配筋砌体结构设计.pptx

网状（横向）网状（横向）配筋砖砌体配筋砖砌体 种类种类 组合砖砌体组合砖砌体配筋砌体配筋砌体 砖砌体和钢筋混凝土砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙构造柱组合墙 配筋砌块砌体配筋砌块砌体 提高砌体承载力提高砌体承载力 特点特点 减小构件截面尺寸减小构件截面尺寸 加强整体性加强整体性第1页/共94页水平网状配筋砌水平网状配筋砌体体混凝土或钢筋砂浆混凝土或钢筋砂浆面层组合砖砌体面层组合砖砌体砖砌体和钢筋混凝土构砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙造柱组合墙在水平灰缝中配在水平灰缝中配置钢筋网片置钢筋网片偏心距超限的砖砌偏心距超限的砖砌体外侧配置纵向钢体外侧配置纵向钢筋筋在房屋墙体中设置间距在房屋墙体中设置间距不大于不大于4m4m的构造柱的构造柱提高轴心抗压承提高轴心抗压承载力载力提高偏心抗压承载提高偏心抗压承载力力提高砖墙的承载力提高砖墙的承载力第2页/共94页一）受压性能1）定义：网状配筋砖砌体是在水平灰缝内每隔35皮砖设置一层横向钢筋网片的砌体见下页图(a)。2 2）应用范围：当砖砌体受压构件的承载力不足而截面尺寸又受到限制时，可以考虑）应用范围：当砖砌体受压构件的承载力不足而截面尺寸又受到限制时，可以考虑采用网状配筋砌体。采用网状配筋砌体。但对下列情况，不宜采用网状配筋砌体：偏心距过大；偏心距虽未超过截面核心范围，但构件高厚比16。一、网状配筋砖砌体第3页/共94页图(a)方格网配筋砖柱 (b)方格钢筋网 (c)连弯钢筋第4页/共94页体积配筋率：As钢筋面积,a网眼尺寸,Sn沿高度配筋距离第5页/共94页1.受压性能（1）第一阶段 （0.60.75）Pu时开裂，与无筋砌体 相比，延缓了裂缝出现。（2）第二阶段 钢筋网阻止了裂缝发展。（3）第三阶段 部分砖压碎破坏，但不形成小柱体。（由于钢筋网的弹性模量大于砌体的弹 性模量，故能阻止砌体横向变形，避免被竖向裂缝分割成小 柱体而发生失稳破坏。）aasn第6页/共94页图 网状配筋砖砌体受压破坏第7页/共94页2）受力特点：砌体承受轴向压力时，除产生纵向压缩变形外，还会产生横向膨胀，当砌体中配置横向钢筋网时，由于钢筋的弹性模量大于砌体的弹性模量，因此：钢筋能够阻止砌体的横向变形；钢筋能够连接被竖向裂缝分割的小砖柱，避免了因小砖柱的过早失稳而导致整个砌体的破坏，从而间接的提高了砌体的抗压强度，因此，这种配筋也称为间接配筋。试验表明，砌体与横向钢筋之间足够的粘结力是保证两者共同工作，充分发挥块体的抗压强度，提高砌体承载力的重要保证。第8页/共94页水平网状配筋对砌体承载力的影响 约束砂浆和砖的横向变形约束砂浆和砖的横向变形，间接提高砌体 竖向抗压承载力；延缓砖块的开裂及其裂缝的发展延缓砖块的开裂及其裂缝的发展；阻止竖向裂缝的上下贯通阻止竖向裂缝的上下贯通，避免砖砌体被分裂成小柱导致失稳破坏。避免砖砌体被分裂成小柱导致失稳破坏。提高砖砌体小偏心抗压承载力 第9页/共94页网状配筋砖砌体试验破坏状况轴心受压时：轴心受压时：网状配筋砌体的极限强度与网状配筋砌体的极限强度与体积配筋率体积配筋率有关有关偏心受压时：偏心受压时：随着随着偏心距偏心距e e的增大，受压区面积减小，的增大，受压区面积减小，钢筋网片对砌体的约束效应降低钢筋网片对砌体的约束效应降低第10页/共94页当采用无筋砖砌体受压构件的截面尺寸较大，不能满足使用要求时，可采用网状配筋砖砌体。但，试验表明，网状配筋砖砌体构件在轴向力的偏心距 e 较大或构件高厚比 较大时，钢筋难以发挥作用，构件承载力的提高受到限制。适用范围第11页/共94页二）网状配筋砖砌体构件的适用范围水平网状配筋砖砌体受压构件使用范围应符合下列规定：水平网状配筋砖砌体受压构件使用范围应符合下列规定：偏心距超过截面核心范围，不宜采用网状配筋砖砌体构件；（偏心距超过截面核心范围，不宜采用网状配筋砖砌体构件；（矩形截面矩形截面e/h0.17e/h0.17；e/h0.17e/h1616）矩形截面矩形截面轴向力轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除时，除按偏心受压按偏心受压计算计算外，还外，还应对较小边长方向按轴心受压应对较小边长方向按轴心受压进行验算；进行验算；当网状配筋砖砌体下端当网状配筋砖砌体下端与无筋砌体交接时与无筋砌体交接时，尚应验算无筋砌体的，尚应验算无筋砌体的局部受压承载力局部受压承载力 。第12页/共94页2.受压承载力计算 NNu fnA 式中：fn水平网状配筋砌体抗压强度设计值 式中fy为钢筋抗拉强度设计值，当fy320N/mm2时，取fy320N/mm2 钢筋网体积配筋率（0.1 1.0）、e/h对网状配筋砌体受压构件承载力的影响系数 （查表6-1）3.适用范围(1)对于矩形截面：e/h0.17；(2)高厚比：16，构造要求(如钢筋直径、间距等)。第13页/共94页网状配筋砖砌体构件的影响系数：或查表6-1确定。其中稳定系数:对矩形截面，也应对较小边长方向按轴心受压进行验算。第14页/共94页第15页/共94页第16页/共94页第17页/共94页四）构造要求网状配筋砌体中的配筋率配筋率(按体积比计算)不不应小于应小于.1.1，过小效果不大，也不应大于不应大于1 1。否则钢筋的作用不能充分发挥；采用钢筋网采用钢筋网时，钢筋的直径钢筋的直径宜采用3 34mm4mm；当采用连弯钢筋网采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不应大于不应大于8mm8mm。由于钢筋网砌筑在灰缝砂浆内，易于锈蚀，因此设置较粗的钢筋比较有利较粗的钢筋比较有利。钢筋过细过细，钢筋的耐久性耐久性得不到保证，钢筋过粗过粗，会使钢筋的水平灰缝过厚或保护层厚度得不到保证。水平灰缝过厚或保护层厚度得不到保证。钢筋网中钢筋的间距钢筋的间距，不应大于不应大于120mm120mm，并不应小于小于30mm30mm；因为钢筋间距过小时过小时,灰缝中的砂灰缝中的砂浆不易均匀密实浆不易均匀密实,间距过大过大，钢筋网的横向约束钢筋网的横向约束效应低。效应低。第18页/共94页 钢筋网的竖向间距，不应大于5 5皮砖，并不应大于 400mm400mm；当采用连弯钢筋网时，网的钢筋方向应互相垂直，沿砌体高度交错设置，Sn Sn 为同一方向网的间距。网状配筋砖砌体所用的砂浆强度等级不应低于M7.5M7.5，施工时，水平灰缝的厚度应控制在8 812mm12mm范围内，并应保证在钢筋上下至少各有2mm2mm厚的砂浆层。其目的是避免钢筋锈蚀和提高钢筋与砌体之间的粘结力。为了便于检查钢筋网是否漏放或错误，可在钢筋网中留出标记，如将钢筋网中的一根钢筋的末端伸出砌体表面5mm。第19页/共94页4.4.例题分析例题分析 已知砖柱490490mm，H05.88m，MU10、M7.5 混合砂浆，轴心压力设计值为500kN，试验算其受 压承载力。（1）不配筋 f1.50MPa(查表3-3)，A0.4920.2401m20.3m2 a 0.7A0.70.24010.9401，H0/h5880/49012 Nu=(a f)A=0.822(0.94011.50)0.2401106 278.3kNN500kN (不安全)第20页/共94页（2）配筋 采用b4冷拔带肋钢筋（fy340MPa，取取320MPa）方格网a=60mm，每3皮砖一层（Sn180mm）查表6-1：e/h0，12，0.233插入得：0.733 Nu fnA0.7332.990.2401106 526.4kNN500kN （安全）(1)(2)比较：fn/f=2.99/1.502.0 Nu2/Nu1=526.4/278.31.9第21页/共94页第22页/共94页第23页/共94页第24页/共94页第25页/共94页第26页/共94页例题6-3已知一砖柱，采用MU10砖，M7.5混合砂浆砌筑，砖柱截面尺370mm490mm,计算高度H0=3.92m,承受轴向力设计值N=223.2kN，在柱长边方向作用弯矩设计值M=12.41kNm。试验算此砖柱的承载力；如承载力不够，按网状配筋砌体设计此柱。解：（1 1）按无筋砌体偏压构件计算）按无筋砌体偏压构件计算查表可得查表可得MU10MU10砖，砖，M7.5M7.5混合砂浆砌体的抗压设计强混合砂浆砌体的抗压设计强度度 f=1.58MPaf=1.58MPa。算得算得第27页/共94页查表可得。因为 A=370mm490mm=0.1813m20.3m2，所以砌体强度乘上调整系数 0.7+0.1813=0.8813。无筋砌体的承压能力为所以不符合要求。（2）按网状配筋砌体设计）按网状配筋砌体设计由于由于e/h=0.1130.17，816 材料为材料为MU10砖，砖，M7.5混合砂浆，其符合网状混合砂浆，其符合网状配筋砌体要求。配筋砌体要求。第28页/共94页用 4冷拔低碳钢丝，方格网间距a取50mm，方格网采用焊接，Sn=260mm，配筋率：网状配筋砖柱的抗压强度：由 e/h=0.113，配筋率 0.19查表可得 承载力为：第29页/共94页查表可得：满足要求。再沿短边方向按轴心受压进行验算。此时，e/h=0，短边轴心承载力为：满足要求。第30页/共94页1 1）定义：）定义：组合砖砌体是由砖砌体和其表面的钢筋混凝土面层见下图(a)或钢筋砂浆面层见下图(b)组合而成的受压构件见下图。v 图 组合砖砌体构件截面(a)混凝土面层；(b)砂浆面层v二、组合砖砌体第31页/共94页图 组合砖砌体（a）（b）（c）组合砖砌体构件截面；（d）混凝土或砂浆面层组合墙第32页/共94页2 2）受压性能受压性能在砖砌体与钢筋混凝土的组合砌体中，由于砖砖能吸收混凝土中多余的水分能吸收混凝土中多余的水分，因此在砖砌体中结硬的混凝土比在木模或金属模板中结硬的混凝土混凝土强度高。强度高。组合砖砌体在轴向压力作用下轴向压力作用下，常在砌体与面砌体与面层混凝土层混凝土(或面层砂浆或面层砂浆)的连接处产生第一批裂缝。的连接处产生第一批裂缝。组合砖砌体受压时，由于两侧钢筋混凝土(或钢筋砂浆)的约束，砖砌体的受压变形能力较大受压变形能力较大。第33页/共94页图 组合砖砌体受压破坏情况组合砖柱的延性，主要与轴压比和配筋率轴压比和配筋率有关。第34页/共94页3 3）承载力计算承载力计算(1)(1)轴心受压构件轴心受压构件轴心受压构件的承载力可按下式计算：第35页/共94页第36页/共94页第37页/共94页(2)(2)偏心受压构件偏心受压构件组合砖砌体构件在偏心受压时(图6-4)的受力和变形性能与钢筋泥凝土构件的接近与钢筋泥凝土构件的接近。采用与钢筋混凝土偏心受压构件相类似的方法。第38页/共94页第39页/共94页第40页/共94页第41页/共94页第42页/共94页 分析表明，组合砖砌体构件当e=0.05h时，按轴心受压计算的承载力与按偏心受压计算的承载力很接近。但当0e0.05h时按前者计算的承载力略低于后者的承载力。为避免这一矛盾，规定：当偏心距很小，即e 0.05h时时，取e=0.05h，并按偏心受压的公式计算承载力。第43页/共94页第44页/共94页4 4）构造要求构造要求为了使砖砌体的强度不致过低，要求砖的强砖的强度等级不低于度等级不低于MU10MU10，砌筑砂浆的强度等级不低，砌筑砂浆的强度等级不低于于M5M5，面层混凝土强度等级宜采用，面层混凝土强度等级宜采用C15C15或或C20C20。为防止钢筋锈蚀，并使钢筋与砂浆有较好的粘结能力，面层水泥砂浆的强度等级不低于面层水泥砂浆的强度等级不低于M7.5M7.5。受力钢筋保护层的厚度，不小于表受力钢筋保护层的厚度，不小于表4.24.2的规定。第45页/共94页采用砂浆面层的组合砖砌体，砂浆面层不能太薄，也不宜太厚。受力钢筋一般采用级钢筋。箍筋的直径，不宜小于箍筋的直径，不宜小于4mm4mm及及d/5(dd/5(d为受压钢为受压钢筋直径筋直径)，也不宜大于，也不宜大于8mm8mm。组合砖砌体构件一侧的受力钢筋多于一侧的受力钢筋多于4 4根时，根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋。应设置附加箍筋或拉结钢筋。组合砖砌体构件组合砖砌体构件的顶部、底部以及牛腿处顶部、底部以及牛腿处，是直接承受或传递荷载的主要部位，必须设置必须设置钢筋混凝土垫块钢筋混凝土垫块，受力钢筋伸入垫块的长度必须满足锚固要求，以确保构件安全可靠地工作。第46页/共94页图 组合砖砌体墙的配筋受力钢筋的搭接长度搭接长度，搭接处的箍筋间距箍筋间距等应符合现行混凝土结构设计规范的要求。第47页/共94页第48页/共94页第49页/共94页第50页/共94页第51页/共94页第52页/共94页三、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙三、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙第53页/共94页一、受压性能钢筋混凝土构造柱组合墙在轴心受压时其破钢筋混凝土构造柱组合墙在轴心受压时其破坏过程可分为坏过程可分为3个受力阶段。个受力阶段。第54页/共94页（1）第一阶段：弹性阶段（00.4）Pu）主压应力迹线主压应力迹线：明：明显向构造柱扩散显向构造柱扩散(图图中虚线为主拉应力中虚线为主拉应力迹线，其值很小迹线，其值很小)；砌体内竖向压应力砌体内竖向压应力的分布不均匀，的分布不均匀，b图图中中虚线虚线为墙体开裂为墙体开裂前的坚向压应力的前的坚向压应力的分布，在分布，在墙顶部墙顶部、中部中部和和底部截面上底部截面上竖向压应力为竖向压应力为上部上部大、下部小大、下部小，它，它沿沿墙体水平方向墙体水平方向是是中中间大、两端小。间大、两端小。第55页/共94页（2）第二阶段：弹塑性工作阶段。上圈梁上圈梁与构造柱连接的附近与构造柱连接的附近及构造柱之间中部砌体构造柱之间中部砌体出现竖向裂缝竖向裂缝，且上部圈梁在跨中处产生自下而上的竖向裂缝如图6-10所示。图图6-9b中点划线中点划线为按有限元分析开裂时开裂时砌体内的竖向压应力分布。由于构造柱与圈梁形成的约束作用，直至压力达破坏压力的约约70时，裂缝发展慢裂缝发展慢裂裂缝走向大多指向构造枝柱脚缝走向大多指向构造枝柱脚。这一阶段经历的时间较长，所施加压力可达破坏压力的90。图图6-9b中实线中实线为临近破坏时临近破坏时砌体内的竖向压应力分布。按有限元分析，构造柱下部截面压应力较上部截面压应力增加较多中部构造柱为均匀受压中部构造柱为均匀受压，边构边构造柱则处于小偏心受压造柱则处于小偏心受压，如图69c所示。由于边构造柱横向变形的增大，试验时可观测到边构造柱略向外鼓边构造柱略向外鼓如图6-10所示第56页/共94页（3）第三阶段：破坏阶段 砌体内裂缝贯通，最终裂缝穿过构造柱柱脚，构造柱砌体内裂缝贯通，最终裂缝穿过构造柱柱脚，构造柱内钢筋压屈，混凝土被压碎、剥落，与此同时构造柱之间内钢筋压屈，混凝土被压碎、剥落，与此同时构造柱之间中部的砌体亦受压破坏，如图中部的砌体亦受压破坏，如图6-10所示。所示。第57页/共94页构造柱的作用一是：一是：因混凝土构造柱和砖墙的刚度不同及内力重分布，它直接分担直接分担作用于墙体上的压力；二是：二是：构造柱与圈梁形成“弱框架弱框架”，砌体的横向变形受到约束，间接提高了墙体的受压承载力。在影响组合墙受压承载力的诸多因素中，构造柱构造柱间距的影响最为显著。间距的影响最为显著。组合墙的受压承载力随构造柱间距的减小而明显受压承载力随构造柱间距的减小而明显增加增加.构造柱间距为2m左右时，构造柱的作用得到充分发挥。构造柱间距较大时，它约束砌体横向变形的能力减弱，间距大于间距大于4m4m时，构造柱对组合时，构造柱对组合墙受压承载力的影响很小。墙受压承载力的影响很小。第58页/共94页第59页/共94页第60页/共94页第61页/共94页第62页/共94页第63页/共94页第64页/共94页第65页/共94页第66页/共94页第67页/共94页第68页/共94页6.3配筋混凝土砌块砌体剪力墙在混凝土空心砌块砌体的竖向孔洞中配置竖向钢筋，并用混凝土灌孔注芯，同时在砌体的水平灰缝内设置水平钢筋，即形成配筋砌块砌体构件，如配筋砌块砌体剪力墙。第69页/共94页第70页/共94页第71页/共94页第72页/共94页一、正截面承载力计算一、正截面承载力计算一）轴心受压承载力一）轴心受压承载力第73页/共94页第74页/共94页二）、偏心受压承载力二）、偏心受压承载力第75页/共94页第76页/共94页1 1、大偏心受压承载力、大偏心受压承载力离中和袖较远处的竖向离中和袖较远处的竖向分布钢筋可达屈服强度分布钢筋可达屈服强度第77页/共94页第78页/共94页第79页/共94页第80页/共94页小偏心受压时：受压区的主筋达到屈服强度，另一侧的主筋达不到屈服强度；竖内分布钢筋大部分受压，其应力较小，即使一部分受拉，其应力亦较小。对于小偏心受压构件，正截面承载力计算时不考虑竖向分布钢筋的作用。2 2、小偏心受压承载力、小偏心受压承载力第81页/共94页第82页/共94页第83页/共94页配筋砌块砌体剪力墙的抗剪承载力抗剪承载力除与材料强度材料强度有关外，主要与垂直压应力垂直压应力、墙体墙体的高宽比的高宽比或剪跨比剪跨比、水平钢筋和竖向钢筋的配筋率水平钢筋和竖向钢筋的配筋率有关，其抗剪性能更接近于钢筋接近于钢筋混凝土剪力墙。混凝土剪力墙。二、斜截面受剪承载力二、斜截面受剪承载力第84页/共94页第85页/共94页第86页/共94页第87页/共94页第88页/共94页第89页/共94页第90页/共94页第91页/共94页第92页/共94页END第93页/共94页河南大学土木建筑学院感谢您的观看！第94页/共94页