砌体结构11配筋砌体分解.ppt

第6章配筋砌体 学习要点了解网状配筋砖砌体的受力特点 掌握其计算方法和构造要求 了解组合砖砌体的受力特点 计算方法和构造要求 了解砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙的受力特点及计算方法 6 1网状配筋砖砌体构件 定义 受压砖砌体构件在水平灰缝内每隔一定间距设置方格尺寸为的钢筋网片即为网状配筋砖砌体构件 steelmeshreinforcedbrickmasonrymember 一 配筋方式 网片间距不应大于五皮砖 且不应大于400mm 网片方格尺寸不应小于30mm 也不应大于120mm 1 砖强度等级不低于MU10要求 2 砂浆强度等级不低于M7 5 3 灰缝厚度应保证钢筋上 下至少有2mm厚的砂浆层 二 网状配筋砖砌体受压构件的试验研究 1 受力特点在纵向压力作用下 钢筋与砂浆的粘结力和摩擦力使钢筋和砖砌体共同工作 由于砖砌体的横向变形而使钢筋受拉 因为钢筋的弹性模量很大 应变小 可阻止砖砌体在纵向受压时横向变形的发展 使砌体处于有约束状态 同时钢筋网还防止了砖砌体因过早失稳而破坏 从而间接地提高了砖砌体承担纵向力的能力 故这种配筋方式又称为间接配筋 当砌体和横向钢筋网具有足够的粘结力时 其共同工作可一直维持到砌体完全破坏 2 破坏形态 与无筋砖砌体受压构件的破坏形态有明显的不同 首先 由于网状钢筋的存在 砌体在纵向受压时的横向变形受到约束 使砌体中块体的拉应力和弯剪应力减小 块体的第一批裂缝出现较迟 其开裂荷载与破坏荷载的比值比无筋砌体的略高 前者为60 75 后者为50 70 继续加荷 由于网状钢筋抑制了砌体竖向裂缝的发展 使裂缝发展缓慢且不会形成沿砌体高度方向贯通的竖向裂缝 而仅在钢筋网片之间有宽度较小但数量较多的竖向裂缝和斜裂缝 荷载增加到接近破坏荷载时 砌体内的部分砖严重开裂或被压碎 相当于小段无筋砖砌体 不同于无筋砖砌体被分割成几个独立小柱而失稳破坏 外侧砖砌体略有外鼓 破坏时的抗压强度大于无筋砖砌体的抗压强度 3 影响网状配筋砖砌体受压构件承载力提高的因素 配筋率 通常 试验结果表明 网状配筋砖砌体承载力随配筋量的增加而增加 但配筋量增加到一定程度使砌体的强度接近单砖的抗压强度后 再增加配筋量已不能进一步提高砌体的承载力 若横向钢筋数量过少 提高砌体受压承载力的作用很有限 因此 规范 规定 网状配筋砖砌体中的配筋率不应小于0 1 也不应大于1 0 则一小格的钢筋体积为 两个方向 相应砖砌体体积为 计算方法 亦称体积比 设方格网的钢筋截面面积为 网格尺寸为 网片间距为 偏心距试验表明 当荷载偏心作用时 横向配筋的作用将随偏心距的增大而降低 这是因为截面上若有拉应力存在 钢筋网片对砌体横向变形的约束作用就会大大降低甚至完全丧失 故应使网状配筋砌体构件截面上处于无拉应力状态 规范 规定 网状配筋砌体的偏心距必须不超过截面核心范围 对矩形截面即 高厚比对长细比过大的受压构件 因为纵向弯曲将引起较大的附加偏心距 降低横向钢筋的作用 规范 规定 网状配筋砖砌体构件只能用于的情况 三 网状配筋砖砌体受压构件承载力计算 高厚比 配筋率和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 可按下式计算 也可查规范中相应表格 6 1 代入得 承载力影响系数 网状配筋砖砌体的抗压强度设计值 大于无筋砌体的抗压强度设计值 钢筋的抗拉强度设计值 当时 取 截面形心到压应力较大一侧截面边缘的距离 注意 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 除按偏心受压计算外 还应对较小边长按轴心受压进行验算 即 当网状配筋砖砌体构件下端与无筋砌体相交时 尚应验算无筋砌体的局部受压承载力 例6 1 一截面为的砖柱 柱计算高度为3 92m 承受荷载设计值产生的轴向力 采用MU10烧结普通砖 M7 5混合砂浆砌筑 试验算其承载力 解 MU10 M7 5查表 不满足要求 由于砖柱截面不能增大 需用网状配筋以提高砖柱的承载力 现采用冷拔低碳钢丝焊接方格网筋 钢丝间距50mm 网间距为4皮砖 取配筋率 0 1 1 0 网状配筋砖砌体的抗压强度设计值 此时由于 故 满足条件满足要求 6 2组合砖砌体构件 compositebrickmasonrymember 一 定义组合砖砌体构件系指在砖砌体外侧设置钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的结构构件 目的在于提高砖砌体构件的抗弯和抗压能力 增加砖砌体结构的延性 规范 指出 轴向力偏心距超过无筋砌体偏压构件的限值时宜采用组合砖砌体 用途 厂房 砖房加固 新建高层砌体等 对T形截面可简化为矩形截面计算 主要构造要求 面层混凝土强度等级宜采用C15或C20 面层水泥砂浆强度等级不得低于M7 5 砌筑砖不低于MU10 砂浆不低于M5 当面层厚度大于45mm时 其面层宜采用混凝土 二 组合砖砌体轴心受压构件的承载力计算 组合砖砌体是由砖砌体 钢筋 混凝土 或砂浆 三种不同材料组成 在轴心压力作用下 截面内三种材料的变形相同 而这三种材料达到各自设计强度时的压应变是不相同的 钢筋达到屈服强度时的压应变最小 混凝土次之 砌体达到抗压强度时的压应变最大 因此 组合砖砌体在轴心压力作用下 纵向钢筋首先屈服 然后面层混凝土达到抗压强度 此时砖砌体尚未达到其抗压强度 但由于砖砌体达到抗压强度时的压应变小于混凝土的极限压应变 所以在组合砖砌体破坏时 砖砌体仍然能够达到其抗压强度 而混凝土可能处于应力 应变曲线的下降段 即应力略低于其抗压强度 按应力等于抗压强度考虑 对于钢筋砂浆组合砌体 由于砂浆强度的变异性较大 且水泥砂浆的极限压应变还小于受压钢筋的压应变 故当面层砂浆达到其抗压强度时 钢筋尚未达到屈服强度 也就是说 当钢筋砂浆组合砌体破坏时 钢筋的强度不能充分利用 根据试验资料 级钢筋的强度利用系数平均为0 93 设计中取0 9 式中 组合砖砌体构件的稳定系数 与配筋率和高厚比有关 介于砖柱的稳定系数与钢筋混凝土柱的稳定系数之间 即 已编制成表格 面层混凝土或砂浆的轴心抗压强度设计值 砂浆的轴心抗压强度设计值取同强度等级混凝土的70 M15 取5 2MPa M10 取3 5MPa M7 5 取2 6MPa 组合砖砌体构件的稳定系数 注 组合砖砌体构件截面的配筋率 混凝土或砂浆面层的截面面积 受压钢筋的强度利用系数 受压钢筋的抗压强度设计值 受压钢筋的截面面积 混凝土面层 取1 0砂浆面层 取0 9 钢筋强度不能充分发挥 例6 2 截面尺寸为370mm 490mm的组合砖柱 计算高度为5 7m 承受的轴向压力设计值N 720kN 采用MU10砖及M7 5混合砂浆砌筑 采用C20混凝土面层 钢筋采用HPB235 试验算该柱的承载力 解 MU10 M7 5 砖砌体截面面积 需考虑砌体强度调整系数 混凝土截面面积 满足要求 三 组合砖砌体偏心受压构件的承载力计算 1 破坏形态类似于钢筋混凝土偏心受压构件 分为大偏心 受拉钢筋首先屈服 然后受压区被压坏 大偏心受压构件小偏心受压构件 小偏心 受压区混凝土或砂浆面层及部分砌体受压破坏 距轴向力较远一侧受拉钢筋未屈服 界限受压区相对高度取值 2 计算组合砌体偏心受压时 需考虑由于柱的纵向弯曲引起的附加偏心距 与高厚比有关 3 承载力计算公式 根据平衡条件 6 4 拉正 压负 或对取矩 6 5 式中 分别为砖砌体和混凝土 或砂浆 面层受压部分的面积 分别为距轴向力较近和较远一侧钢筋的截面面积 受压钢筋强度利用系数 按轴压构件取用 混凝土面层 取1 0砂浆面层 取0 9 钢筋强度不能充分发挥 钢筋和重心至轴向力作用点的距离 注 可能为正 也可能为负 若为正 表示荷载作用在 之外 若为负 表示荷载作用在 之间 这时将负值直接代入公式计算 轴向力的初始偏心距 按荷载设计值计算 当时 取 附加偏心距 砖砌体受压部分的面积对钢筋重心的面积矩 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 组合砖柱的施工方法 在基础顶面的钢筋混凝土达到一定强度后 方可砌筑砖砌体 并把箍筋同时砌入砖砌体内 当砖砌体砌至1 2m高左右 随即绑扎钢筋 浇筑混凝土并捣实 在第一层混凝土浇捣完毕后 再按上述步骤砌筑第二层砌体至1 2m后 再绑轧钢筋 浇捣混凝土 依次循环 直至需要的高度 此外 也可将砖砌体一次砌至需要的高度 然后绑扎钢筋 分段浇捣混凝土 柱外侧采用活动升降模板 6 3砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 规范 采用了与组合砖砌体受压构件承载力相同的计算模式 但引入强度系数来反映其差别 即 式中