原创砌体结构课件 第四讲_配筋砌体.ppt

第五讲 配筋砌体,0 砌体结构分类 1 配筋砌体体系 2 配筋砌体受压承载力 3 配筋砌体受剪承载力,防锈问题？,0 砌体结构分类,0.1 施楚贤分法 无筋砌体 配筋砌体 按钢筋的作用分： （1）配筋砌体结构：通过配筋使钢筋在受力过程中强度达到流限的砌体结构。 竖向和水平方向的配筋率均大于0.07。构件性能类似钢筋混凝土剪力墙结构。 （2）约束砌体结构：通过竖向和水平方向钢筋混凝土构件约束墙体，使其在 抵抗水平作用时增加墙体的极限水平位移，从而提高墙体的延性，使墙体裂而 不倒。其性能介于无筋砌体和配筋砌体之间。如钢筋混凝土构造柱-圈梁结构体 系。 按配筋方式分： （1）均匀配筋砌体结构：网状配筋砖砌体、配筋混凝土砌块砌体剪力墙； （2）集中配筋砌体结构：砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙； （3）集中-均匀配筋砌体结构：砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的 组合砌体墙或柱。（带构造柱和圈梁和芯柱的混凝土砌块墙）。,0.2周炳章分法,按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋砌体、约束砌体和配筋砌体三类： （1）无筋砌体仅有少量的拉结钢筋，含筋量在0.07 %以下。 （2）约束砌体配筋量为0.07 %0.17 %左右。适用于地震设防 地区的砌体结构，如在墙段边缘设置边缘构件(钢筋混凝土构造柱)，同时，墙段上下设置有圈梁，此类砌体的特点是在砌体周边均有钢筋混凝土约束构件。 （3）配筋砌体配筋混凝土砌块剪力墙结构，配筋率0.2 %左右。适用于10 层以上的中高层建筑。,0.3 美国规范ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05 英国规范BS5628,按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋砌体和配筋砌体三类： （1）无筋砌体仅有少量的拉结钢筋，含筋量在0.07 %(英国0.05 )以下。 （2）配筋砌体配筋率0.07 % %(英国0.05 )以上。,0.4 欧盟规范EC6、EC8,无筋砌体 约束砌体 配筋砌体,约束砌体：无筋砌体墙四周被钢筋混凝土构件约束的结构体系（对空心砌块，可采取灌芯混凝土代替钢筋混凝土构件）。该规范要求：约束构件在砌体施工之后浇注，水平约束构件与楼盖同时浇注，所有墙体转角处、变形缝两侧、墙体交叉处和承重墙端部应设置混凝土构造柱（tie-columns），且构造柱间距不大于4m，面积大于1.5m2的洞口两侧也应设置构造柱。这类结构的承载力计算按照无筋砌体计算。,1 配筋砌体体系,1 .1 网状（水平）配筋砌体,特点： 提高砌体抗压强度； 提高砌体抗剪强度； 改善砌体变形性能。,注：右下图示国外水平灰缝配筋不提高抗压强度，只提高抗剪强度和变形性能。,用途： 砖墙、柱抗压强度及抗剪强度不够时； 各类水平钢筋，如配筋砌体水平钢筋、 防裂构造钢筋等（国外）。,1 .2 组合砖砌体,特点： 改善抗弯能力； 提高砌体抗压强度； 提高砌体抗剪强度； 改善砌体变形性能。,用途： 单层房屋弯矩较大时； 加固； 一般砌体结构墙、柱、 梁（国外）,1 .3 组合墙,由设置构造柱、圈梁提高无筋 砌体房屋的整体性和抗震性能 结构体系派生出来。为我国特 色。,后发展到柱为钢筋混凝土柱 约束砌体结构（沈阳）,先砌墙后浇柱、梁,特点： 平时抗压，震时抗震，有效 利用了构造柱和圈梁； 底部抗剪抗压强度仍不够时， 还可以配置水平钢筋网。,用途： 强度不够的大跨度、中高层 砌体房屋；,1.4 配筋砌块砌体,用途： 我国一般用于高层建筑； 国外多层高层都可见。,2 配筋砌体受压承载力,2.1 网状配筋砖砌体,2.1.1机理：套箍作用,2.1.2轴压短柱,假定钢筋和砌体粘结牢固，砌体横向变形使一片钢筋网 产生总拉力,当钢筋屈服时，试件破坏，即,配筋增加砌体强度,轴压短柱抗压强度,2.1.3偏压短柱,GB50003引用原苏联规范规定，考虑偏心对钢筋作用的影响,湖南大学试验表明，上式比试验值偏低。,注意：偏心距不应大于截面核心 e0.17h,2.1.4长柱（承载力影响系数）,GB50003参照无筋砌体，并考虑网状配筋砌体的特性。,轴压长柱稳定系数,长柱承载力影响系数,注意：16时，不宜,特点： 1）无筋砌体和配筋砌体形式统一，关于配筋率在0时是连续的； 2）短柱时，,与无筋砌体相同，未反应其特点。,湖南大学通过试验研究，,短柱时,2.2 组合砖砌体,2.2.1 轴压短柱,砌体、砂浆、混凝土棱柱体受压应力应变曲线类似， 但其极限荷载时的应变大小不同： 砌体： 00.0033 混凝土： 0 0.002 砂浆（棱柱体）： 0 0.0012（柏敖冬.砂浆抹面纵纵配筋砖柱承载力的试验及计算.建筑结构学 报.1982（1） 钢筋： 0 0.0016（HRB335）,由变形协调一致原则（平截面假定）： 砂浆面层组合砌体的破坏是由于面层砂浆压坏而导致， 试件破坏时，砌体和钢筋均未达到强度； 混凝土面层组合砌体的破坏是由于混凝土压坏而导致， 试件破坏时，砌体未达到强度，钢筋屈服。,通过试验研究，得到材料强度利用系数（括号内为规范值）：,砂浆面层时，,混凝土面层时，,轴压短柱承载力,2.2.2 轴压长柱（稳定系数）,采用的经验法：从定性上来分析，组合砖砌体构件的稳定系数com应介于 无筋砌体构件的稳定系数0与钢筋混凝土构件稳定系数rc之间。通过换 算强度和换算弹性模量，并经过试验结果分析得出：,轴压长柱极限承载力：,柏敖冬.砂浆抹面纵纵配筋砖柱承载力的试验及计算.建筑结构学报.1982（1） 柏敖冬.组合砖柱承载力的试验.四川建筑科学研究.1984（1） 柏敖冬.组合砖砌体结构极限承压能力的计算.建筑结构.1984（4）,2.2.3 偏压长柱,计算方法类似钢筋混凝土柱，分为大偏心受压构件和小偏心受压构件。,所要注意的是： 1）附加偏心距（二阶挠度）为,2）在利用力的平衡推导承载力公式时，受压区除了有砌体外，还有混凝 土(砂浆）。,2 .3 组合墙,2.3.1 轴心受压,砼柱分担墙体上的荷载； 砼柱和圈梁形成一种“弱框架”，约束墙体 横向变形，使框内砌体处于双向受压状态； 砼柱对提高墙体稳定性 。,试验及分析表明，主要因素是构造柱的间距， 房屋层高的影响甚微。,构造柱的间距一般选择在2m左右最好，最大不能超过4m。,大开间纵横墙混合承重砌体结构房屋中，梁下设有钢筋混凝土柱（“三用柱”）,砌体没受到约束作用，不能按组合墙公式计算； 墙的刚度加大，墙/梁刚度比加大，计算简图？ 偏心受压规范无计算公式,“三用柱”的问题：,汪恒在，石家庄建筑设计院,2.3.2 偏心受压（平面外）,?,2.3.3 偏心受压（平面内）,用于多层房屋时，水平地震（风）荷载作用下，弯曲作用很小，可以 忽略不计，故平面内偏心很小，不考虑。,2.4 配筋砌块砌体,2.4.1 轴心受压,特征： 开裂荷载与极限荷载比值0.40.7，随增加而增加； f1、f2的作用较小，对砌体强度起主导作用的是混凝 土芯柱； 符合平截面假定； 竖向钢筋屈服； 强度及弹性模量比无筋砌体提高。,轴心受压墙、柱极限承载力：,由砌块砌体的应力应变关系,用稳定理论的方法可得：,偏安全简化后得规范公式,2.4.2 偏心受压（平面内正截面承载力）,类似于钢筋混凝土结构计算，也分大小偏心构件分别计算。,1） 大小偏心受压界限,当x bh0时，大偏压；当x bh0时，小偏压。,2） 大偏心受压时极限承载力,3） 小偏心受压时极限承载力,2.4.3 偏心受压（平面外）,配筋砌块砌体剪力墙，当竖向钢筋仅配在中间时，其平面外偏心受压承载力 可按无筋砌块砌体进行计算，但应采用灌孔砌体的抗压强度设计值。,3 配筋砌体受剪承载力,3.1破坏特征和影响因素,抗震抗风承载力（平面内剪力和竖向压力共同作用）,3.1.1 破坏特征,悬臂配筋砌体剪力墙在水平和竖向荷载作用下，主要有以下两种破坏情况：,剪切破坏,弯曲破坏,斜拉破坏 剪压破坏 斜压破坏 沿通缝破坏,大偏压破坏 小偏压破坏,3.1.2 影响因素,墙体高宽比 竖向压应力 水平配筋率 纵向配筋率 无筋砌体抗剪强度 灌芯率 构造柱,3.2 水平灰缝配筋砖砌体,水平钢筋强度利用系数s，试验及下图分析可得,规范取值略有变动,3.3 组合墙,梁建国.钢筋混凝土砖砌体组合墙抗震 性能.建筑结构学报.2003（3）,发生剪切破坏时，墙体极限承载力,无筋砌体的作用,混凝土柱竖向钢筋的作用,混凝土柱的作用,水平配筋的作用,GB50003,3.4 配筋砌块砌体,Reinforced-Code of Practice for Design S. ISO/TC179/SC2 N50.1998,截面控制条件,时,时,时，按线性插入确定,影响因素：无筋墙因素、配筋 破坏特征：