砌体结构设计中应注意的几个重点问题

　　本人从事土建设计工作多年，对砌体结构的知识有较深入的了解，而且近几年又重点关注了结构工程考试题中的砌体结构部分的题目，感觉题目并不难，但不易得分，主要原因是应试人员对规范的理解深度不够，在具体计算时因《砌体结构设计规范》的规定较多，设计者往往考虑不够全面，对规范中的一些具体参数的取值存在疑惑，如文献[1]中提到的网状配筋砌体构件的强度值的调整系数 ，过梁梁端支承处局部承压的有效支承长度a。，受压构件中的计算高度H。，带壁柱的砌体局部抗压强度提高系数 的上限值如何选用等问题。本文主要讨论砌体结构中的上述问题，供设计人员、应试人员参考。

　　一 房屋墙、柱的计算高度与计算简图

　　按规范第5.1.3条的规定，墙、柱受压构件的计算高度H。与房屋的类别和静力计算方案有关，它是由构件高度H乘以规范表5.1.3给定的系数得到的。以图一所示的某三层刚性方案房屋为例，其横墙的间距S>2H，则取H。=1.0H;但问题是如何确定构件高度H，规范规定构件高度“在房屋底层，为楼板到构件下端支点的距离”，“在房屋的其它层，为楼板或其它水平支点间的距离”，这其中是算至板顶还是楼板底，或者是算至楼面梁顶或楼面梁底，该条文规定有不明确之处。由于柱、墙的计算简图在楼、屋面处取为一个点，该点代表了从板顶至板底或者是梁顶至梁底的范围。除底层外的各层，墙柱的高度通常均取层高，从竖向荷载传递来看，楼板顶面以上承担上层传来的荷载，自楼板顶截面开始则作用为本层传来的荷载，因而这里所指的层高可理解为是自板顶到楼板顶的距离。对于底层墙，墙高自下端支点(如基础顶面)算到第一层楼顶是合适的，既未减小墙、柱的实际高度，也使其受压承载力偏于安全(比取自梁底、板底的高度要大一些)。砌体结构设计规范明确规定算至楼板的顶面。上例中房屋各层墙体的计算高度如图一(b)所示。

　　按规范第4.2.5条规定，图一(a)所示的房屋墙体，在竖向荷载作用下的计算简图应绘成每层为两端铰支承的竖向简支构件，如图一(b)。用连续构件表示则是不妥的，如图一(c)。

　　图一

　　二 配筋砖砌体构件的砌体强度调整系数规范第3.2.3条规定了砌体强度设计值的调整系数 ，当构件截面面积A<0.3m2时, =0.7+A。但对于配筋砖砌体构件，A<0.2时， =0.8+A，有关资料出现过几种算法。如：

　　(1) 范家骥主编的《砌体结构》(中国建筑工业出版社)提出的应用方法是：fn= f +2(1-2 ) fy/100

　　(2) 陆建堂主编的《全国一级注册结构工程师专业考试复习指南》(东南大学出版社)提出的应用方法是：

　　fn= (3) 李传才主编的《一级注册结构工程师专业考试指南》(水电出版社)提出的方法是不考虑 ，即认为

　　fn=f +2(1-2 ) fy/100

　　正确的理解是仅对砌体的强度值f乘以调整系数。砌体结构规范中，对此作了明确规定。以轴心受压的网状配筋砖墙为例，显然应取fn= f+2 fy/100，而取 fn= (f +2 fy/100)则是错误的，同理，上述网状配筋砖墙，若还采用水泥砂浆砌筑，应取 =0.9(0.8+A)，即 fn=0.9(0.8+A)f+2 fy/100。 三 梁端有效支承长度

　　梁端直接支承在砌体上时，规范第5.2.4条给出了梁端有效支承长度a。的二个计算公式，即a。= 38 、a0=10 应该说这二个公式均是近似公式，第二个公式是更为简化的结果，因而按这二个公式算得的a。有一定的差异，甚至计算得出的梁支承处砌体的局压承载力是否满足要求，有可能出现两个相反的结果。为此，在考试计算时按要求使用公式计算，但现规范为了避免出现类似问题，明确了仅使用第二个公式。

　　在砖混结构或者混合结构的房屋中，常采用钢筋混凝土过梁，规范规定过梁按钢筋混凝土受弯构件计算，这是一种近似简便算法。实际上，在垂直荷载作用下，过梁具有墙梁拱的受力性能，因而规范规定，过梁梁端底面压应力图形的完整系数 =1.0。同时由于过梁的跨度较小，过梁梁端搁置在墙体内的长度也较小，因此在计算钢筋混凝土过梁支承处砌体的局部受压承载力时，其有效支承长度a。可取过梁的实际支承长度。

　　四 梁端下带壁柱墙砌体局部抗压强度提高系数的限值

　　“带壁柱的砌体(见图二，斜线所示为局部受压面积)局部抗压强度提高系数 的上限值如何选用，说法不一，在数值上有1.25，1.5，2.0，三种取法[2]这是值得讨论的。

　　图二 图三

　　规范制定Y的计算公式及其限值的主要背景资料是文件[3]，试验研究分为中心受压图三[a]，一般墙段边缘与中部均匀局部受压图三(b)和图三(c),墙端部及拐角处均匀局部受压图三(d)三类(图中斜线所示为局部受压面积)。根据实验研究结果： =1+ξ 其中：方形截面中心局部受压，ξ=0.708时;一般墙段边缘，中部局部受压，ξ=0.378;墙端部、角部局部受压，ξ=0.364。对于后二类，取 ξ=0.35。在砌体结构中，中心局部受压的情况相对来说较为少见，且为了简化计算将中心局部受压，也取为0.35.因而得规范公式： =1+0.35 。砌体局部受压的试验表明，大多数试件是先裂后坏;但当面积比A。/A 大于某限值时，会出现危险劈裂破坏形态，因而规范规定3 限值。上述情况的 限值，对于中心局部受压 ≤2.5，一般墙段边缘、中部局部受压 ≤2.0。考虑到墙端部局部受压和角部受压较为不利，为安全起见，分别规定 ≤1.25(端部)和 ≤1.5(角部)。

　　以上分析表明，在确定砌体局部抗压强度提高系数时，将图三(b)和图三(c) 的局部受压归为同一类，并且文献[3]中已明确指出，一般墙段中部和边缘局部受压，要求 ≤2.0。因而，对于图二所示墙体，虽带有壁柱，但整体上它是一个墙，仍属于墙段边缘局部受压，即图三(b)情况，因而不论图二中出现何种局部受压面积，其砌体局部抗压强度提高系数的上限值应取为2.0。

　　综上所述，对于设计人员、应试人员在计算局部受压计算时，要对规范的条文深入理解，应着力于从其概念上入手，对于那些不够明确或不易判断的问题，还应了解制定规范条文的来源，从较深层次上加以理解和分析，是十分重要的。

　　参考文献

　　1、砌体结构设计规范编制组，砌体结构设计规范(GB50003-2010).北京 中国建筑工业出版社，2010

　　2、施岚青，《一、二级注册结构工程师专业考试应试指南》。北京，中国建筑工业出版社，2009

　　3、唐岱新，砌体结构局部受压试验及计算方法，见：砌体结构研究论文集，湖南大学出版社，1989

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文章名称： 砌体结构设计中应注意的几个重点问题

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