配筋砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計算（PPT82頁）

1、第6章 配筋砌體 學習要點了解網(wǎng)狀配筋磚砌體的受力特點，掌握其計算方法和構(gòu)造要求。了解組合磚砌體的受力特點、計算方法和構(gòu)造要求。了解磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻的受力特點及計算方法。6.1 網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件 定義：受壓磚砌體構(gòu)件在水平灰縫內(nèi)每隔一定間距 設(shè)置方格尺寸為 的鋼筋網(wǎng)片即為網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件。 （ steel mesh reinforced brick masonry member）一、配筋方式 網(wǎng)片間距不應大于五皮磚， 且不應大于400mm。 網(wǎng)片方格尺寸不應小于30mm，也不應 大于120mm。 （1）磚強度等級不低于MU10要求 （2）砂漿強度等級不低于M7.5 （3）灰縫

2、厚度應保證鋼筋上、下至少有 2mm厚的砂漿層 二、網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件的試驗研究 1.受力特點 在縱向壓力作用下，鋼筋與砂漿的粘結(jié)力和摩擦力使鋼筋和磚砌體共同工作。由于磚砌體的橫向變形而使鋼筋受拉，因為鋼筋的彈性模量很大（應變 ?。?，可阻止磚砌體在縱向受壓時橫向變形的發(fā)展，使砌體處于有約束狀態(tài)。同時鋼筋網(wǎng)還防止了磚砌體因過早失穩(wěn)而破壞，從而間接地提高了磚砌體承擔縱向力的能力，故這種配筋方式又稱為間接配筋。當砌體和橫向鋼筋網(wǎng)具有足夠的粘結(jié)力時，其共同工作可一直維持到砌體完全破壞。 2. 破壞形態(tài)（與無筋磚砌體受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)有明顯的不同）首先，由于網(wǎng)狀鋼筋的存在，砌體在縱向受壓時的橫向變形受

3、到約束，使砌體中塊體的拉應力和彎剪應力減小，塊體的第一批裂縫出現(xiàn)較遲。其開裂荷載與破壞荷載的比值比無筋砌體的略高（前者為6075%，后者為5070%）。 繼續(xù)加荷，由于網(wǎng)狀鋼筋抑制了砌體豎向裂縫的發(fā)展，使裂縫發(fā)展緩慢且不會形成沿砌體高度方向貫通的豎向裂縫，而僅在鋼筋網(wǎng)片之間有寬度較小但數(shù)量較多的豎向裂縫和斜裂縫。 荷載增加到接近破壞荷載時，砌體內(nèi)的部分磚嚴重開裂或被壓碎（相當于小段無筋磚砌體），不同于無筋磚砌體被分割成幾個獨立小柱而失穩(wěn)破壞，外側(cè)磚砌體略有外鼓，破壞時的抗壓強度大于無筋磚砌體的抗壓強度。 3.影響網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件承載力提高的因素 配筋率 （通常 ） 試驗結(jié)果表明，網(wǎng)狀配筋

4、磚砌體承載力隨配筋量的增加而增加，但配筋量增加到一定程度使砌體的強度接近單磚的抗壓強度后，再增加配筋量已不能進一步提高砌體的承載力。若橫向鋼筋數(shù)量過少，提高砌體受壓承載力的作用很有限，因此規(guī)范規(guī)定，網(wǎng)狀配筋磚砌體中的配筋率不應小于0.1%，也不應大于1.0%。 偏心距 試驗表明，當荷載偏心作用時，橫向配筋的作用將隨偏心距的增大而降低。這是因為截面上若有拉應力存在，鋼筋網(wǎng)片對砌體橫向變形的約束作用就會大大降低甚至完全喪失，故應使網(wǎng)狀配筋砌體構(gòu)件截面上處于無拉應力狀態(tài)。規(guī)范規(guī)定：網(wǎng)狀配筋砌體的偏心距必須不超過截面核心范圍，對矩形截面即： 高厚比 對長細比過大的受壓構(gòu)件，因為縱向彎曲將引起較大的附加

5、偏心距，降低橫向鋼筋的作用。 規(guī)范規(guī)定：網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件只能用于 的情況。 三、網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件承載力計算高厚比、配筋率和軸向力的偏心距對網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按下式計算，也可查規(guī)范中相應表格。 （6-1） 代入得： 承載力影響系數(shù) 網(wǎng)狀配筋磚砌體的抗壓強度設(shè)計值（大于無筋砌體的抗壓強度設(shè)計值） 鋼筋的抗拉強度設(shè)計值，當 時，取 截面形心到壓應力較大一側(cè)截面邊緣的距離注意： 對矩形截面構(gòu)件，當軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時，除按偏心受壓計算外，還應對較小邊長按軸心受壓進行驗算，即 。 當網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件下端與無筋砌體相交時，尚應驗算無筋砌體的局部受壓

6、承載力。 【例6-1】一截面為 的磚柱，柱計算高度為3.92m，承受荷載設(shè)計值產(chǎn)生的軸向力 ，采用MU10燒結(jié)普通磚，M7.5混合砂漿砌筑。試驗算其承載力。 【解】MU10，M7.5 查表， 不滿足要求 由于磚柱截面不能增大，需用網(wǎng)狀配筋以提高磚柱的承載力。現(xiàn)采用 冷拔低碳鋼絲焊接方格網(wǎng)筋,鋼絲間距50mm，網(wǎng)間距為4皮磚（ ）。 ： 取 配筋率 0.11.0網(wǎng)狀配筋磚砌體的抗壓強度設(shè)計值：（此時由于 ，故 ） ，滿足條件 滿足要求 6-2 組合磚砌體構(gòu)件 （composite brick masonry member）一、定義 組合磚砌體構(gòu)件系指在磚砌體外側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層的

7、結(jié)構(gòu)構(gòu)件，目的在于提高磚砌體構(gòu)件的抗彎和抗壓能力，增加磚砌體結(jié)構(gòu)的延性。規(guī)范指出，軸向力偏心距超過無筋砌體偏壓構(gòu)件的限值時宜采用組合磚砌體。 用途：廠房、磚房加固、新建高層砌體等 對T形截面可簡化為矩形截面計算 主要構(gòu)造要求：二、組合磚砌體軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 組合磚砌體是由磚砌體、鋼筋、混凝土（或砂漿）三種不同材料組成，在軸心壓力作用下，截面內(nèi)三種材料的變形相同，而這三種材料達到各自設(shè)計強度時的壓應變是不相同的。鋼筋達到屈服強度時的壓應變最小，混凝土次之，砌體達到抗壓強度時的壓應變最大。因此，組合磚砌體在軸心壓力作用下，縱向鋼筋首先屈服，然后面層混凝土達到抗壓強度，此時磚砌體尚未達到其抗

8、壓強度。但由于磚砌體達到抗壓強度時的壓應變小于混凝土的極限壓應變，所以在組合磚砌體破壞時，磚砌體仍然能夠達到其抗壓強度，而混凝土可能處于應力應變曲線的下降段，即應力略低于其抗壓強度（按應力等于抗壓強度考慮）。 對于鋼筋砂漿組合砌體，由于砂漿強度的變異性較大，且水泥砂漿的極限壓應變還小于受壓鋼筋的壓應變，故當面層砂漿達到其抗壓強度時，鋼筋尚未達到屈服強度，也就是說，當鋼筋砂漿組合砌體破壞時，鋼筋的強度不能充分利用。根據(jù)試驗資料，級鋼筋的強度利用系數(shù)平均為0.93（設(shè)計中取0.9）。 式中： 組合磚砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) （與配筋率 和高厚比 有關(guān)） 介于磚柱的穩(wěn)定系數(shù) 與鋼筋混凝土 柱的穩(wěn)定系數(shù) 之

9、間， 即： （已編制成表格） 面層混凝土或砂漿的軸心抗壓強度設(shè)計值 （砂漿的軸心抗壓強度設(shè)計值取同強度 等級混凝土的70%） M15，取5.0MPa；M10，取3.4MPa；M7.5，取2.5MPa 高厚比配筋率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

10、.75220.580.610.640.660.680.70240.540.570.590.610.630.65260.500.520.540.560.580.60280.460.480.500.520.540.56 組合磚砌體構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 注：組合磚砌體構(gòu)件截面的配筋率 混凝土或砂漿面層的截面面積 受壓鋼筋的強度利用系數(shù) 受壓鋼筋的抗壓強度設(shè)計值 受壓鋼筋的截面面積 混凝土面層：取1.0 砂漿面層：取0.9（鋼筋強度不能充分發(fā)揮）【例6-2】截面尺寸為370mm490mm的組合磚柱，計算高度為5.7m，承受的軸向壓力設(shè)計值N720kN，采用MU10磚及M7.5混合砂漿砌筑，采用C20混凝土面

11、層，鋼筋采用HPB235， 。試驗算該柱的承載力。 【解】MU10，M7.5 磚砌體截面面積: 需考慮砌體強度調(diào)整系數(shù):混凝土截面面積:滿足要求三、組合磚砌體偏心受壓構(gòu)件的承載力計算 1. 破壞形態(tài)類似于鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件， 分為 大偏心：受拉鋼筋首先屈服，然后受壓區(qū)被壓壞。 大偏心受壓構(gòu)件小偏心受壓構(gòu)件小偏心：受壓區(qū)混凝土或砂漿面層及部分砌體受壓破壞，距軸向力較遠一側(cè)受拉鋼筋未屈服。 根據(jù)平截面假定推導： 對組合磚砌體結(jié)構(gòu)， 線性回歸得到： （ 正值為拉應力，負值為壓應力） 界限受壓區(qū)相對高度 取值 對HPB300級鋼筋：對HRB335級鋼筋：2. 計算組合砌體偏心受壓時，需考慮由于柱的

12、縱向彎曲引起的附加偏心距（與高厚比 有關(guān)） HRB400級鋼筋：3. 承載力計算公式 根據(jù)平衡條件： （6-4）（ 拉正，壓負）或?qū)?取矩： （6-5） 式中： ， 分別為磚砌體和混凝土（或砂漿）面層受壓部分的面積； ， 分別為距軸向力較近和較遠一側(cè)鋼筋的截面面積； 受壓鋼筋強度利用系數(shù)，按軸壓構(gòu)件取用； 混凝土面層：取1.0 砂漿面層：取0.9（鋼筋強度不能充分發(fā)揮） ， 鋼筋 和 重心至軸向力 作用點 的距離； 注： 可能為正，也可能為負。若 為正，表示荷載 作用在 、 之外；若 為負，表示荷載 作用在 、 之間，這時將負值直接代入公式計算。 軸向力的初始偏心距，按荷載設(shè)計值計算； 當 時

13、，取 附加偏心距 磚砌體受壓部分的面積對鋼筋重心 的面積矩。 混凝土（或砂漿）面層受壓部分的面積對鋼筋重心 的面積矩。 磚砌體受壓部分的面積對軸向力作用點的面積矩。 混凝土（或砂漿）面層受壓部分的面積對軸向力作用點的面積矩。 此時受壓區(qū)高度 可按下式確定（對 作用點取矩）： （6-6） 面積矩的確定方法： 當 時（圖a）： 混凝土層厚度當 時（圖b）： 計算若為負值，直接將負值代入公式。 設(shè)計時可采用試算法進行計算，當偏心距較小時，宜先假定鋼筋面積進行截面校核，按小偏心受壓假定中和軸位置（在磚內(nèi)，還是在面層內(nèi)），由公式（6-3）和（6-6）聯(lián)立求解 和 ，當 且中和軸位置也符合原假定時，即可按

14、求得的 和 值由公式（6-4）或（6-5）驗算受壓承載力。當 但中和軸位置不符合原假定時，應重新假定中和軸位置進行試算。當計算所得的 時，或者對于偏心距較大的情況，則可按大偏心受壓計算，取 ，按截面設(shè)計或截面校核的步驟進行計算，此時按 計算的受壓高度必須滿足 。 組合磚柱的施工方法 在基礎(chǔ)頂面的鋼筋混凝土達到一定強度后，方可砌筑磚砌體，并把箍筋同時砌入磚砌體內(nèi)。當磚砌體砌至1.2m高左右，隨即綁扎鋼筋，澆筑混凝土并搗實。在第一層混凝土澆搗完畢后，再按上述步驟砌筑第二層砌體至1.2m后，再綁軋鋼筋，澆搗混凝土，依次循環(huán)，直至需要的高度。此外，也可將磚砌體一次砌至需要的高度，然后綁扎鋼筋，分段澆搗混凝土。柱外側(cè)采用活動升降模板。 6-3 磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻 規(guī)范采用了與組合磚砌體受壓構(gòu)件承載力相同的計算模式，但引入強度系數(shù) 來反映其差別，即：式中： 組合墻的穩(wěn)定系數(shù)，可按組合磚砌體的穩(wěn)定系數(shù)采用； 扣除孔洞和構(gòu)造柱的磚砌體截面面積；A 構(gòu)造柱的截面面積 沿墻長方向構(gòu)造柱的間距； 沿墻長方向構(gòu)造柱的寬度； 強度系數(shù)，當 小于4時