配筋砌体结构设计.ppt
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1、第六章第六章 配筋砌体结构设计配筋砌体结构设计河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院1 1配筋砌体的概念:配筋砌体的概念:配筋砌体是在砌体中设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。置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。2 2特点:特点:配筋砌体的抗压、抗剪和抗弯承载配筋砌体的抗压、抗剪和抗弯承载 力高于无筋砌体,并有较好的抗震性能。力高于无筋砌体,并有较好的抗震性能。3 3配筋砌体的分类:配筋砌体的分类:河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院 网状(横向)配筋砖砌体 种类 组合砖砌体配筋砌体 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 提高砌体承载
2、力 特点 减小构件截面尺寸 加强整体性河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院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河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v一)受压性能一)受压性能v1)定
3、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)。v2 2)应用范围:当砖砌体受压构件的承载力不)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,可以考虑采用足而截面尺寸又受到限制时,可以考虑采用网状配筋砌体。网状配筋砌体。v但对下列情况,不宜采用网状配筋砌体:v偏心距过大;v偏心距虽未超过截面核心范围,但构件高厚比16。一、网状配筋砖砌体河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院图(a)方格网配筋砖柱 (b)方格钢筋网 (c)连弯钢筋v体积配筋率:体积配筋率:v v v As钢筋面积钢筋面积,v a网眼尺寸网眼尺寸,v Sn沿高度配筋距离沿高度
4、配筋距离河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院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河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院图 网状配筋砖砌体受压破坏河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院2)受力特点:砌体承受轴轴向向压压力力时,除产生纵纵向向压压缩缩变变形形外,还会产生横横向向膨膨胀胀,当砌体
5、中配置横向钢筋网时,由于钢钢筋筋的的弹弹性模量大于砌体的弹性模量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;阻止砌体的横向变形;钢筋能够连连接接被被竖竖向向裂裂缝缝分分割割的的小小砖砖柱柱,避避免免了了因因小小砖砖柱柱的的过过早早失失稳稳而而导导致致整整个个砌砌体体的的破破坏坏,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粘结结力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。水平网状配筋对砌体承载力的影响水平网状配筋对砌体承载力的影响v 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
6、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,避免砖砌体被避免砖砌体被分裂成小柱导致失稳破坏。分裂成小柱导致失稳破坏。v提高砖砌体小偏心抗压承载力 河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院网状配筋砖砌体试验破坏状况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,钢的增大,受压区面积减小,钢筋网片对砌体的约束效应降低筋网片对砌体的约束效应降低河南大学土木建筑学院河南大学土木建
7、筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院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试验表明,网状配筋砖砌体构件在轴向力的偏心距偏心距 e 较大或构件高厚比较大或构件高厚比 较大时,钢筋难以发挥较大时,钢筋难以发挥作用,构件承载力的提高受到限制。作用,构件承载力的提高受到限制。适用范围适用范围二)网状配筋砖砌体构件的适用范围二)网状配筋砖砌体构件的适用范围v水平网状配筋砖砌体受压构件使用范围应符水平网状配筋砖砌体受压构件使用范围应符合下列规定:合下列规定:v 偏心距超过截面核心范围,不宜采用网状偏心距超过截面
8、核心范围,不宜采用网状配筋砖砌体构件;(配筋砖砌体构件;(矩形截面矩形截面e/h0.17e/h0.17;e/h0.17e/h1616)v 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偏心方向的截面边长大于另一方向的边长另一方向的边长时,除时,除按偏心受压按偏心受压计算外,计算外,还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;v 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 。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院2.受压承载
9、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)。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院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。对矩形截面,也应对较小边长方向按轴心受压进行验算。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑
10、学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v四)四)构造要求构造要求v网状配筋砌体中的配筋率配筋率(按体积比计算)不应不应小于小于.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;v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,钢筋的耐久耐久性性得不到保证,钢筋过粗过粗,会使钢筋的水平灰缝水平灰缝过厚或保护层厚度
11、得不到保证。过厚或保护层厚度得不到保证。v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,灰缝中的砂浆不灰缝中的砂浆不易均匀密实易均匀密实,间距过大过大,钢筋网的横向约束效应低。钢筋网的横向约束效应低。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院 钢筋网的钢筋网的竖向间距竖向间距,不应大于不应大于5 5皮砖皮砖,并不应大并不应大于于 400mm400mm;当采用连弯钢筋网当采用连弯钢筋网时,时,网的钢筋方向应网的钢筋方向应互相垂直互相垂直,沿砌体高度交错设置沿砌体高度交错设置,Sn Sn 为同一方向网为同一方向网的间距。
12、的间距。网状配筋砖砌体所用的砂浆强度等级砂浆强度等级不应低于不应低于M7.5M7.5,施工时,水平灰缝的厚度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在钢筋上下至少各有2mm2mm厚厚的砂浆层。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。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院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 f1.50MP
13、a(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)河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院(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
14、 Nu2/Nu1=526.4/278.31.9河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院v例题例题6-3已知一砖柱,采用已知一砖柱,采用MU10砖,砖,M7.5混合砂浆砌筑,砖柱截面尺混合砂浆砌筑,砖柱截面尺370mm490mm,计算高度计算高度H0=3.92m,承受承受轴向力设计值轴向力设计值N=223.2kN,在柱长边方向作,在柱长边方向作用弯矩设计值用弯矩设计值M=12.41kNm。试验算此砖柱。试验算此砖柱的承载力;如承载力不够,
15、按网状配筋砌体的承载力;如承载力不够,按网状配筋砌体设计此柱。设计此柱。河南大学土木建筑学院河南大学土木建筑学院解: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v查表可得。查表可得。v因为因为 A=370mm490mm=0.1813m20.3m2,所以,所以砌体强度乘上调整系数砌体强度乘上调整系数 0.7+0.1813=0.8813。无筋。无筋砌体的承压能力为砌体的承压能力为v所以不符合要求。所以不符合要求。河南大学土木建筑
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