算足够的话，在局部承压面下的几皮砌体处却有可能出现被压碎的裂
缝，这就是砌体局部抗压强度不足造成的破坏现象。
因此，
设计砌体受压构件时，除按整个构件进行承载力计算外，还应验算局部承压面下的承载力。
梁端支座处砌体局部受压承载力计算公式
1.梁端支座处的砌体局部受压承载力，砌体结构设计
规范GB50003-2001中按下式计算：
No+NifAi
=1.5-0.5Ao/Ai
=1+0.35A01
\Ai
式中参数具体含义见砌体规范GB50003-2001中第
5.2.4条。
上式是基于梁端底部砌体表面的应力分布，按极限强度理论建立的半理论半经验公式。
砌体表面的应力
分布考虑了上部荷载在梁端底面引起的应力以及梁端反力引起的应力之叠加。
2.当梁端支座处砌体局部受压承载力不满足要求时，
常采用以下两种方法：
2.1在梁端设置刚性垫块，扩大局部受压面积Ai，刚
性垫块下的砌体局部受压承载力应按下列公式计算：
No+Ni1fAb
式中参数具体含义见砌体规范GB50003-2001第5.2.5条。
上式借助偏心受压短柱的承载力计算公式，考虑了偏
心影响系数，同时不再考虑上部荷载的卸载效应。
刚性垫块的构造应符合下列规定：
1）刚性垫块的高度不宜小于180mm，自梁边算起
的垫块挑出长度不宜大于垫块高度tb；
2）在带壁柱墙的壁柱内设刚心垫块时，其计算面积应
为壁柱范围内的面积，而不应计算翼缘部分，同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm，当现浇垫
块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置。
2.2在梁端设有长度大于ho的垫梁，考虑了柔性垫梁不均匀局压情况，垫梁下的砌体局部受压承载力应按下列公式计算：
No+NI2.42fbbho
No=bbhoo/2
.o3甌
ho=2诂
式中参数具体含义见砌体规范GB5ooo3-2ooi第5.2.6
条。
上式柔性垫梁局压计算，原规范只考虑局压荷载对垫梁是均匀的中心作用的情况，如果梁搁置在圈梁上则存在出平面不均匀的局部受压情况，而且这是大多数的受力状态，故
补充了柔性垫梁不均匀局压情况，给出了荷载沿墙厚方向公
布的修正系数2。
三．工程实例
渑池黄河铝电热电厂扩建工程是渑池黄河铝电集团有限责任公司所属第二电厂的扩建工程。
第二电厂现有装机容量为2X55MW，占地268亩，始建于1996年8月，分别于97年11月、98年5月投产。
本期扩建工程为2x155MW单抽汽轮发电机组配3x410t/h煤粉锅炉。
厂址位于第二电厂北面，主要向集团公司铝厂供热、供电。
土建结构部分按工艺系统不同分为主厂房建筑.烟尘渣热网建筑.电气建筑.燃料建筑.化学建筑.辅助建筑等六部分,下面仅以化学水综合楼在设计过程中遇到的局压问题为例进行计算分析，对梁端支座处砌体局部受压的设计计算过程进行简单的叙述。
1.化学水综合楼外横墙的窗间墙截面尺寸为bxh=240x1500mm,钢筋混凝土梁截面尺寸为250x550mm，梁跨度为6.3m，伸入墙体内的支承长度为240mm，如图一所示。
梁端反力设计值Nl=87.8kN，采用MU10烧结普通砖，M5混合砂浆砌筑。
梁端上部砌体传来的荷载设计值为N0=74.8kN，试验算梁端砌体的局部受压承载力。
按规范GB50003-2001中第524条式
524-1〜524-5计算如下：
查表知：
f=1.50MPa
3
=74.8x102
o=No/Ab==0.445N/mm2
240x700
ao=1Oj¥=10=191.5mm
Al=aob=191.5x250=47875mm
Ao=（b+2h）h=（250+2x240）x240=175200
2mm
因Ao/A1=175200/47875=3.773>3故取=0
=1+0.35A01=1+0.351752001=1.6
VA,V47875
fAi=0.7x1.6x1.5x47875=80.4kN
No=oAi=0.445x47875=21.3kN
No+Ni=87.8kN>fAi=80.4kN
故梁端砌体局部受压强度不满足要求。
按规范GB50003-2001中第5.2.5.2条，设置混凝土
刚性垫块。
假设垫块尺寸为700x240x240mm，其中
tb=240mm，符合刚性垫块要求。
按规范GB50003-2001中第5.2.5条式
5.2.5-1〜525-3计算如下:
Ab=aabb=240x700=168000mm
=1+0.35A01=1+0.35283200i=1.29
yAbY168000
故1=0.8=0.8x1.29=1.032
1fAb=0.744x1.032x1.5x168000=193.5kN
N0+Ni=74.8+87.8=162.6kN
因1fAb>N0+N1，故放置刚性梁垫后，梁端砌体局
部受压强度满足要求。
2.化学水综合楼外横墙的窗间墙截面尺寸为bxh=240x1500mm，钢筋混凝土梁截面尺寸为
250mmx700mm，梁跨度为7.5m，伸入墙体内的支承长度为240mm，如图二所示。
梁端反力设计值Nl=120.4kN，
采用MU10烧结普通砖，M5混合砂浆砌筑。
梁端上部砌体传来的荷载设计值为N0=95.2kN，试验算梁端砌体的局部受压承载力。
r4p
查表知：
f=1.50MPa
3
952x103
O=NO/Ab=95.2x10=0.567N/mm
240x700
Ai=aob=216.Ox25O=54OOOmm
Ao=（b+2h）h=（25O+2x24O）x24O=1752OO
2mm
>3故取=0
因Ao/A1=175200/54000=3.244
fAi=0.7x1.524x1.5x54000=86.4kN
No=oAi=0.567x54000=30.6kN
No+Ni=120.4kN>fAi=86.4kN
故梁端砌体局部受压强度不满足要求。
按规范GB50003-2001中第5.2.5.2条，设置混凝土刚性垫块。
假设垫块尺寸为700x240x240mm，其中
tb=240mm，符合刚性垫块要求。
按规范GB50003-2001中第5.2.5条式525-1〜525-3
计算如下：
=128.9mm
Ab=aabb=240x700=168000mm
垫块上N°作用点位置可取
0.4a0=0.4x128.9=51.6mm
轴向力的偏心距
Nl（20.4a0）_120.4（12051.6）
NlN0120.495.2
故1=0.8=0.8x1.29=1.032
1fAb=0.767x1.032x1.5x168000=199.4kN
No+Ni=95.2+120.4=215.6kN
因1fAb按规范GB50003-2001中第5.2.6条，设置长度大于
h0的垫梁，假设垫梁尺寸为1500x240x240，混凝土强
度等级为C20，查表知：
f=1.50MPa，E=1600f，Eb=2.55x104N/mm2
故可知：
iET〕2.55x104x丄2404
h0=23bb=2x312=461.0mm
VEh\1600x1.50x240
垫梁下局部压应力分布范围
S=h0=3.14x461.0=1448.0mm<1500mm
符合垫梁受力分布要求。
按规范GB50003-2001中第5.2.6条式
5.2.6-1〜5.2.6-2计算如下:
N0=bbh00=3.14x1500x461.0x0.567/2=615.6
kN
N0+N1=615.6+120.4=736.0kN
因荷载沿墙厚方向不均匀分布，故2=0.8,
2.42fbbh0=2.4x0.8x1.5x1500x461.0=1991.5
kN
因2.42fbbh0>N0+Ni，故垫梁下砌体局部受压承载力
满足要求。
四.设计中一些观点和分析
1.关于梁端有效支承长度°的计算公式，原规范提供了
0=38，和简化公式0=10#¥，如果前式中取1/78,
则也成了近式公式，而且tg取为定值后反而与试验结果有较大误差。
考虑到两个公式计算结果不一样，容易在工程应用上
引起争端，为此规范明确只列出后一个公式。
这在常用跨度梁
情况下和精确公式误差约在15%左右，不致影响局部受压安
全度。
2.关于刚性梁垫上表面梁端有效支承长度的计算公式，原
规范没有明确规定，一般均以梁与砌体接触时的0值代替，
这与实际情况显然是有差别的。
试验和有限元分析表明，垫块
上表面0较小，这对于垫块下的局部承载力计算影响不是很大（有垫块时局压应力大为减小），但可能对其下的墙体受力不利，增大了荷载偏心距，因此有必要补充垫块上表面梁端有效支承长度0的计算方法。
根据试验结果，考虑与现浇垫块局部承载力相协调，并经分析简化也采用公式0=10；的形式，只是系数另外作了具体规定。
对于采用与梁端现浇成整体的刚性垫块与预制刚性垫块下局压有些区别，但为简化计算，也可按预制刚性垫块计算。
3.柔性垫梁局压计算，原规范只考虑局压荷载对垫梁是均匀的中心作用的情况，如果梁搁置在圈梁上则存在出平面不均匀的局压情况，而且这是大多数的受力状态。
经过计算分析补
充了柔性垫梁不均匀局压情况，给出了0=0.8的修正系数。
五.结论
通过上述关于梁端支座处砌体局部受压承载力的计算分
析可知，影响砌体局部受压承载力的因素主要有：
砖和砂浆的
强度等级，局部受压面积Al，构件截面面积A，局部受压荷载作用位置，荷载作用方式等。
一般说来，局部受压构件的破坏现象可分三种：
⑴当面积比Ao/Ai不太大时，在局部受压构件外侧距受力顶面一段位置处首先发生竖向裂缝，然后向上向
下发展导致破坏，可称之为“先裂后坏”；⑵当面积比Ao/Ai
较大时，局部受压构件受荷后未发生较大变形，但一旦构件外侧出现与受力方向一致的竖向裂缝后，构件立即开裂而导致破坏，这种现象可称为“劈裂破坏”；⑶当局部受压构件的材料强度很低时，在局部荷载作用下，因Al面积内砌体材料被压碎而使整个构件丧失承载力，这时构件外侧并未发生竖向裂缝，这种现象可称为“未裂先坏”。
工程设计时一般应按先裂后坏考虑，避免出现危险的“劈裂破坏”和“未裂先坏”现象。
因此在设计过程中，在满足经济合理，安全适用，确保质量的前提下，坚持因地制宜，就地取材的原则，合理选用建筑材料和结构方案的同时，还要充分考虑影响砌体局部受压承载力的几大因素，计算并分析支座处砌体承压是否满足设计要求，并采取相应的措施，保证建筑物的安全可靠。
A0=（bb+2h）h=（700+2x240）x240=283200mm
0/f=0.445/1.5=0.297
查表5.2.5得：
1=5.846则
a0=1匹=5.846xJ550=111.9mm
Yfv1.5
垫块上N°作用点位置可取
0.4a0=0.4x111.9=44.8mm
轴向力的偏心距
1=
e2
112（—）21
h
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