第6章配筋砌体结构设计.ppt
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1、第6章 配筋砌体结构设计6.1 网状配筋砖砌体构件6.1.1 受压性能1.破坏过程第一阶段:随压力的增加,单块砖内出现第一条(批)裂缝,特点与无筋砌体相同,但产生第一条(批)裂缝时压力N为破坏压力Nu的60%75,较无筋砌体高。第二阶段:随压力增大,裂缝数量增多,但裂缝发展缓慢。纵向裂缝受横向钢筋网的约束,不能沿砌体高度方向形成上下贯通的连续裂缝。第三阶段:压力N达到极限荷载N Nu u时,在钢筋网之间的砌体中,裂缝(垂直的和斜的)多而细,砌体外边碎裂严重的砖脱落,导致砌体完全破坏。2.受力分析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;阻止竖向裂缝的上下
2、贯通,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。注意:这种提高不是由于钢筋约束使砌体产生三向受压状态的结果,而是由于钢筋联结因竖缝所分割的小柱体,使之不过早失稳破坏,是间接的提高。3.适用范围 偏心距超过截面核心范围,对矩形截面即 时或偏心距虽未超过截面核心范围,但构件的高厚比 时,不宜采用网状配筋砖砌体构件。6.1.2 受压承载力1.承载力影响系数 为高厚比和配筋率及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;2.体积配箍率 网眼尺寸为 网眼尺寸为 3.抗压强度 轴向力的偏心距;钢筋的抗拉强度设计值,当 320 Mpa时,仍采用320Mpa。注意:注意:10
3、04.注意问题对矩形截面构件,当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时,除按偏心受压构件计算外,还应对较小边长方向按轴心受压进行验算;当网状配筋砖砌体构件下端与无筋砌体交接时,尚应验算交接处无筋砌体的局部受压承载力。6.1.3 构造措施体积配筋率,不应小于0.1%,并不应大于1%。钢筋网的竖向间距,不应大于五皮砖,并不应大于400mm;采用方格钢筋网时,钢筋的直径宜采用34mm;采用连弯钢筋网时,钢筋的直径不应大于8mm;钢筋网中钢筋的间距不应大于120mm,并不应小于30mm;砂浆强度等级不应低于M7.5;灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm厚的砂浆层。当采用连弯式网时,网的钢筋方向应
4、互相垂直,沿砌体高度交错布置。例砖柱截面尺寸为370740mm,其计算高度为5.2m,用MU10红砖,M5混合砂浆砌筑,承受轴心压力设计值N=450kN。试验算其承载力。解 先按无筋砌体验算查表得:但由于 砖柱承载力为:不满足要求。现采用网状配筋加强。用冷拔低碳钢丝,其抗拉强度设计值MPa(甲级组),设方格网孔眼尺寸为60mm,网的间距为三皮砖(180mm),则 对于配筋砌体,规范规定其砌体截面面积小于0.2m2时,才考虑调整系数,因此,此处不必再乘以由及及查表得例 已知条件同上题,但轴向力设计值改为N=200kN,M=20kNm(沿截面长边)。已知荷载设计值产生的偏心距e=95mm。砖柱按上
5、题配置网状钢筋。试验算其承载力。解解 e=95mm 0.17h=125.8mm查表求时需多次内插,直接按公式计算。尚应沿截面短边方向按轴心受压进行验算,对轴心受压 MPa6.2 组合砖砌体构件6.2.1 砖砌体和混凝土或砂浆面层的组合构件 当无筋砌体受压构件的截面尺寸受限,或设计不经济,以及偏心距超限时,可选择此类构件。1.受压性能在砖砌体与钢筋 混凝土的组合砌 体中,由于砖能 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强度高。砌体与面层的连接处首先出现裂缝,随荷载增加,砌体内随后产生裂缝,由于面层的约束,发展缓慢,最后,面层严重脱落甚至压碎,或纵
6、筋在箍筋范围内压屈,构件破坏。在荷载作用下,砌体、钢筋和混凝土获得共同的变形,但每种材料对应于其自身的极限强度时的压应变不同。钢筋最小 混凝土次之,砌体最大 故在荷载作用下,钢筋先屈服,混凝土随之达到抗压强度,而砌体未达到其抗压强度。计算时以强度参与系数来体现。对混凝土面层,、;对砂浆面层,。组合砖砌体轴心受压构件的稳定系数为:亦可查表62。2.组合砖砌体轴心受压构件承载力 混凝土与面层水泥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的轴心抗压强度设计值的70%,当砂浆为M15时,取5.2Mpa;当砂浆为M10时,取3.5Mpa;当砂浆为M7.5时,取2.6Mpa;
7、受压钢筋的强度系数,当为混凝土面层时,可取1.0;当为砂浆面层时,可取0.9;混凝土或砂浆面层的截面面积;砖砌体的截面面积。3.组合砖砌体偏心受压构件承载力(1)附加偏心距2.截面钢筋应力及受压区相对高度的界限值钢筋 (近荷载端钢筋屈服)应力为 ;钢筋 (远荷载端钢筋)的应力(单位为Mpa,正值为拉应力,负值为压应力),应按下列规定计算:小偏心受压时,即大偏心受压时,即受压区相对高度的界限值 对HPB235级钢筋,应取0.55;对HRB335级钢筋,应取0.425。3.承载力计算受压区高度 可由下式计算:钢筋 的应力;距轴向力较远侧钢筋的截面面积;砖砌体受压部分的面积;砖砌体受压部分的面积对钢
8、筋 重心的面积矩;混凝土或砂浆面层受压部分的面积对 钢筋重心的面积矩;砖砌体受压部分的面积对轴向力 作用点的面积矩;混凝土或砂浆面层受压部分的面积对轴向力 作用点的面积矩;分别为钢筋 和 重心至轴向力作用点的距离;轴向力的初始偏心距,按荷载设计值计算,当 小于0.05h时,应取 等于0.05h;组合砖砌体构件在轴向力作用下的附加偏心距;组合砖砌体构件截面的有效高度,取 ;分别为钢筋 和 重心至截面较近边的距离。注:对于T形截面构件,可按矩形截面组合砖砌体构件计算,但高厚比仍按T形截面考虑。4.构造措施面层混凝土等级宜采用C20。面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10。砌筑砂浆的强度等级不宜低于M7
9、.5;竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度,不应小于表63中规定。竖向受力钢筋距砖砌体表面的距离不应小于5mm;砂浆面层的厚度,可采用3045mm。当面层厚度大于45mm时,其面层宜采用混凝土;竖向受力钢筋宜采用HPB235级钢筋,对于混凝土面层,宜可采用 HRB335级钢筋。受压钢筋一侧的配筋率,对砂浆面层,不宜小于0.1%,对混凝土面层,不宜小于0.2%。受拉钢筋的配筋率,不应小于0.1%。竖向受力钢筋的直径,不应小于8mm,钢筋的净间距,不应小于30mm;箍筋的直径,不宜小于4mm及0.2倍的受压钢筋 直径,并不宜大于6mm。箍筋的间距,不应大于20倍受压钢筋的直径及500mm,并不宜小于12
10、0mm;当组合砖砌体构件一侧的竖向受力钢筋多于4根时,应设置附加箍筋或拉结钢筋;对于截面长短边相差较大的构件如墙体等,应采用穿通墙体的拉结筋作为箍筋,同时设置水平分布钢筋。水平分布钢筋的竖向间距及拉结钢筋的间距,均不应大于500mm;组合砖砌体构件的顶部及底部,以及牛腿部位,必须设置钢筋混凝土垫块。竖向受力钢筋伸入垫块的长度,必须满足锚固要求。例 截面为370490mm的组合砖柱,柱高6m,两端为不动铰支座,承受轴心压力设计值N=700kN,组合砌体采用MU10砖,M5混合砂浆砌筑,混凝土面层采用C20,HPB235级钢筋。试验算其承载能力。解解 砖砖砌体面砌体面积积混凝土截面混凝土截面积积f
11、=1.5MPa(MU10、M5)和网状配筋砌体一和网状配筋砌体一样样,对对于截面于截面积积A 700kN 安全。截面配筋率一、应用场合抗震规范指出,对于多层砖房应按要求设置钢筋混凝土构抗震规范指出,对于多层砖房应按要求设置钢筋混凝土构造柱,这里的构造柱设置目的主要是为了加强墙体的整体性,增造柱,这里的构造柱设置目的主要是为了加强墙体的整体性,增加墙体抗侧延性,和一定程度上利用其抵抗侧向地震力的能力。加墙体抗侧延性,和一定程度上利用其抵抗侧向地震力的能力。砖混结构墙体设计中,有时会遇到砖墙竖向承载力不足又不砖混结构墙体设计中,有时会遇到砖墙竖向承载力不足又不愿意增大墙体厚度,往往在墙体中设钢筋混
12、凝土柱予以加强,柱愿意增大墙体厚度,往往在墙体中设钢筋混凝土柱予以加强,柱的厚度与墙厚一样,也可以被视为构造柱。的厚度与墙厚一样,也可以被视为构造柱。构造柱在墙体中的位置,可以设在墙面的两端,也可以在墙构造柱在墙体中的位置,可以设在墙面的两端,也可以在墙体中部,或且两者兼而有之。体中部,或且两者兼而有之。过去对这类墙体的承载力计算,习惯于采用折算截面的方法,过去对这类墙体的承载力计算,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,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受压计算公式计算。试验换算成砖砌体
13、面积,然后按无筋砌体轴心受压计算公式计算。试验表明,这种算法高估了混凝土构造柱的承载力。实际上构造柱的抗表明,这种算法高估了混凝土构造柱的承载力。实际上构造柱的抗压强度往往未能充分发挥,而砖墙就已经被压坏了。压强度往往未能充分发挥,而砖墙就已经被压坏了。6.2.2 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二、受力性能 1.受压性能第一阶段:弹性阶段,压力自零40破坏荷载;主压应力明显向构造柱扩散;竖向压应力分布不均匀,上部大,下部小。水平方向是中间大,两端小。第二阶段:弹塑性工作阶段,压力4090的破坏荷载;随荷载增加,上墙梁与构造柱连接处附近和构造柱之间中部砌体出现竖向裂
14、缝,随之上墙梁跨中 出现自上而下的竖向裂缝;由于约束作用较强,裂缝发展缓慢,裂缝大多指向构造柱方向;构造柱下截面应力增长较快,中构造柱均匀受压,边构造柱为小偏心受压。第三阶段:破坏阶段,至100%破坏荷载时,砌体内裂缝贯通,穿过构造柱柱脚,构造柱纵筋压屈,混凝土被压碎、剥落;构造柱间墙体裂缝扩展而破坏。影响承载力的主要因素为构造柱间距,而层高影响不大。构造柱与墙体的共同工作能力较强;构造柱的主要作用为:时下内力重分布,构造柱直接承受压力作用;与墙梁一起构成弱框架,约束墙体变形,间接提高砌体的承载力。2.受压承载力轴压时:式中 组合砖墙稳定系数,查表62;强度系数,当 小于4时取 等于4;沿墙长
15、方向构造柱的间距;沿墙长方向构造柱的宽度;砖砌体的净截面面积;构造柱的截面面积。3.构造措施砂浆的强度等级不应低于M5,构造柱的混凝土强度等级不宜低于C20;柱内竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度,应符合表6-3的规定。构造柱的截面尺寸不宜小于240mm240mm,其厚度不应小于墙厚;边柱、角柱的截面宽度宜适应加大。柱内竖向受力钢筋,对于中柱,不宜少于412;对于边柱、角柱,不宜少于 414。其箍筋,一般部位宜采用6200,楼层上下500mm范围内宜采用6100。构造柱的竖向受力钢筋应在基础梁和楼层圈梁中锚固,并应符合受拉钢筋的锚固要求。组合砖墙砌体结构房屋,应在纵横墙交接处、墙端部和较大洞口的洞
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