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第十章砌体结构 1 掌握墙 柱高厚比的验算方法 2 掌握网状配筋砌体的受力特点 了解配筋砌体的构造规定 第三讲 教学目标 重点 网状配筋砌体的受力特点 难点 墙 柱高厚比的验算 10 1砌体结构构件计算 10 1 3配筋砌体承载力计算1 配筋砌体的概念 配筋砌体是在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体 2 特点 配筋砌体的抗压 抗剪和抗弯承载力高于无筋砌体 并有较好的抗震性能 3 配筋砌体的分类 1 网状配筋砌体 1 受力特点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 如图10 1 11所示 组合砌体 墙体加固 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 同时 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 2 构造要求网状配筋砖砌体的体积配筋率 不应小于0 1 过小效果不大 也不应大于1 否则钢筋的作用不能充分发挥 采用钢筋网时 钢筋的直径宜采用3 4mm 当采用连弯钢筋网时 钢筋的直径不应大于8mm 钢筋过细 钢筋的耐久性得不到保证 钢筋过粗 会使钢筋的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 不应大于120mm 并不应小于30mm 因为钢筋间距过小时 灰缝中的砂浆不易均匀密实 间距过大 钢筋网的横向约束效应低 钢筋网的竖向间距 不应大于5皮砖 并不应大于400mm 网状配筋砖砌体所用的砂浆强度等级不应低于M7 5 钢筋网应设在砌体的水平灰缝中 灰缝厚度应保证钢筋上下至少2mm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 2 组合砖砌体 1 受力特点轴心压力时 组合砖砌体常在砌体与面层混凝土 或面层砂浆 连接处产生第一批裂缝 随着荷载的增加 砖砌体内逐渐产生竖向裂缝 由于两侧的钢筋混凝土 或钢筋砂浆 对砖砌体有横向约束作用 因此砌体内裂缝的发展较为缓慢 最后 砌体内的砖和面层混凝土 或面层砂浆 严重脱落甚至被压脆 或竖向钢筋在箍筋范围内被压屈 组合砌体完全破坏 3 构造要求 面层混凝土强度等级宜采用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 5 竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度 不应规范的规定 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30 45mm 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 亦可采用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 并不应小于120mm 当组合砖砌体构件一侧的竖向受力钢筋多于4根时 应设置附加箍筋或设置拉钢筋 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 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钢筋作为箍筋 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水平间距 均不应大于500mm 10 1 4墙 柱高厚比验算1 高厚比的概念所谓高厚比 是指墙 柱计算高度H0与墙厚h 或与柱的计算高度相对应的柱边长 的比值 即 H0 h 2 验算高厚比的目的墻 柱的高厚比验算是保证砌体房屋施工阶段和使用阶段稳定性与刚度的一项重要构造措施 墙柱的高厚比过大 虽然强度满足要求 但是可能在施工阶段因过度的偏差倾斜以及施工和使用过程中的偶然撞击 振动等因素而导致丧失稳定 过大的高厚比 还可能使墙体发生过大的变形而影响使用 3 砌体墙 柱的允许高厚比 砌体墙 柱的允许高厚比 系指墙 柱高厚比的允许限值 它与承载力无关 而是根据实践经验和现阶段的材料质量以及施工技术水平综合研究而确定的 下列情况下墙 柱的允许高厚比应进行调整 毛石墙 柱的高厚比应按表中数字降低20 组合砖砌体构件的允许高厚比 可按表中数值提高20 但不得大于28 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时 允许高厚比对墙取14 对柱取11 上端为自由端的允许高厚比 除按上述规定提高外 尚可提高30 对厚度小于90mm的墙 当双面用不低于M10的水泥砂浆抹面 包括抹面层的墙厚不小于90mm时 可按墙厚等于90mm验算高厚比 有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数 按下式计算 10 1 25 式中 在宽度s范围内的门窗洞口总宽度 s 相邻窗间墙 壁柱或构造柱之间的距离 当按公式10 1 25计算得到的的值小于0 7时 应采用0 7 当洞口高度等于或小于墙高的1 5时 可取 1上述计算高度是指对墙 柱进行承载力计算或验算高厚比时所采用的高度 用表示 它是由实际高度并根据房屋类别和构件两端支承条件按确定 构件高度应按下列规定采用 1 在房屋的底层 为楼板顶面到构件下端支点的距离 下端支点的位置 可取在基础的顶面 当基础埋置较深且有刚性地坪时 可取室内外地面以下500mm处 对有吊车的房屋 当荷载组合不考虑吊车的作用时 变截面柱下段的计算高度H可按下列规定采用 当时 取无吊车房屋H0的 当时 取无吊车房屋H0的乘以修正系数 为变截面柱上段的惯性矩 为变截面柱下段的惯性矩 当时 取无吊车房屋的H0 但在确定值时 因采取柱的上截面 5 带壁柱墙的高厚比验算 1 验算内容 即带壁柱墙的高厚比验算和壁柱之间墙体局部高厚比的验算 1 带壁柱整片墙体高厚比的验算 10 1 26 式中 带壁柱墙截面折算厚度 i 带壁柱墙截面的回转半径 I 带壁柱墙截面的惯性矩 A 带壁柱墙截面的面积 H0 墙 柱截面的计算高度 应按表10 1 7采用 T形截面的翼缘宽度 可按下列规定采用 多层房屋 当有门窗洞口时 可取窗间墙宽度 当无门窗洞口时 每侧可取壁柱高度的1 3 单层房屋 可取壁柱宽加2 3壁柱高度 但不得大于窗间墙宽度和相邻壁柱之间的距离 2 壁柱之间墙局部高厚比验算壁柱视为墙体的侧向不动支点 计算时 取壁柱之间的距离 且不管房屋静力计算方案采用何种方案 都在确定计算高度时 都按刚性方案考虑 如果壁柱之间墙体的高厚比超过限制时 可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁 设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙 当时 圈梁可视为墙的壁柱之间墙或构造柱墙的不动铰支点 为圈梁宽度 如果不允许增加圈梁宽度 可按墙体平面外等刚度原则增加圈梁高度 以满足壁柱之间墙体或构造柱之间墙体不动铰支点的要求 这样 墙高就降低为基础顶面 或楼层标高 到圈梁底面的高度 6 带构造柱墙的高厚比验算 1 验算内容 整片墙高厚比的验算和构造柱之间墙体局部高厚比的验算 1 整片墙体高厚比的验算 10 1 27 系数 对细料石 半细料石砌体0 对混凝土砌块 粗料石及毛石砌体1 0 其他砌体1 5 bc 构造柱沿墙长方向的宽度 l 构造柱间距 当时 取 当时 需注意的是 构造柱对墙体允许高厚比的提高只适用于构造柱与墙体形成整体后的使用阶段 并且构造柱与墙体有可靠的连接 2 构造柱间墙体高厚比的验算构造柱间墙体的高厚比仍按公式 10 1 24 验算 验算时仍视构造柱为柱间墙的不动铰支点 计算时 取构造柱间距 并按刚性方案考虑 例10 1 7 某单层房屋层高为4 5m 砖柱截面为490mm 370mm 采用M5 0混合砂浆砌筑 房屋的静力计算方案为刚性方案 试验算此砖柱的高厚比 解 查表10 1 7得 4500 500 5000mm 500为单层砖柱从室内地坪到基础顶面的距离 查表10 1 6得 16 5000 370 13 5 16高厚比满足要求 例10 1 8 某单层单跨无吊车的仓库 柱间距离为4m 中间开宽为1 8m的窗 车间长40m 屋架下弦标高为5m 壁柱为370mm 490mm 墙厚为240mm 房屋的静力计算方案为刚弹性方案 试验算带壁柱墙的高厚比 解 带壁柱墙采用窗间墙截面 如图10 1 16所示 1 求壁柱截面的几何特征A 240 2200 370 250 620500mm2y2 240 250 156 5 333 5mm I 1 12 2200 2403 2200 240 156 5 120 2 1 12 370 2503 370 250 333 5 125 2 7 74 109mm4 2 确定计算高度H 5000 500 5500mm 式中500mm为壁柱下端嵌固处至室内地坪的距离 查表10 1 7 得 1 2 5500 6600mm 3 整片墙高厚比验算采用M5混合砂浆时 查表10 1 6得 24开有门窗洞口时 的修正系