砌體結(jié)構(gòu)局部受壓計算問題分析

江蘇滬寧鋼機股份有限公司，北京 100125

1 概述

砌體結(jié)構(gòu)因其技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、工程造價較為低廉，目前仍然在一些多層建筑中應(yīng)用。局部受壓（以下簡稱“局壓”）是砌體結(jié)構(gòu)中的主要受力狀態(tài)之一，由于局壓造成的破壞在工程實際中并不少見，且后果嚴(yán)重，修復(fù)困難，甚至曾出現(xiàn)過因砌體局部抗壓強度不足而發(fā)生房屋倒塌的事故，因此正確計算砌體局壓承載力很有必要。

局壓計算按其相對位置不同又可分為下列幾種受荷情況：中心局壓、中部或邊緣局壓、端部局壓和角部局壓。試驗表明，局壓相對位置是影響局壓承載力很重要的因素之一[1]。

文章選取2個算例來說明，算例平面布置如圖1所示（見圖1中節(jié)點1和節(jié)點2）。

圖1 算例平面布置圖

節(jié)點1為梁中間支座局壓（均勻局壓），應(yīng)按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50003—2011）[2]（以下簡稱《規(guī)范》）第5.2.1條“砌體截面中受局部均勻壓力”的情況來計算。

節(jié)點2為梁端局壓（邊緣局壓），由于梁的撓曲變形和砌體的壓縮變形，梁底砌體承壓應(yīng)力為非均勻分布，故應(yīng)按《規(guī)范》第5.2.4條“梁端支承處砌體的局部受壓承載力”來計算。

2 中間支座節(jié)點（節(jié)點1）的計算

中間支座處的局壓計算采用以下兩個基本假定[3]：

（1）在連續(xù)梁中間支座處梁的底面與砌體不脫離，梁的有效支承長度就等于梁的實際支承長度。

（2）梁下砌體的局壓面積上受到的是均勻壓力。《規(guī)范》第5.2.1條指出，砌體截面中受局部均勻壓力時的承載力應(yīng)滿足下式的要求：

式中：Nl為局壓面積上的軸向力設(shè)計值，由于為中間節(jié)點，因此應(yīng)為左右兩側(cè)次梁梁端剪力之和，此處與節(jié)點2類型的梁端情況不同，節(jié)點2只考慮單側(cè)梁端的剪力。γ為砌體局部抗壓強度提高系數(shù)，實際是考慮局部壓力存在力的擴散以及周圍砌體對局壓范圍內(nèi)的砌體施加約束作用，使強度得以提高。《規(guī)范》在計算γ時給出4種情況，如圖2所示。其中，（a）為四面約束；（b）為三面約束；（c）為兩面約束；（d）為單面約束。可見約束得越多，強度提高得越多，而此例中實際情況雖然和圖2（b）情況很像，但應(yīng)按圖2（c）情況計算，即都屬于兩面約束，γ≤1.5。

圖2 《規(guī)范》給出的4種情況

3 梁端節(jié)點（節(jié)點2）的計算

（1）不設(shè)梁墊的計算。《規(guī)范》第5.2.4條指出，梁端支承處砌體的局壓承載力應(yīng)按下列公式計算：

式中：a0為梁端有效支承長度。《規(guī)范》的條文說明指出式（6）僅為簡化公式，《規(guī)范》提供的公式如下：

如果該式中tanθ取1/78，則也成了近似公式，此例中梁端支承壓力設(shè)計值Nl=44.1kN，梁的截面寬度b=250mm，梁的截面高度hc=300mm，砌體的抗壓強度設(shè)計值f=1.69N/mm2，則根據(jù)式（7）計算得a0=108.43mm，而通過式（6）計算得=133.23mm，相差22.88%，故取a0=108.43mm。

分別帶入公式得Nl=36.31kN，η=1.5，γ=1.5，f=1.69N/mm2，Al=27107.5mm2，則ηγfAl=48.1kN ＞ψN0+Nl=36.31，故滿足《規(guī)范》要求。

（2）增設(shè)梁墊的計算。為了增強節(jié)點處局壓的安全性，再通過增設(shè)剛性梁墊的算例來對比計算結(jié)果。梁墊設(shè)置構(gòu)造要求按《規(guī)范》第5.2.5條，見圖3。

圖3 梁墊布置圖（單位：mm）

4 相關(guān)構(gòu)造建議

設(shè)計時建議在較大跨度（如大于6m時）梁下設(shè)置梁墊，或沿砌體墻設(shè)置圈梁，使其共同工作，形成均勻受壓的受力狀態(tài)，梁端設(shè)置剛性墊塊，能有效分散梁端的集中力，是防止砌體局壓破壞的最重要的構(gòu)造措施。

5 結(jié)論

（1）局壓是砌體結(jié)構(gòu)中的主要受力狀態(tài)之一，為保證結(jié)構(gòu)的安全，避免結(jié)構(gòu)破壞，正確計算砌體局壓承載力是很有必要的。

（2）由于常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件并未全部給出局壓的計算結(jié)果，因此需要工程師手算相應(yīng)的節(jié)點，以確保結(jié)構(gòu)的安全可靠。

（3）通過具體結(jié)構(gòu)例題的計算，給出砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計《規(guī)范》中各個公式計算參數(shù)的合理取值，來確保計算結(jié)果的真實有效。

（4）在梁端建議增設(shè)梁墊來提高砌體結(jié)構(gòu)局壓能力。