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1、第六章配筋砌体构件承载力计算本讲稿第一页，共十九页6.1 6.1 网状配筋砖砌体网状配筋砖砌体第六章第六章 配筋砌体构件的承载力计算配筋砌体构件的承载力计算用钢筋来加强砌体不但可以提高砌体的承载能力，而且可以改善其脆用钢筋来加强砌体不但可以提高砌体的承载能力，而且可以改善其脆性性质，是现代砌体结构必须采用的措施性性质，是现代砌体结构必须采用的措施在砌体的水平灰缝中配置钢筋网，称为在砌体的水平灰缝中配置钢筋网，称为网状配筋砌体网状配筋砌体或或横向配筋横向配筋砌体砌体本讲稿第二页，共十九页方格形钢筋网：方格形钢筋网：钢筋直径较细（钢筋直径较细（3 3 5 5mmmm ）作用机理：作用机理：第六章
2、配筋砌体构件的承载力计算连弯钢筋网：连弯钢筋网：钢筋直径较粗（大于钢筋直径较粗（大于 5 5mmmm ）时采用。两片连弯钢筋网）时采用。两片连弯钢筋网 交错置于两交错置于两相邻灰缝内，其作用相当于一片方格钢筋网相邻灰缝内，其作用相当于一片方格钢筋网网网状状配配筋筋砖砖砌砌体体，受受压压时时产产生生纵纵向向压压缩缩变变形形，同同时时还还产产生生横横向向变变形形，而而钢钢筋筋网网与与灰灰缝缝砂砂浆浆之之间间的的摩摩擦擦力力和和粘粘结结力力能能承承受受较较大大的的横横向向拉拉应应力力，使使钢钢筋筋参参与与砌砌体体共共同同工工作作，由由于于钢钢筋筋的的弹弹性性横横量量与与砌砌体体高高得得多多，从从而而
3、约约束束了了砌砌体体的的横横向向变变形形，网网状状钢钢筋筋抑抑制制了了砌砌体体竖竖向向缝缝的的发发展展，不不会会形形成成贯贯通通的的竖竖向向裂裂缝缝，而而仅仅在在网网状状钢钢筋筋之之间间有有较较小小且且数数量量较较多多的的竖竖向向裂裂缝缝和和斜斜裂裂缝，间接的提高了砌体抗压强度。缝，间接的提高了砌体抗压强度。本讲稿第三页，共十九页湖南大学等单位曾对网状配筋砌体进行过许多试验研究。湖南大学等单位曾对网状配筋砌体进行过许多试验研究。第六章 配筋砌体构件的承载力计算试验表明：试验表明：一、偏心受压构件中随着荷载的一、偏心受压构件中随着荷载的偏心矩偏心矩增大，钢筋网的作用逐渐减弱。增大，钢筋网的作用逐
4、渐减弱。二、过于二、过于细长细长的受压构件中也会由于纵向弯曲产生附加偏心，使构件截面处在较大偏的受压构件中也会由于纵向弯曲产生附加偏心，使构件截面处在较大偏心的受力状态，从而使钢筋网的作用减弱。心的受力状态，从而使钢筋网的作用减弱。01规范规定下列情况不宜采用网状配筋砌体规范规定下列情况不宜采用网状配筋砌体1 1、轴向力的、轴向力的偏心矩偏心矩超过截面核心范围，对于矩形截面，超过截面核心范围，对于矩形截面，e/h0.17，（，（e为荷载为荷载偏心矩，偏心矩，h为截面高度为截面高度2 2、构件高厚比、构件高厚比163 3、此外试验表明，钢筋网配置过少，将不能起到增强砌体强度的作用；但也不、此外试
5、验表明，钢筋网配置过少，将不能起到增强砌体强度的作用；但也不宜配置过多。宜配置过多。0101规范规定：规范规定：0.1%1%0.1%1%本讲稿第四页，共十九页网状配筋砌体受压构件承载力设计公式：网状配筋砌体受压构件承载力设计公式：第六章 配筋砌体构件的承载力计算采用类似无筋砌体的计算公式采用类似无筋砌体的计算公式网状配筋砌体抗压强度设计值网状配筋砌体抗压强度设计值按下式计算按下式计算纵向力的偏心矩；纵向力的偏心矩；截面形心到偏心一侧截面边缘的距离；截面形心到偏心一侧截面边缘的距离；钢筋网配筋率，钢筋网配筋率，或或。=(Vs/V)100和和分别为钢筋和砌体的体积。分别为钢筋和砌体的体积。本讲稿第
6、五页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算内容内容要要求求砖砌体砖砌体砖：不低于砖：不低于MU10，砂浆不低于，砂浆不低于M7.5钢筋直径钢筋直径d方格钢筋网：方格钢筋网：d=34mm，连弯钢筋，连弯钢筋d8mm配筋率配筋率0.1%1%钢筋间距钢筋间距30mm120mm钢筋网间距钢筋网间距SnSn400mm，且不大于，且不大于5皮砖皮砖灰缝厚度灰缝厚度8mm12mm，且钢筋上下有，且钢筋上下有2mm保护层保护层网状配筋砖砌体构造要求网状配筋砖砌体构造要求 本讲稿第六页，共十九页6.2组合砖砌体构件组合砖砌体构件在砌体内配置纵向钢筋或设置部分钢筋混凝土或钢筋砂浆以共在砌体内配置纵向钢筋或设置
7、部分钢筋混凝土或钢筋砂浆以共同工作都是同工作都是组合砖砌体构件组合砖砌体构件特点：特点：除了能显著提高砌体的抗弯能力和延性，而且也能提高除了能显著提高砌体的抗弯能力和延性，而且也能提高其抗压能力，具有和钢筋混凝土相近性能。其抗压能力，具有和钢筋混凝土相近性能。01规范指出：轴向力偏心矩超过无筋砌体偏压构件的限值时宜采规范指出：轴向力偏心矩超过无筋砌体偏压构件的限值时宜采用用组合砖砌体构件组合砖砌体构件第六章第六章 配筋砌体构件的承载力计算配筋砌体构件的承载力计算本讲稿第七页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算一、轴心受压组合砖砌体的承载力一、轴心受压组合砖砌体的承载力组合砖砌体是由砖砌体
8、、钢筋、混凝土或砂浆三种材料所组成。在荷载组合砖砌体是由砖砌体、钢筋、混凝土或砂浆三种材料所组成。在荷载作用下，三者获得共同变形，但是，每种材料相应于其自身的极限强度作用下，三者获得共同变形，但是，每种材料相应于其自身的极限强度时的压应变并不相同，钢筋最小（时的压应变并不相同，钢筋最小（），混凝土其次（），混凝土其次（），砖砌体最大（），砖砌体最大（）。所以组合砖砌体在轴向压力作）。所以组合砖砌体在轴向压力作用下，钢筋先屈服，然后面层混凝土达到抗压强度。此时砖砌体尚未达用下，钢筋先屈服，然后面层混凝土达到抗压强度。此时砖砌体尚未达到其抗压强度。可以将组合砌体破坏时截面中砖砌体的应力与砖砌体的到
9、其抗压强度。可以将组合砌体破坏时截面中砖砌体的应力与砖砌体的极限强度之比定义为极限强度之比定义为砖砌体的强度系数砖砌体的强度系数。由四川建科院试验，该系数平由四川建科院试验，该系数平均值为均值为0.945 组合砖砌体构件的稳定系数组合砖砌体构件的稳定系数理应介于无筋砌体的稳定系数理应介于无筋砌体的稳定系数与钢与钢筋混凝土构件的稳定系数筋混凝土构件的稳定系数之间，之间，四川建科院试验表明，四川建科院试验表明，主要主要与高厚比和含钢率与高厚比和含钢率 有关。有关。当面层采用水泥砂浆时，由于砂浆强度变异较大且受力不均匀，组合砌体当面层采用水泥砂浆时，由于砂浆强度变异较大且受力不均匀，组合砌体破坏时，
10、钢筋强度往往不能充分发挥。破坏时，钢筋强度往往不能充分发挥。由试验，由试验，级钢筋强度利用系数平级钢筋强度利用系数平均值为均值为0.93 本讲稿第八页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算组合砖砌体轴心受压构件的承载力可按下式计算：组合砖砌体轴心受压构件的承载力可按下式计算：受压钢筋的强度系数，当为混凝土面层时，可取为受压钢筋的强度系数，当为混凝土面层时，可取为1.0；当；当为砂浆面层时，可取为为砂浆面层时，可取为0.9混凝土面层或面层砂浆的轴心抗压强度设计值，砂浆的轴混凝土面层或面层砂浆的轴心抗压强度设计值，砂浆的轴心抗压强度设计值可取为同强度等级混凝土轴心抗压强度设计心抗压强度设计值可
11、取为同强度等级混凝土轴心抗压强度设计值的值的70%，当砂浆为，当砂浆为M10时，其值取时，其值取3.5MPa；当砂浆为；当砂浆为M7.5时，其值取时，其值取2.6MPa；本讲稿第九页，共十九页第六章第六章 配筋砌体构件的承载力计算配筋砌体构件的承载力计算组合砖砌体构件偏心受压时，其承载力和变形性能与钢筋混凝土构件相近。组合砖砌体构件偏心受压时，其承载力和变形性能与钢筋混凝土构件相近。组合砖柱的荷载组合砖柱的荷载-变形曲线表明，偏心矩较大的柱变形较大，即延性较好，变形曲线表明，偏心矩较大的柱变形较大，即延性较好，柱的高厚比对柱的延性也有较大影响，高厚比越大，柱延性也大柱的高厚比对柱的延性也有较大
12、影响，高厚比越大，柱延性也大二、偏心受压组合砖砌体的承载力二、偏心受压组合砖砌体的承载力破坏形态：破坏形态：大偏心受压大偏心受压：受拉区钢筋首先屈服，然后受压区压坏。破坏形态与钢筋：受拉区钢筋首先屈服，然后受压区压坏。破坏形态与钢筋混凝土柱相似混凝土柱相似；小偏心受压小偏心受压：受压区混凝土或砂浆面层及部分受压砌体受压破坏。：受压区混凝土或砂浆面层及部分受压砌体受压破坏。大小偏心的判别：大小偏心的判别：组合砌砌体构件截面受压区相对高度组合砌砌体构件截面受压区相对高度=x/ho受压区相对高度的界限值受压区相对高度的界限值钢筋等级钢筋等级HPB235HRB335b0.550.425本讲稿第十页，共
13、十九页第六章第六章 配筋砌体构件的承载力计算配筋砌体构件的承载力计算大小偏心的判别：大小偏心的判别：b大偏心受压大偏心受压b小偏心受压小偏心受压钢筋钢筋As应力应力s的计算的计算小偏心受压时小偏心受压时大偏心受压时大偏心受压时偏心距的计算偏心距的计算轴向力的初始偏心距轴向力的初始偏心距e按荷载设计值计算按荷载设计值计算e=M/N0.05h构件在轴向力作用下的附加偏心距构件在轴向力作用下的附加偏心距ei，按下式计算，按下式计算本讲稿第十一页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算由平衡条件，偏压组合砖柱计算公式为由平衡条件，偏压组合砖柱计算公式为或或本讲稿第十二页，共十九页第六章 配筋砌体构件
14、的承载力计算受压区高度可按下式计算：砖砌体受压部分的面积；砖砌体受压部分的面积；混凝土或砂浆面层受压部分的面积；混凝土或砂浆面层受压部分的面积；砖砌体受压部分面积对钢筋砖砌体受压部分面积对钢筋As重心的面积矩；重心的面积矩；混凝土或砂浆面层受压部分的面积对钢筋混凝土或砂浆面层受压部分的面积对钢筋As重心的面积矩；重心的面积矩；砖砌体受压部分的面积对轴向力砖砌体受压部分的面积对轴向力N作用点的面积矩；作用点的面积矩；混凝土或砂浆面层受压部分的面积对轴心向力混凝土或砂浆面层受压部分的面积对轴心向力N作用点的面积矩。作用点的面积矩。本讲稿第十三页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算钢筋重心至轴
15、向力作用点的距离，按下式计算钢筋重心至轴向力作用点的距离，按下式计算本讲稿第十四页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算内内容容要要求求砌体及面砌体及面层材料层材料砖砖MU10砌筑砂浆砌筑砂浆M7.5面层砂浆面层砂浆M10面层混凝土面层混凝土C20受力钢筋受力钢筋受力钢筋种类受力钢筋种类HPB235，混凝土面层亦可采，混凝土面层亦可采用用HRB335受力钢筋直径受力钢筋直径8mm受力钢筋净间距受力钢筋净间距30mm受拉钢筋配筋率受拉钢筋配筋率0.1%受拉钢筋配受拉钢筋配筋率筋率砂浆面层砂浆面层0.1%混凝土面层混凝土面层0.2%保护层厚保护层厚度度室内正常使室内正常使用环境用环境墙墙15m
16、m柱柱25mm,20mm(混凝土面层混凝土面层)露天或室内露天或室内潮湿环境潮湿环境墙墙25mm柱柱35mm,30mm(混凝土面层混凝土面层)拉结钢筋拉结钢筋构件一侧受力钢筋多于构件一侧受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋构造要求构造要求 本讲稿第十五页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算6.3砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙一、应用场合一、应用场合建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB50011-2001）指出，对于多层砖房应按）指出，对于多层砖房应按要求设置钢筋混凝土构造柱。要求设置钢筋混凝土构造柱。设置构造柱目的：
17、设置构造柱目的：可以加强墙体的整体性，增加墙体抗侧延性和一定程度上利用其抵抗侧向地震作用的能可以加强墙体的整体性，增加墙体抗侧延性和一定程度上利用其抵抗侧向地震作用的能力。在砖混结构墙体设计中，有时遇到砖墙竖向承载力不足又不愿意为此增大墙体厚度，力。在砖混结构墙体设计中，有时遇到砖墙竖向承载力不足又不愿意为此增大墙体厚度，往往在墙体中设构造柱予以加强。往往在墙体中设构造柱予以加强。构造柱在墙体中位置：构造柱在墙体中位置：可以设在墙体的两端，也可以在墙体的中部，或两者兼而有之。可以设在墙体的两端，也可以在墙体的中部，或两者兼而有之。项项次次受压性能分析受压性能分析1在在砖砖墙墙中中设设置置钢钢筋
18、筋混混凝凝土土构构造造柱柱，增增强强了了墙墙体体的的整整体体性性，提提高高了了墙墙体体的的受压稳定性。受压稳定性。2组组合合墙墙体体在在竖竖向向荷荷载载作作用用下下，由由于于混混凝凝土土构构造造柱柱和和砌砌体体的的刚刚度度不不同同，产产生内力重分布，混凝土构造柱分担了墙体的荷载。生内力重分布，混凝土构造柱分担了墙体的荷载。3混混凝凝土土构构造造柱柱与与圈圈梁梁形形成成“弱弱框框架架”，对对砌砌体体产产生生约约束束作作用用，使使墙墙体体的的横向变形减小横向变形减小本讲稿第十六页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算构造柱设计方法：构造柱设计方法：过去往往习惯于采用折算截面的方法，即将构造柱的
19、混凝土面积按混凝土过去往往习惯于采用折算截面的方法，即将构造柱的混凝土面积按混凝土弹性模量与砌体弹性模量之比，换算成砖砌体面积，然后按无筋砌体轴心弹性模量与砌体弹性模量之比，换算成砖砌体面积，然后按无筋砌体轴心受压构件计算。受压构件计算。但试验表明，这种算法过高估计了构造柱的承载力而偏于不安全。但试验表明，这种算法过高估计了构造柱的承载力而偏于不安全。构造柱抗压强度往往未能充分发挥，砖墙就已经压坏。构造柱抗压强度往往未能充分发挥，砖墙就已经压坏。二、试验及有限元分析二、试验及有限元分析湖南大学所做试验表明构造柱不但自身可以承受一定荷载，而且与圈梁组成了湖南大学所做试验表明构造柱不但自身可以承受
20、一定荷载，而且与圈梁组成了“构构造框架造框架”对墙体有一定约束作用，此外，混凝土构造柱提高了墙体的稳定性。对墙体有一定约束作用，此外，混凝土构造柱提高了墙体的稳定性。有限元分析表明构造柱附近墙体的竖向压应力比构造柱之间中部墙体低中部砌体压有限元分析表明构造柱附近墙体的竖向压应力比构造柱之间中部墙体低中部砌体压应力峰值随着构造柱间距的减小而降低。电算结果表明，层高对组合墙内力分配影应力峰值随着构造柱间距的减小而降低。电算结果表明，层高对组合墙内力分配影响不大，而响不大，而构造柱间距构造柱间距是最主要影响因素。是最主要影响因素。本讲稿第十七页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算根据有限元分析
21、，得出组合墙与无构造柱砌体轴心受压承载力之比，根据有限元分析，得出组合墙与无构造柱砌体轴心受压承载力之比，即强度提高系数可按下式计算：即强度提高系数可按下式计算：构造柱间距。构造柱间距。三、组合墙轴心受压承载力计算公式三、组合墙轴心受压承载力计算公式01规范采用了与组合砖砌体受压构件承载力相同的计算模式，但引入强度影响系规范采用了与组合砖砌体受压构件承载力相同的计算模式，但引入强度影响系数来反映其差别：数来反映其差别：组合墙稳定系数，可按组合砖砌体的稳定系数取用；组合墙稳定系数，可按组合砖砌体的稳定系数取用；沿墙长方向构柱的宽度；沿墙长方向构柱的宽度；强度系数，当强度系数，当小于小于4时，取时
22、，取等于等于4。本讲稿第十八页，共十九页第六章 配筋砌体构件的承载力计算主要构造要求：主要构造要求：组合砖墙砌体结构房屋，应在纵横墙交接处、墙端部和组合砖墙砌体结构房屋，应在纵横墙交接处、墙端部和较大洞口洞边设置构造柱，其间距不宜大于较大洞口洞边设置构造柱，其间距不宜大于4m。各层洞口。各层洞口宜设置在相应位置，并宜上下对齐；宜设置在相应位置，并宜上下对齐；组合砖墙砌体结构房屋组合砖墙砌体结构房屋应在基础顶面应在基础顶面、有组合墙的楼层、有组合墙的楼层处设置现浇钢筋混凝土圈梁。处设置现浇钢筋混凝土圈梁。组合砖墙施工顺序是先砌墙后浇混凝土构造柱。组合砖墙施工顺序是先砌墙后浇混凝土构造柱。砖砌体与构造柱的连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每砖砌体与构造柱的连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔隔500mm500mm设设2 62 6拉接钢筋，且每边伸入墙内不宜小于拉接钢筋，且每边伸入墙内不宜小于600mm 600mm。砖砌体和构造柱组合墙截面砖砌体和构造柱组合墙截面本讲稿第十九页，共十九页