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1、砌 体 结 构第第6 6章章 配筋砌体配筋砌体 学习要点学习要点了解了解网状配筋砖砌体的网状配筋砖砌体的受力特点受力特点，掌握掌握其计其计算方法和构造要求。算方法和构造要求。了解了解组合砖砌体的组合砖砌体的受力特点受力特点、计算方法和构计算方法和构造要求。造要求。了解了解砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙的砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙的受受力特点及计算方法。力特点及计算方法。砌 体 结 构6.1 6.1 网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件 定义定义：受压砖砌体构件：受压砖砌体构件在在水平灰缝水平灰缝内每隔一定内每隔一定间距间距 设置方格尺寸为设置方格尺寸为 的钢筋网片即为的钢筋网片即为网状网状
2、配筋砖砌体构件配筋砖砌体构件。（steel mesh reinforced brick masonry member）一、配筋方式配筋方式 砌 体 结 构 网网片片间间距距不不应应大大于于五五皮皮砖砖，且且不不应应大大于于400mm400mm。网片方格尺寸网片方格尺寸不应小于不应小于30mm30mm，也不应也不应 大于大于120mm120mm。（1 1）砖强度等级不低于砖强度等级不低于MU10MU10要求要求 （2 2）砂浆强度等级不低于）砂浆强度等级不低于M7.5M7.5 （3 3）灰缝厚度应保证钢筋上、下至少有灰缝厚度应保证钢筋上、下至少有 2mm2mm厚的砂浆层厚的砂浆层 砌 体 结 构
3、二、网状配筋砖砌体受压构件的试验研究二、网状配筋砖砌体受压构件的试验研究 1.1.受力特点受力特点 在纵向压力作用下，钢筋与砂浆的粘结力和摩擦力使在纵向压力作用下，钢筋与砂浆的粘结力和摩擦力使钢筋钢筋和砖砌体共同工作和砖砌体共同工作。由于砖砌体的横向变形而使钢筋受拉，。由于砖砌体的横向变形而使钢筋受拉，因因为钢筋的弹性模量很大（为钢筋的弹性模量很大（应变应变 小小），可阻止砖砌体在纵），可阻止砖砌体在纵向受压时横向变形的发展，使砌体处于有约束状态。向受压时横向变形的发展，使砌体处于有约束状态。同时钢筋同时钢筋网还防止了砖砌体因过早失稳而破坏，网还防止了砖砌体因过早失稳而破坏，从而间接地提高了砖
4、砌从而间接地提高了砖砌体承担纵向力的能力体承担纵向力的能力，故这种配筋方式又称为，故这种配筋方式又称为间接配筋。间接配筋。当砌当砌体和横向钢筋网具有足够的粘结力时，其共同工作可一直维持体和横向钢筋网具有足够的粘结力时，其共同工作可一直维持到砌体完全破坏。到砌体完全破坏。砌 体 结 构2.2.破坏形态破坏形态（与无筋砖砌体受压构件的破坏形与无筋砖砌体受压构件的破坏形态有明显的不同态有明显的不同）首先，由于网状钢筋的存在，砌体在纵向受压时首先，由于网状钢筋的存在，砌体在纵向受压时的横向变形受到约束，使砌体中块体的拉应力和的横向变形受到约束，使砌体中块体的拉应力和弯剪应力减小，弯剪应力减小，块体的第
5、一批裂缝出现较迟块体的第一批裂缝出现较迟。其。其开裂荷载与破坏荷载的比值开裂荷载与破坏荷载的比值比无筋砌体的略高比无筋砌体的略高（前者为（前者为60756075%，后者为，后者为50705070%）。）。砌 体 结 构继续加荷，继续加荷，由于网状钢筋抑由于网状钢筋抑制了砌体竖向裂缝的发展，制了砌体竖向裂缝的发展，使裂缝发展缓慢且不会形成使裂缝发展缓慢且不会形成沿砌体高度方向贯通的竖向沿砌体高度方向贯通的竖向裂缝，而仅在钢筋网片之间裂缝，而仅在钢筋网片之间有有宽度较小但数量较多宽度较小但数量较多的竖的竖向裂缝和斜裂缝向裂缝和斜裂缝。砌 体 结 构荷载增加到接近破坏荷载时，荷载增加到接近破坏荷载时
6、，砌体内的砌体内的部分砖严部分砖严重开裂或被压碎重开裂或被压碎（相当于小段无筋砖砌体），（相当于小段无筋砖砌体），不不同于无筋砖砌体被分割成几个独立小柱而失稳破同于无筋砖砌体被分割成几个独立小柱而失稳破坏，坏，外侧砖砌体略有外鼓，破坏时的抗压强度大外侧砖砌体略有外鼓，破坏时的抗压强度大于无筋砖砌体的抗压强度。于无筋砖砌体的抗压强度。砌 体 结 构3.3.影响网状配筋砖砌体受压构件承载力提高的因素影响网状配筋砖砌体受压构件承载力提高的因素 配筋率配筋率 （通常（通常 ）试验结果表明，网状配筋砖砌体承载力随配筋量的增试验结果表明，网状配筋砖砌体承载力随配筋量的增加而增加加而增加，但配筋量增加到一定
7、程度使砌体的强度接近单，但配筋量增加到一定程度使砌体的强度接近单砖的抗压强度后，砖的抗压强度后，再增加配筋量已不能进一步提高砌体的再增加配筋量已不能进一步提高砌体的承载力。承载力。若横向钢筋数量过少，提高砌体受压承载力的作若横向钢筋数量过少，提高砌体受压承载力的作用很有限，用很有限，因此因此规范规范规定，网状配筋砖砌体中的配筋规定，网状配筋砖砌体中的配筋率不应小于率不应小于0.1%0.1%，也不应大于，也不应大于1.0%1.0%。砌 体 结 构则则一小格一小格的钢筋体积为：的钢筋体积为：（两个方向两个方向）相应砖砌体体积为：相应砖砌体体积为：计算方法：计算方法：（亦称体积比）（亦称体积比）设方
8、格网的钢筋截面面积为设方格网的钢筋截面面积为 ，网格尺寸为网格尺寸为 ，网片间距为，网片间距为 ，砌 体 结 构 偏心距偏心距 试验表明，试验表明，当荷载偏心作用时，横向配筋的作用将当荷载偏心作用时，横向配筋的作用将随偏心距的增大而降低。随偏心距的增大而降低。这是因为截面上若有拉应力存这是因为截面上若有拉应力存在，钢筋网片对砌体横向变形的约束作用就会大大降低在，钢筋网片对砌体横向变形的约束作用就会大大降低甚至完全丧失甚至完全丧失，故应使网状配筋砌体构件截面上处于无，故应使网状配筋砌体构件截面上处于无拉应力状态。拉应力状态。规范规范规定：规定：网状配筋砌体的偏心距必网状配筋砌体的偏心距必须不超过
9、截面核心范围，须不超过截面核心范围，对矩形截面对矩形截面即：即：砌 体 结 构 高厚比高厚比 对长细比过大的受压构件，因为对长细比过大的受压构件，因为纵向弯曲将引起较纵向弯曲将引起较大的附加偏心距，降低横向钢筋的作用。大的附加偏心距，降低横向钢筋的作用。规范规范规定：网状配筋砖砌体构件只能用于规定：网状配筋砖砌体构件只能用于 的情况的情况。砌 体 结 构三、网状配筋砖砌体受压构件承载力计算三、网状配筋砖砌体受压构件承载力计算高厚比、配筋率和轴向力的偏心距对网状配筋砖砌高厚比、配筋率和轴向力的偏心距对网状配筋砖砌体受压构件承载力的影响系数，可按下式计算，也体受压构件承载力的影响系数，可按下式计算
10、，也可查规范中相应表格。可查规范中相应表格。（6-16-1）代入得：代入得：承载力承载力影响系影响系数数砌 体 结 构 网状配筋砖砌体的抗压强度设计值（网状配筋砖砌体的抗压强度设计值（大于大于无筋砌体的抗压强度设计值无筋砌体的抗压强度设计值）钢筋的抗拉强度设计值，当钢筋的抗拉强度设计值，当 时，时，取取 截面形心到压应力较大一侧截面边缘的距截面形心到压应力较大一侧截面边缘的距离离砌 体 结 构注意：注意：对对矩形截面构件矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长按轴心
11、受压进行验算，即对较小边长按轴心受压进行验算，即 。当网状配筋砖砌体构件下端与无筋砌体相交时，当网状配筋砖砌体构件下端与无筋砌体相交时，尚尚应验算无筋砌体的局部受压承载力。应验算无筋砌体的局部受压承载力。砌 体 结 构【例例6-16-1】一截面为一截面为 的砖柱，柱计算高度为的砖柱，柱计算高度为3.92m3.92m，承受荷载设计值产生的轴向力承受荷载设计值产生的轴向力 ，采用，采用MU10MU10烧结普通烧结普通砖，砖，M7.5M7.5混合砂浆砌筑。试验算其承载力。混合砂浆砌筑。试验算其承载力。【解解】MU10MU10，M7.5 M7.5 查表，查表，砌 体 结 构 不满足要求不满足要求 砌
12、体 结 构 由于砖柱截面不能增大，需用网状配筋以提高砖由于砖柱截面不能增大，需用网状配筋以提高砖柱的承载力。现采用柱的承载力。现采用 冷拔低碳钢丝焊接方格网筋冷拔低碳钢丝焊接方格网筋,钢丝间距钢丝间距50mm50mm，网间距为网间距为4 4皮砖皮砖（）。：取取 配筋率配筋率 0.11.0砌 体 结 构网状配筋砖砌体的抗压强度设计值：网状配筋砖砌体的抗压强度设计值：（此时由于（此时由于 ，故，故 ），满足条件满足条件 满足要求满足要求 砌 体 结 构 6-2 6-2 组合砖砌体构件组合砖砌体构件 （composite brick masonry member）一、定义一、定义 组合砖砌体构件系指
13、组合砖砌体构件系指在砖砌体外侧设置钢筋混凝在砖砌体外侧设置钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的结构构件，土面层或钢筋砂浆面层的结构构件，目的在于目的在于提高砖提高砖砌体构件的抗弯和抗压能力，增加砖砌体结构的延性砌体构件的抗弯和抗压能力，增加砖砌体结构的延性。规范规范指出，指出，轴向力偏心距超过无筋砌体偏压构件轴向力偏心距超过无筋砌体偏压构件的限值时宜采用组合砖砌体。的限值时宜采用组合砖砌体。用途：厂房、砖房加固、新建高层砌体等用途：厂房、砖房加固、新建高层砌体等砌 体 结 构 对对T T形截面可简化为矩形截面计算形截面可简化为矩形截面计算 砌 体 结 构主要构造要求：主要构造要求：面层面层混凝土强度
14、混凝土强度等级宜采用等级宜采用C15C15或或C20C20，面层，面层水泥砂浆强度等级水泥砂浆强度等级不得低于不得低于M7.5M7.5；砌筑砖砌筑砖不低于不低于MU10MU10，砂浆砂浆不低于不低于M5M5；当面层厚度大于当面层厚度大于45mm45mm时，其面层宜采用混凝时，其面层宜采用混凝土。土。砌 体 结 构二、组合砖砌体轴心受压构件的承载力计算二、组合砖砌体轴心受压构件的承载力计算 组合砖砌体是由砖组合砖砌体是由砖砌体、钢筋、混凝土砌体、钢筋、混凝土（或砂浆）三种不同（或砂浆）三种不同材料组成，材料组成，在轴心压力作用下，截面内三种材料的变形相同，而在轴心压力作用下，截面内三种材料的变形
15、相同，而这三种材料达到各自设计强度时的压应变是不相同的。钢筋达到这三种材料达到各自设计强度时的压应变是不相同的。钢筋达到屈服强度时的压应变最小，混凝土次之，砌体达到抗压强度时的屈服强度时的压应变最小，混凝土次之，砌体达到抗压强度时的压应变最大。压应变最大。因此，组合砖砌体在轴心压力作用下，因此，组合砖砌体在轴心压力作用下，纵向钢筋首纵向钢筋首先屈服，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。抗压强度。但由于砖砌体达到抗压强度时的压应变小于混凝土的但由于砖砌体达到抗压强度时的压应变小于混凝土的极限压应变，所以在组合砖砌体破坏
16、时，砖砌体仍然能够达到其极限压应变，所以在组合砖砌体破坏时，砖砌体仍然能够达到其抗压强度，而混凝土可能处于应力抗压强度，而混凝土可能处于应力应变曲线的下降段，即应变曲线的下降段，即应力应力略低于其抗压强度略低于其抗压强度（按应力等于抗压强度考虑）（按应力等于抗压强度考虑）。砌 体 结 构对于钢筋砂浆组合砌体，由于砂浆强度的变异性对于钢筋砂浆组合砌体，由于砂浆强度的变异性较大，且水泥砂浆的极限压应变还小于受压钢筋较大，且水泥砂浆的极限压应变还小于受压钢筋的压应变，故当面层砂浆达到其抗压强度时，钢的压应变，故当面层砂浆达到其抗压强度时，钢筋尚未达到屈服强度，筋尚未达到屈服强度，也就是说，也就是说，
17、当钢筋砂浆组当钢筋砂浆组合砌体破坏时，钢筋的强度不能充分利用。合砌体破坏时，钢筋的强度不能充分利用。根据根据试验资料，试验资料，级钢筋的强度利用系数平均为级钢筋的强度利用系数平均为0.930.93（设计中取（设计中取0.90.9）。）。砌 体 结 构式式中：中：组合砖砌体构件的稳定系数组合砖砌体构件的稳定系数 （与配筋率（与配筋率 和高厚比和高厚比 有关）有关）介于砖柱的稳定系数介于砖柱的稳定系数 与钢筋混凝土与钢筋混凝土 柱的稳定系数柱的稳定系数 之间，之间，即：即：（已编制成表格）（已编制成表格）面层混凝土或砂浆的轴心抗压强度设计值面层混凝土或砂浆的轴心抗压强度设计值 （砂浆的轴心抗压强度
18、设计值取同强度（砂浆的轴心抗压强度设计值取同强度 等级混凝土的等级混凝土的70%70%）M15，取取5.2MPa；M10，取取3.5MPa；M7.5，取取2.6MPa 砌 体 结 构 高厚比高厚比配筋率配筋率00.20.40.60.81.080.910.930.950.970.991.00100.870.900.920.940.960.98120.820.850.880.910.930.95140.770.800.830.860.890.92160.720.750.780.810.840.87180.670.700.730.760.790.81200.620.650.680.710.730.7
19、5220.580.610.640.660.680.70240.540.570.590.610.630.65260.500.520.540.560.580.60280.460.480.500.520.540.56 组合砖砌体构件的稳定系数组合砖砌体构件的稳定系数 注：组合砖砌体构件截面的配筋率注：组合砖砌体构件截面的配筋率砌 体 结 构 混凝土或砂浆面层的截面面积混凝土或砂浆面层的截面面积 受压钢筋的强度利用系数受压钢筋的强度利用系数 受压钢筋的抗压强度设计值受压钢筋的抗压强度设计值 受压钢筋的截面面积受压钢筋的截面面积 混凝土面层：取混凝土面层：取1.01.0 砂浆面层：取砂浆面层：取0.90
20、.9（钢筋强度不能充分发挥）钢筋强度不能充分发挥）砌 体 结 构【例例6-26-2】截面尺寸为截面尺寸为370mm370mm 490mm490mm的组合砖柱，的组合砖柱，计算高计算高度为度为5.7m5.7m，承受的轴向压力设计值，承受的轴向压力设计值N N720kN720kN，采用，采用MU10MU10砖砖及及M7.5M7.5混合砂浆砌筑，采用混合砂浆砌筑，采用C20C20混凝土面层，钢筋采用混凝土面层，钢筋采用HPB235HPB235，。试验算该柱的承载力。试验算该柱的承载力。砌 体 结 构【解解】MU10MU10，M7.5M7.5 砖砌体截面面积砖砌体截面面积:需考虑砌体强度调整系数需考虑
21、砌体强度调整系数:混凝土截面面积混凝土截面面积:砌 体 结 构满足要求满足要求砌 体 结 构三、组合砖砌体偏心受压构件的承载力计算三、组合砖砌体偏心受压构件的承载力计算 1.1.破坏形态类似于钢筋混凝土偏心受压构件，破坏形态类似于钢筋混凝土偏心受压构件，分为分为 大偏心：受拉钢筋首先屈服，然后受压区被大偏心：受拉钢筋首先屈服，然后受压区被压坏。压坏。大偏心受压构件大偏心受压构件小偏心受压构件小偏心受压构件砌 体 结 构小偏心：小偏心：受压区混凝土或砂浆面层及部分砌受压区混凝土或砂浆面层及部分砌体受压破坏，距轴向力较远一侧受拉钢筋未体受压破坏，距轴向力较远一侧受拉钢筋未屈服。屈服。砌 体 结 构
22、界限受压区相对高度界限受压区相对高度 取值取值 对对HPB235HPB235级钢筋：级钢筋：对对HRB335HRB335级钢筋：级钢筋：2.2.计算组合砌体偏心受压时，需考虑由于柱的纵计算组合砌体偏心受压时，需考虑由于柱的纵向弯曲引起的附加偏心距（与高厚比向弯曲引起的附加偏心距（与高厚比 有关）有关）砌 体 结 构3.3.承载力计算公式承载力计算公式 根据平衡条件：根据平衡条件：（6-46-4）（拉正，压负）拉正，压负）或对或对 取矩：取矩：（6-56-5）砌 体 结 构式式中中：，分分别别为为砖砖砌砌体体和和混混凝凝土土（或或砂砂浆浆）面面层受压部分的面积；层受压部分的面积；，分分别别为为距
23、距轴轴向向力力较较近近和和较较远远一一侧侧钢钢筋筋的截面面积；的截面面积；受压钢筋强度利用系数，按轴压构件受压钢筋强度利用系数，按轴压构件取用；取用；混凝土面层：取混凝土面层：取1.01.0 砂浆面层：取砂浆面层：取0.90.9（钢筋强度不能充分发挥）（钢筋强度不能充分发挥）砌 体 结 构 ，钢筋钢筋 和和 重心至轴向力重心至轴向力 作用点作用点 的距离的距离；注：注：可能为正，也可能为负。若可能为正，也可能为负。若 为正，表示荷载为正，表示荷载 作用在作用在 、之外；若之外；若 为负，表示荷载为负，表示荷载 作用在作用在 、之间，这时将负值直接代入公式计算。之间，这时将负值直接代入公式计算。
24、砌 体 结 构 轴向力的初始偏心距，按荷载设计值计算；轴向力的初始偏心距，按荷载设计值计算；当当 时，取时，取 附加偏心距附加偏心距 砖砌体受压部分的面积对钢筋重心砖砌体受压部分的面积对钢筋重心 的的面积矩。面积矩。混混凝凝土土（或或砂砂浆浆）面面层层受受压压部部分分的的面面积积对对钢钢筋筋重重心心 的的面积矩。面积矩。砖砌体受压部分的面积对轴向力作用点的砖砌体受压部分的面积对轴向力作用点的面积矩。面积矩。混凝土（或砂浆）面层受压部分的面积对轴向力作混凝土（或砂浆）面层受压部分的面积对轴向力作用点的用点的面积矩。面积矩。砌 体 结 构 组合砖柱的施工方法组合砖柱的施工方法 在基础顶面的钢筋混凝
25、土达到一定强度后，方可在基础顶面的钢筋混凝土达到一定强度后，方可砌筑砖砌体，并把箍筋同时砌入砖砌体内。当砖砌体砌筑砖砌体，并把箍筋同时砌入砖砌体内。当砖砌体砌至砌至1.2m1.2m高左右，随即绑扎钢筋，浇筑混凝土并捣实。高左右，随即绑扎钢筋，浇筑混凝土并捣实。在第一层混凝土浇捣完毕后，再按上述步骤砌筑第二在第一层混凝土浇捣完毕后，再按上述步骤砌筑第二层砌体至层砌体至1.2m1.2m后，再绑轧钢筋，浇捣混凝土，依次循后，再绑轧钢筋，浇捣混凝土，依次循环，直至需要的高度。此外，也可将砖砌体一次砌至环，直至需要的高度。此外，也可将砖砌体一次砌至需要的高度，然后绑扎钢筋，分段浇捣混凝土。需要的高度，然
26、后绑扎钢筋，分段浇捣混凝土。柱外柱外侧采用活动升降模板。侧采用活动升降模板。砌 体 结 构 6-3 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 规规范范采采用用了了与与组组合合砖砖砌砌体体受受压压构构件件承承载载力力相相同同的的计计算算模模式式，但但引引入入强强度度系系数数 来来反反映映其其差差别别，即：即：砌 体 结 构式式中中：组组合合墙墙的的稳稳定定系系数数，可可按按组组合合砖砖砌砌体体的的稳稳定系数采用；定系数采用；砖砌体的净截面面积；砖砌体的净截面面积；构造柱的截面面积构造柱的截面面积 构造柱间距；构造柱间距；沿墙长方向构造柱的宽度；沿墙长方向构造柱的宽度；强度系数，当强度系数，当 小于小于4 4时，取时，取 等于等于4 4。砌 体 结 构 采用构造柱组合墙可使墙体承载力提高大约一倍采用构造柱组合墙可使墙体承载力提高大约一倍砌 体 结 构 思考题：思考题：网状配筋砖砌体抗压强度比无筋砖砌体抗压强网状配筋砖砌体抗压强度比无筋砖砌体抗压强度有所提高，其原因何在？度有所提高，其原因何在？网状配筋砖砌体受压构件承载力如何计算？网状配筋砖砌体受压构件承载力如何计算？什么情况下宜采用组合砖砌体？其轴心受压构什么情况下宜采用组合砖砌体？其轴心受压构件的承载力如何计算？件的承载力如何计算？谢 谢